新能源汽车技术难点浅析及解决方案

"新能源汽车技术难点浅析及解决方案" 本文将对新能源汽车技术难点进行浅析，并提供相应的解决方案。随着混合动力以及纯电动汽车的不断发展，电机控制策略的复杂性和可靠性日益提升。整车厂以及供应商对新能源控制器的开发环境的需求也在增长。 一、概述 新能源汽车控制的整体解决方案，可以让工程师在实验室环境下，完成对整车控制器(HCU)、电池管理单元(BMS)、电机控制器(MCU)、功能的验证。可以模拟实车测试中遇到的所有工况范围，在实车试验之前即可对ECU功能进行全面测试。本文将提供针对新能源车辆的HCU、MCU以及BMS三个控制器测试的解决方案。 二、技术难点 针对BMS的工作电压测试、单体电池电压、温度测试、SOC计算功能测试、充放电控制测试、电池热平衡测试、高压安全功能测试、通讯测试、故障诊断测试等等一系列测试，OEM面临着诸多挑战。采用真实的电池组测试BMS有着诸多的弊端：极限工况模拟给测试人员带来安全隐患，例如过压、过流和过温，有可能导致电池爆炸。SOC估计算法验证耗时长，真实的电池组充放电试验耗时一周甚至更长的时间。模拟特定工况难度大，例如均衡功能测试时，制造电池单体间细微SOC差别，电池热平衡测试时，制造单体和电池包间细微的温度差别等。 MCU在研发过程中涉及被控对象的仿真。而电机本体的工作原理主要基于电磁感应原理，其各物理量(如磁通量、感应电动势、电磁力等)的交互变化速度远大于机械系统的力与速度的变化，为了保证较高的仿真精度，要求模型的仿真步长要远小于一般机械系统模型的仿真步长。相应的，区别于汽车上一般的电控系统，MCU的特殊之处也是在于它具有较高的控制频率和很高的输入信号频率。 三、解决方案 3.1. BMS解决方案 电池管理系统多采用分布式结构，包括1个主控单元BMU和若干个单体检测单元BCU。电池管理系统的HIL测试也可以分为BMS级测试和BMU级测试。BMS级测试中，BMU和所有BCU都作为测试对象，HIL系统需要为BCU提供每一个单体的输出电压信号以及若干个温度信号。 3.2. MCU解决方案 新能源汽车动力系统中用到的电机一般为永磁同步电机，电机系统通常由电机本体、逆变器和电控单元MCU组成。针对电机控制系统的测试一般可分为信号级和功率级，其区别主要在于是否将真实逆变器接入测试系统。基于第二章所述的MCU测试的技术难点，恒润科技提供了基于高性能FPGA的电机实时仿真方案。 3.3. HCU解决方案 在HCU的测试解决方案中，模拟器需要模拟HCU需要的传感器信号，例如温控、压力、液位、电流等信号。HCU测试解决方案还需要模拟各种故障模式，以便检测HCU的故障诊断功能。 本文提供了新能源汽车技术难点浅析及解决方案，旨在帮助OEM和供应商更好地解决新能源汽车控制器的开发和测试挑战。