新エネルギー車の3つのコア技術
新エネルギー車のプラットフォーム アーキテクチャでは、VCU、MCU、BMS が間違いなく重要な役割を果たしており、これらが連携して車両の電力およびエネルギー管理の中核を形成します。
1.VCUの
VCU (車両コントローラ) は新エネルギー車の中核となる制御ユニットであり、その重要性は燃料車のエンジン コントローラと同等です。 純粋な電気自動車や一部のプラグインハイブリッド車では、VCU が重要な役割を果たします。
まず、VCUは駆動制御を担当します。 ドライバーの期待通りに車両を走行させるためには、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み量などドライバーの意図に応じて動力モーターの出力を制御する必要があります。 同時に、ドライバーに必要な意思決定サポートを提供するために、車両のさまざまなサブシステムからフィードバック情報を受信して処理する必要もあります。
次に、VCU は添付ファイルの管理を担当します。 これには、DCDC、車載充電器、ウォーターポンプ、空調コンプレッサーなどの主要コンポーネントが必要に応じて効率的に動作できるようにするための制御と管理が含まれます。
さらに、エネルギー管理も VCU の重要な責任です。 純粋な電気自動車では、エネルギー利用を最大化するために、VCU がバッテリーの電力供給をパワーモーターおよび電気アクセサリに調整する必要があります。 バッテリー残量が少なくなると、VCU は一部の電気アクセサリの出力電力をインテリジェントに制限し、車両の航続距離を延長します。
制動エネルギー回生も VCU の重要な機能です。 車両がブレーキをかけると、電気モーターは発電機として機能し、ブレーキエネルギーを回収してエネルギー貯蔵装置に貯蔵することができます。 VCUは、アクセルペダルとブレーキペダルの開度、バッテリーのSOC値に基づいてブレーキエネルギーを回生するタイミングを決定し、エネルギーの効率的な使用を実現します。
障害処理も VCU の不可欠な機能です。 センサーやCANバスを通じて車両の状態や各サブシステムの状態情報をリアルタイムに検出し、ダッシュボードに表示します。 同時に、VCU は故障診断と安全保護処理も実行し、故障発生時に車両が修理ステーションまで安全に走行できることを保証します。
最後に、VCU は他の主要コンポーネントとの情報のやりとりも担当します。 電源システム、モーター、バッテリー、高電圧システム、エアコンなどの主要データや故障状態をインパネに送信し、ドライバーの制御情報を受信します。 さらに、一部の自動車会社は、ウォーターポンプ、ファン、空調制御バルブ、熱交換器などのインテリジェントな制御を実現するために、熱管理機能を VCU に統合する予定です。
新エネルギー車の「脳レベル」コントローラーとして、VCU は、運転制御、アクセサリ管理、エネルギー管理、制動エネルギーのフィードバック、障害処理、情報のやり取りにおいて重要な役割を果たします。 車両の安全かつ効率的な運行を確保することが重要です。 キー。
2.BMSの
BMS と呼ばれるバッテリー マネジメント システムは、バッテリーを総合的に監視および管理するインテリジェント システムです。 使用中にバッテリーを常に最良の状態に保つための強力な機能を備えています。
BMS の中核的なタスクの 1 つは、バッテリーの電圧、電流、温度をリアルタイムで監視することです。 これにより、バッテリーの過放電、過充電、過熱などの異常状態を迅速に検出して防止し、バッテリーを損傷から保護します。
BMS には、基本的な監視機能に加えて、漏れ検出、温度管理、バッテリーバランス管理、アラームリマインダーなどの高度な機能もあります。 また、バッテリーの残容量（SOC）や放電電力を計算し、バッテリーの劣化度（SOH）や残容量の状態をレポートすることもできます。 この情報は、ドライバーが現在のバッテリー レベルと走行距離を把握し、より適切に走行計画を立てるために非常に重要です。
BMS のコア技術の 1 つは SOC 推定です。 この技術により、バッテリーの残量を正確に推定し、SOC が適切な範囲内に維持されるようにすることで、バッテリーの過充電や過放電を防ぐことができます。 高精度の SOC 推定により、自動車の航続距離が向上するだけでなく、必要なバッテリーのコストも削減できます。
また、BMSにはバランスコントロール機能も搭載されています。 バッテリーセル間の容量または電圧差のバランスをとり、バッテリーパック内の各セルがバランスの取れた一貫した状態に達するようにします。 これにより、バッテリー パックの全体的なパフォーマンスと安全性が向上します。
さらに、バッテリー管理システム (BMS) の熱管理機能は、バッテリーが適切な温度範囲内で動作することを保証し、個々のバッテリー モジュール間の温度差を低減するために重要です。 これは、バッテリーの性能、寿命、安全性が温度と密接に関係しているためです。 温度が高すぎたり低すぎたりすると、バッテリーが損傷し、通常の動作に影響を与える可能性があります。
効果的な熱管理を実現するために、BMS はまずバッテリーの最適な動作温度範囲を決定します。 この範囲は通常、バッテリーが最高のパフォーマンス、最長の寿命、最高の安全性を発揮する温度範囲内です。 この範囲が決定されると、BMS はバッテリーの温度をリアルタイムで監視し、必要に応じて温度を調整するための適切な措置を講じます。
バッテリーの熱場の計算と温度予測は、熱管理におけるもう 1 つの重要なリンクです。 BMS はバッテリーの熱場を計算することでバッテリー内部の温度分布を把握し、バッテリーの将来の温度変化傾向を予測できます。 このようにして、BMS はバッテリー温度が高すぎたり低すぎたりすることを防ぐために、事前に対応する措置を講じることができます。
熱伝達媒体の選択も熱管理における重要なステップです。 熱伝達媒体の機能は、バッテリーによって発生した熱を効果的に放熱システムに伝達し、それによってバッテリー温度を適切な範囲内に保つことです。 一般的な熱伝達媒体には液体と気体が含まれており、どの媒体の選択は特定の用途シナリオとニーズによって異なります。
熱管理システムの放熱構造の設計とファンの予測安定点の選択も、熱管理における重要な要素です。 最適な放熱性能を確保するには、放熱効率、重量、コストなどの要素を考慮して放熱構造を設計する必要があります。 ファン予測安定点の選択には、最高の放熱効果と最低のエネルギー消費を確保するためのファン速度、風量、その他のパラメータの最適化が含まれます。
これらの熱管理対策を実装することで、BMS はバッテリーの安全な動作を確保しながら、バッテリーの温度を効果的に制御し、バッテリーの性能と寿命を向上させることができます。 これは、バッテリー電力に依存する電気自動車などのデバイスにとって重要であり、車両全体のパフォーマンスと信頼性の向上に役立ちます。
3.マイコン
MCU (モーター コントローラー) は、モーターとバッテリーを接続する中枢です。 クルマ全体の性能を調整する重要な役割を担っています。 そのインテリジェントな機能により、車両の基本的な安全性と正確な制御が保証されるだけでなく、バッテリーとモーターが最高のパフォーマンスを発揮できるようになります。
MCU の中核機能は、パワー バッテリーの DC 電力を必要な高電圧 AC 電力に効率的に変換し、モーター本体を駆動して機械エネルギーを出力することです。 同時に、モーターシステムの故障診断、保護、保管機能も備えており、車両全体の動作を確実に保証します。
構造的には、MCU は、ハウジングと冷却システム、パワー エレクトロニクス ユニット、制御回路、基盤となるソフトウェア、制御アルゴリズム ソフトウェアなどの主要コンポーネントで構成されます。 そのハードウェア回路はモジュラーおよびプラットフォーム設計コンセプトを採用しており、電源駆動部分は複数の診断および保護機能回路を備えて設計されており、安定した信頼性の高い動作を保証します。 パワーループ部分には、車載グレードの IGBT モジュール並列接続技術、カスタマイズされたバス コンデンサ、および統合されたバスバー設計が使用されており、性能がさらに向上しています。
ソフトウェアに関しては、MCU の基盤となるソフトウェアは AUTOSAR オープン システム アーキテクチャ標準に従っており、ECU 開発用の共通プラットフォームという目標を達成しています。 アプリケーション層ソフトウェアは、機能設計に従って、状態制御、ベクトルアルゴリズム、要求トルク計算、診断モジュールなどの複数のモジュールに分割されます。 ベクトル アルゴリズム モジュールは、制御戦略の精度と精度を確保するために、MTPA 制御と磁界弱め制御にさらに分割されます。 効率的。
さらに、MCU の主要な技術ソリューションも非常に優れており、32-bit 高性能デュアルコア メイン プロセッサ、車載グレードの並列 IGBT テクノロジー、カスタマイズされたフィルム バス コンデンサ、統合電源回路設計などに基づいています。 同時に、保護レベルの高い筐体と統合された水冷放熱設計により、MCU の安定した動作も保証されます。
今後のスマートカーの動向においては、MCUの安全性能が特に重要となります。 スマートカーはパートナーのように人々を理解する必要がありますが、安全は常に基盤です。 インテリジェント コネクテッド カーの時代には、部品、車両、システム、ハードウェア、ソフトウェア、データ、通信、ネットワークなど、あらゆる場所でセキュリティの問題が発生します。 したがって、MCU の安全性能も、MCU が最大限の機能を発揮できるようにするための鍵となります。
