程 靜

(成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司， 成都 611430)

隨著電動(dòng)客車迅速發(fā)展，《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》要求：車輛在行駛過程中，出現(xiàn)需要整車主動(dòng)斷B級高壓電的車輛異常情況時(shí)，在車速大于5 km/h時(shí)應(yīng)保持轉(zhuǎn)向系統(tǒng)維持助力狀態(tài)或至少保持轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)30 s后再斷B級電[1]。然而當(dāng)前電動(dòng)客車如果動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障，整車控制器需要切斷高壓時(shí)，轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)無法持續(xù)維持。為此，本文介紹一種高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向控制方案，能夠確保行駛過程轉(zhuǎn)向應(yīng)急要求，減少安全事故。

1 電動(dòng)客車高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向方案結(jié)構(gòu)

目前，電動(dòng)客車使用的轉(zhuǎn)向助力電機(jī)為高壓電機(jī)，高壓電機(jī)工作時(shí)帶動(dòng)泵頭旋轉(zhuǎn)，提供轉(zhuǎn)向助力[2]。然而當(dāng)動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障高壓斷開時(shí)，無法維持助力轉(zhuǎn)向泵繼續(xù)工作，若在高速行駛，可能會有安全隱患。電動(dòng)客車都有高壓動(dòng)力電池和低壓蓄電池，本文提出3種應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案，在高壓動(dòng)力電池?zé)o法正常工作時(shí)，采用低壓蓄電池供電，確保轉(zhuǎn)向助力平滑過渡。

1.1 雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)電動(dòng)高壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一套低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由低壓蓄電池、低壓控制器、低壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵組成，通過整車控制器同高低壓控制器進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)通信[3]，實(shí)現(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無縫切換。該系統(tǒng)2個(gè)轉(zhuǎn)向泵，需設(shè)計(jì)2套油路，因此結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，整車布置困難，成本較高[4]。

圖1 雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

相對圖1所示的雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將兩個(gè)高、低壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵更換成一個(gè)雙源電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵[5]，其兩端分別與高、低壓控制器連接。此時(shí)只需要設(shè)計(jì)一套油路，減少一個(gè)轉(zhuǎn)向泵，成本大大降低。但是目前的雙源轉(zhuǎn)向泵采用雙繞組電機(jī)，由于雙繞組電機(jī)自身特性，高低壓無法同時(shí)工作，需高壓控制器停止工作，才能啟動(dòng)低壓控制器。因此，電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵電機(jī)存在轉(zhuǎn)速下降到上升過程，此間可能造成轉(zhuǎn)向助力短暫丟失[6]。

1.3 升壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖2所示，相對雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)，電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵為高壓轉(zhuǎn)向泵，無需低壓控制器，增加升壓DC/DC，需對高壓配電箱進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。由于只有一個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器，因此該系統(tǒng)只針對高壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，高壓控制器停止工作后，VCU發(fā)出高壓斷開指令后，才能啟動(dòng)升壓DC/DC，期間轉(zhuǎn)向助力有短暫丟失。升壓DC/DC方案只針對電池高壓異常的情況，若出現(xiàn)高壓控制器故障，無法達(dá)到應(yīng)急效果。

圖2 升壓DC/DC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

從成本、整車布置、結(jié)構(gòu)性能等方面考慮，本文選擇雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)方案作為優(yōu)選方案，下面針對該方案進(jìn)行控制策略設(shè)計(jì)。

2 雙源轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案控制策略

雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)，是一套高低壓控制器相互制約的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，目前，雙繞組電機(jī)的特性決定了高壓控制器需停止工作，高壓斷開后低壓控制器才能啟動(dòng)[8]。因此，電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵電機(jī)存在轉(zhuǎn)速下降到上升過程，期間可能造成轉(zhuǎn)向助力短暫丟失。需要在控制策略上進(jìn)行優(yōu)化，以減少轉(zhuǎn)向助力丟失時(shí)間。

圖3 雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)控制策略

雙源轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略如圖3所示，VCU通過CAN網(wǎng)絡(luò)指令高低壓控制器?？刂破麝P(guān)鍵點(diǎn)在于，VCU需確認(rèn)高壓控制器停止工作后，才能主動(dòng)斷高壓電。若斷高壓時(shí)，高壓控制器正在工作，極有可能造成高壓控制器損壞[9]。確保高壓切斷后，低壓控制器才能啟動(dòng)。若高壓未切斷，低壓控制器可能無法正常啟動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，需嚴(yán)格遵循控制邏輯順序，不斷優(yōu)化高壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)停止、低壓控制器啟動(dòng)時(shí)間。確保電機(jī)轉(zhuǎn)速還未下降過低、管路油壓較高、轉(zhuǎn)向無明顯丟失的情況下，讓駕駛員無轉(zhuǎn)向助力丟失感[10]。

3 結(jié)束語

高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對提高電動(dòng)客車安全性有著至關(guān)重要的作用。本文以雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)作為優(yōu)選方案，通過控制策略的優(yōu)化[11]，可以達(dá)到應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無縫切換效果。