陳浩

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純電動汽車空壓機(jī)控制策略對比分析

陳浩

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要介紹了二種基于不同干燥器的純電動汽車電動空壓機(jī)控制策略，對比分析了不同空壓機(jī)控制策略的優(yōu)劣。

純電動汽車；電動空壓機(jī)；控制策略；干燥器

引言

近年由于國家對節(jié)能減排及大氣環(huán)境問題的重視，在相關(guān)政策的大力支持下純電動汽車得到了快速發(fā)展，市場保有量越來越大。由于其舒適、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，受到大眾的青睞，其發(fā)展和普及已成為趨勢

采用氣壓制動的純電動汽車，其氣源來自于電動空壓機(jī)?？諌簷C(jī)的控制主要有三方面：輔助控制、啟停控制、卸荷控制。①輔助控制：電動空壓機(jī)按潤滑方式分可分為有油空壓機(jī)和無油空壓機(jī)，有油空壓機(jī)潤滑油低溫容易乳化，需要對空壓機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，故需輔助信號對油溫、油壓等信號進(jìn)行監(jiān)控控制以保證運(yùn)行條件良好。②啟停控制：空壓機(jī)長期工作會增加能耗并存在因過溫而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此需專門的策略來控制其啟停。③卸荷控制：若空壓機(jī)停機(jī)而未卸荷，干燥器及其進(jìn)氣管路內(nèi)的水分將無法排出，導(dǎo)致產(chǎn)生零部件銹蝕損壞、氣路結(jié)冰等問題；同時(shí)，空壓機(jī)帶載啟動會導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)過載，故需設(shè)置合理的控制策略對其進(jìn)行卸載。

1 采用普通干燥器（不帶4口）時(shí)的控制策略

1.1 普通干燥器特點(diǎn)

普通干燥器的卸荷壓力通過調(diào)壓閥進(jìn)行控制，其壓力由調(diào)壓彈簧力確定，受產(chǎn)品一致性等因素影響，數(shù)量眾多的同一種普通干燥器的卸荷壓力會在設(shè)計(jì)卸荷壓力值上下浮動。

1.2 控制策略

1.2.1輔助控制

采用有油空壓機(jī)時(shí)，ECU通過監(jiān)測安裝在空壓機(jī)上的傳感器檢測油溫、油壓、排氣口壓力等參數(shù)，在滿足使用要求時(shí)啟動或維持空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則停機(jī)報(bào)警。為防止?jié)櫥腿榛?，一般要求首次啟動時(shí)強(qiáng)制空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)8～20分鐘。輔助控制相當(dāng)于自檢，自檢合格后再執(zhí)行常規(guī)啟停和卸荷控制。采用無油空壓機(jī)時(shí)，可根據(jù)空壓機(jī)使用要求進(jìn)行運(yùn)行條件參數(shù)檢測和控制，如無特殊要求，可以直接進(jìn)行啟停和卸荷控制。

1.2.2啟?？刂萍靶逗煽刂?/p>

在干燥器可控卸荷壓力范圍前設(shè)置空壓機(jī)停機(jī)計(jì)時(shí)起始壓力P1；根據(jù)空壓機(jī)效率、儲氣筒容積、干燥器卸荷壓力范圍設(shè)置延時(shí)時(shí)間Ta，根據(jù)干燥器的回流截止壓力、最低安全氣壓設(shè)置空壓機(jī)啟動壓力P0（下限值）。當(dāng)整車用氣制動系統(tǒng)氣壓低于設(shè)定壓力下限值時(shí)，前后制動儲氣筒發(fā)送一電信號給空壓機(jī)的電控系統(tǒng)，控制空壓機(jī)開始工作。當(dāng)儲氣筒的壓力傳感器檢測到的系統(tǒng)氣壓達(dá)到控制器設(shè)定的上限值時(shí)，控制器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的延時(shí)時(shí)間時(shí)，空壓機(jī)停止工作。延時(shí)設(shè)計(jì)可以很好的解決干燥器卸荷壓力一致性問題。

另為了完全避免首次高壓上電時(shí)的空壓機(jī)帶載啟動，需在空壓機(jī)出氣口或出氣管路上增加一個(gè)兩位三通電磁閥，當(dāng)車輛高壓斷電時(shí)對空壓機(jī)出氣管路進(jìn)行泄壓。同時(shí)為了防止長時(shí)間斷電停車導(dǎo)致含有水分和灰塵的氣體進(jìn)入干燥器，需將電磁閥卸荷管路接入空壓機(jī)進(jìn)氣管，保證氣源清潔。如不配置該電磁閥，當(dāng)車輛處在空壓機(jī)工作狀態(tài)且干燥器尚未卸荷時(shí)，如果斷高壓電使空壓機(jī)不工作，空壓機(jī)到干燥器間的管路內(nèi)氣壓就不能卸荷，再次上電啟動時(shí)空壓機(jī)就會帶載啟動。

1.3 控制策略優(yōu)點(diǎn)和不足

優(yōu)點(diǎn)：可直接借用普通產(chǎn)品干燥器

不足：受干燥器、打氣泵產(chǎn)品一致性影響，空壓機(jī)停機(jī)壓力值設(shè)定和延時(shí)時(shí)間設(shè)定難度大，設(shè)置不當(dāng)或零部件一致性不好會出現(xiàn)三個(gè)問題：①干燥器不排水再生；②空壓機(jī)不卸荷導(dǎo)致頻繁帶載啟動；③空壓機(jī)不停機(jī)。上述問題會導(dǎo)致干燥器提前失效、閥類部件損壞、在長期低溫時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)干燥器結(jié)冰。同時(shí)由于干燥器未卸荷，空壓機(jī)與干燥器間的管路一直存在氣壓，下一次空壓機(jī)工作時(shí)就會出現(xiàn)帶載啟動問題，帶載啟動對電機(jī)有損傷。

2 采用電控干燥器的空壓機(jī)控制策略

2.1 電控干燥器特點(diǎn)

電控空氣干燥器在傳統(tǒng)空氣干燥器的基礎(chǔ)上增加了壓力讀取裝置、電控執(zhí)行裝置和ECU總控制裝置，不但具有傳統(tǒng)空氣干燥器的所有功能，而且可利用ECU監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控車輛的使用情況，當(dāng)監(jiān)控到車輛長時(shí)間達(dá)不到卸荷壓力時(shí)強(qiáng)制進(jìn)行卸荷反吹再生，防止干燥劑因系統(tǒng)長時(shí)間不卸荷而過早失效。輔助控制同使用常規(guī)干燥器相同。

2.2 控制策略

輔助控制同使用常規(guī)干燥器相同。

啟?？刂萍靶逗煽刂迫缦拢河捎陔娍馗稍锲鞯奶攸c(diǎn)，空壓機(jī)啟動、停機(jī)、強(qiáng)制卸荷可完全通過干燥器來控制。車輛首次上電時(shí)，對進(jìn)氣口壓力即空壓機(jī)到干燥器管路之間的氣壓進(jìn)行檢測，如壓力高于空壓機(jī)容許的啟動氣壓，電控干燥器ECU發(fā)送指令給排氣閥進(jìn)行卸荷，保證空壓機(jī)不帶載啟動。當(dāng)出氣口氣壓低于設(shè)置的下限時(shí)發(fā)生信號給整車ECU控制空壓機(jī)啟動；當(dāng)出氣口氣壓高于設(shè)置的上限時(shí)發(fā)生信號給整車ECU控制空壓機(jī)停機(jī)。當(dāng)車輛上電運(yùn)行期間空壓機(jī)長時(shí)間未卸荷時(shí)，電控干燥器進(jìn)行強(qiáng)制卸荷反吹。

2.3 控制策略優(yōu)缺點(diǎn)和不足

優(yōu)點(diǎn)：該配置及控制策略完全能保證干燥器定期卸荷，可有效防止因干燥器長期不排水導(dǎo)致的干燥器壽命縮短、閥類部件銹蝕損壞、干燥器結(jié)冰等故障以及空壓機(jī)帶載啟動問題。

不足：干燥器成本較高。

3 結(jié)束語

采用普通干燥器時(shí)，受干燥器、氣壓傳感器、空壓機(jī)、環(huán)境等因素影響，會出現(xiàn)空壓機(jī)不停機(jī)或干燥器不卸荷的問題，此方案在純電動汽車設(shè)計(jì)初使用較多，但市場反饋空壓機(jī)過溫?fù)p壞、干燥器及進(jìn)氣管路結(jié)冰問題較多，正在逐步被后一種方案所取代。采用電控干燥器基本可避免上述問題，兩者的區(qū)別是：采用電控干燥器時(shí)，即使在空壓機(jī)打氣效率不高的情況下，系統(tǒng)氣壓未達(dá)到卸荷壓力，只要卸荷時(shí)間間隔滿足要求，電控干燥器也會卸荷。

[1] 福下宏明.空氣壓縮機(jī)用潤滑油的乳化對策[C].中日軌道交通車輛制動技術(shù)論壇,2008.

[2] 霍新強(qiáng).純電動汽車電動空壓機(jī)控制方案設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究, 39(2) :22-25.

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Control Scheme Analyzes of Electric Air-compressor for Electric Vehicles

Chen Hao

( Anhui jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

This paper mainly introduces two control scheme of the electric air-compressor for the pure electric vehicle which based on different air drier,and analyzes the advantages and disadvantages of the three control scheme.

pure electric vehicle; electric air-compressor; control scheme; air dryer

U469.72

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1671-7988(2018)24-05-02

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1671-7988(2018)24-05-02

陳浩，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.001