陳志鵬，楊俊偉，祁克光

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，大力實(shí)施節(jié)能減排、發(fā)展新能源成為國家可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。2019年發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2021-2035年）》（征求意見稿）中，提出發(fā)展新能源汽車是中國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，同時(shí)意見稿中明確新能源汽車的技術(shù)路線包括純電動(dòng)汽車、插電混合動(dòng)力 （含增程式）汽車、燃料電池汽車［1］。另一方面，工信部《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》的制定，使各企業(yè)面對(duì)未來5階段的油耗指標(biāo)壓力更為嚴(yán)峻，由于中國雙積分政策的實(shí)施，新能源乘用車節(jié)能技術(shù)對(duì)企業(yè)未來油耗目標(biāo)的達(dá)成變得至關(guān)重要。所以新能源汽車技術(shù)的研發(fā)，對(duì)主機(jī)廠愈發(fā)迫切和重要，電動(dòng)車和混合動(dòng)力車型將是未來幾年的重要技術(shù)發(fā)展方向。

不論純電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車，整車熱管理控制都是整車控制系統(tǒng)的重要組成部分，在保證各零部件系統(tǒng)可靠安全的運(yùn)行前提下，盡可能實(shí)現(xiàn)零部件在最優(yōu)環(huán)境下運(yùn)行，同時(shí)滿足整車對(duì)冷熱的性能要求以及實(shí)現(xiàn)整車能耗的最優(yōu)控制。熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，將決定系統(tǒng)的可靠性、熱管理系統(tǒng)自身的成本以及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的成本。本文從混合動(dòng)力汽車熱管理需求角度分析其對(duì)整車控制器硬件資源的需求，作為整車控制器硬件平臺(tái)選擇的資源需求維度，為企業(yè)進(jìn)行控制器產(chǎn)品平臺(tái)開發(fā)提供參考。

1 典型的混合動(dòng)力與純電熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 典型純電動(dòng)汽車熱管理原理

如圖1所示，純電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)包括3個(gè)主要循環(huán)回路：電力和驅(qū)動(dòng)回路熱管理、駕駛艙熱管理以及電池?zé)峁芾怼ｋ娏︱?qū)動(dòng)回路熱源包括車載充電機(jī)OBC（On Board Charger）、直流轉(zhuǎn)換單元DC-DC（Direct Current）、電機(jī)及其控制MCU（Motor Control Unit）。駕駛艙熱管理包括艙內(nèi)制冷和采暖的要求。電池?zé)峁芾戆ㄉ崞魃岷涂照{(diào)-Chiller冷卻［2］。

圖1 典型的純電動(dòng)汽車熱管理原理圖

1.2 典型插電混合動(dòng)力汽車熱管理原理

如圖2所示，插電混合動(dòng)力汽車熱管理系統(tǒng)包括5個(gè)主要循環(huán)回路：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路管理、變速器油冷回路管理、電力和驅(qū)動(dòng)回路熱管理、駕駛艙熱管理以及電池?zé)峁芾怼ｋ娏︱?qū)動(dòng)回路熱源包括車載充電機(jī)OBC、直流轉(zhuǎn)換單元DC-DC、電機(jī)及其控制MCU。駕駛艙熱管理包括艙內(nèi)制冷和采暖的要求。電池?zé)峁芾戆姵貎?nèi)循環(huán)和空調(diào)-Chiller冷卻［3］。

圖2 典型的插電混動(dòng)汽車熱管理原理圖

2 熱管理控制實(shí)現(xiàn)

基于熱管理原理設(shè)計(jì)，結(jié)合各零部件的選型，確定控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案［4-5］。圖3為純電和混動(dòng)熱管理控制實(shí)現(xiàn)方案示意圖。

1）電池內(nèi)部溫度與出水口溫度由電池管理系統(tǒng)BMS通過CAN進(jìn)行交互。

2）車載充電機(jī)OBC、直流控制單元DC-DC的溫度由各控制器通過CAN進(jìn)行交互。

3）根據(jù)空調(diào)控制模塊CLM的配置，選擇壓力與溫度信號(hào)的采集方式。

4）根據(jù)空調(diào)壓縮機(jī)的類型，選擇通信方式。

5）根據(jù)電子水閥的類型，選擇相應(yīng)的控制方式。

官員微博公信力的高低，在很大程度上取決于官員自身的形象。我國歷來具有重內(nèi)容輕形式的傳統(tǒng)，怎么做比怎么說更為重要?！拔⒉┥系膯栴}發(fā)生在現(xiàn)實(shí)，發(fā)酵在網(wǎng)絡(luò)”。[5]地方官員微博公信力的塑造，不能只靠微博上的言論，更在于日常生活中積累的良好形象。

圖3 純電和混動(dòng)熱管理控制實(shí)現(xiàn)方案示意圖

6）根據(jù)風(fēng)扇類型，選擇相應(yīng)的控制方式。

7）根據(jù)選擇的三通閥和關(guān)閉閥，選擇控制方式。

8）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)控制維持由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS控制，通過CAN進(jìn)行交互，HCU將ECU的風(fēng)扇控制需求綜合計(jì)算后進(jìn)行風(fēng)扇控制。

9）ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵和電子節(jié)溫器。

10）變速器油冷回路溫度信息由變速器控制單元TCU通過CAN進(jìn)行交互。

3 硬件需求

根據(jù)熱管理控制實(shí)現(xiàn)和零部件選型信息，確定相應(yīng)控制器硬件需求，包括資源的預(yù)留［6］。

1）壓力和溫度傳感器最大需求預(yù)留2路。

2）支持兩擋風(fēng)扇和無極風(fēng)扇控制，分別需求2路電壓輸出和1路PWM輸出。

3）電子水閥調(diào)節(jié)開度，支持1路H橋驅(qū)動(dòng)，或者通過Lin通信由水閥控制器控制。

4）最大需求4路電壓輸出，以滿足三通閥和開關(guān)閥的控制需求。

5）雙路CAN通道通信以及Lin通信需求。

表1為傳感器與執(zhí)行器硬件資源需求，表2為控制器硬件通信資源需求。

表1 傳感器與執(zhí)行器硬件資源需求

表2 控制器硬件通信資源需求

插電混動(dòng)汽車因?yàn)楣芾淼南到y(tǒng)更多更復(fù)雜，對(duì)控制器的執(zhí)行器硬件需求響應(yīng)增加了很多?？紤]企業(yè)在零部件選型上有一定靈活性，整車控制器平臺(tái)化開發(fā)時(shí)，需要預(yù)留相應(yīng)的硬件資源，比如風(fēng)扇控制、通信模塊支持等。

4 結(jié)論

新能源控制器的平臺(tái)化開發(fā)是各主機(jī)廠減少開發(fā)周期和降低成本的有效手段。綜合考慮純電和混動(dòng)熱管理的差異，部分企業(yè)分別開發(fā)獨(dú)立的純電和混動(dòng)的控制器平臺(tái)，甚至有企業(yè)考慮將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的控制器硬件和新能源控制器兼容。隨著新能源汽車整車熱管理系統(tǒng)的需求愈發(fā)復(fù)雜，特別是執(zhí)行器數(shù)量對(duì)控制器的需求增加，在進(jìn)行熱管理系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，需要綜合考慮系統(tǒng)方案的成本和技術(shù)平臺(tái)化。不論是已實(shí)現(xiàn)整車管理功能的新能源整車控制器，或是未來功能強(qiáng)大的域控制器等應(yīng)用，子系統(tǒng)對(duì)上層控制器的硬件資源需求將大大增加，企業(yè)需要綜合考慮各個(gè)系統(tǒng)技術(shù)方案實(shí)施，同時(shí)合理分配控制器硬件資源，實(shí)現(xiàn)整體成本的最優(yōu)。