电动客车高压应急转向系统方案设计

2018-10-22程静

客车技术与研究 2018年5期

程静

(成都市新筑路桥机械股份有限公司，成都 611430)

随着电动客车迅速发展，《电动客车安全技术条件》要求：车辆在行驶过程中，出现需要整车主动断B级高压电的车辆异常情况时，在车速大于5 km/h时应保持转向系统维持助力状态或至少保持转向助力状态30 s后再断B级电[1]。然而当前电动客车如果动力电池出现严重故障，整车控制器需要切断高压时，转向助力状态无法持续维持。为此，本文介绍一种高压应急转向控制方案，能够确保行驶过程转向应急要求，减少安全事故。

1 电动客车高压应急转向方案结构

目前，电动客车使用的转向助力电机为高压电机，高压电机工作时带动泵头旋转，提供转向助力[2]。然而当动力电池出现严重故障高压断开时，无法维持助力转向泵继续工作，若在高速行驶，可能会有安全隐患。电动客车都有高压动力电池和低压蓄电池，本文提出3种应急转向系统方案，在高压动力电池无法正常工作时，采用低压蓄电池供电，确保转向助力平滑过渡。

1.1 双转向系统结构

如图1所示，双转向系统在传统电动高压转向系统基础上，增加一套低压转向系统。低压转向系统由低压蓄电池、低压控制器、低压电动转向泵组成，通过整车控制器同高低压控制器进行CAN网络通信[3]，实现高低压转向系统无缝切换。该系统2个转向泵，需设计2套油路，因此结构相对复杂，整车布置困难，成本较高[4]。

图1 双转向系统结构示意图

1.2 双源转向泵系统结构

相对图1所示的双转向系统，将两个高、低压电动转向泵更换成一个双源电动转向泵[5]，其两端分别与高、低压控制器连接。此时只需要设计一套油路，减少一个转向泵，成本大大降低。但是目前的双源转向泵采用双绕组电机，由于双绕组电机自身特性，高低压无法同时工作，需高压控制器停止工作，才能启动低压控制器。因此，电动转向泵电机存在转速下降到上升过程，此间可能造成转向助力短暂丢失[6]。

1.3 升压系统结构

如图2所示，相对双源转向泵系统，电动转向泵为高压转向泵，无需低压控制器，增加升压DC/DC，需对高压配电箱进行设计[7]。由于只有一个电动转向控制器，因此该系统只针对高压系统出现的故障，高压控制器停止工作后，VCU发出高压断开指令后，才能启动升压DC/DC，期间转向助力有短暂丢失。升压DC/DC方案只针对电池高压异常的情况，若出现高压控制器故障，无法达到应急效果。

图2 升压DC/DC系统结构示意图

从成本、整车布置、结构性能等方面考虑，本文选择双源转向泵系统方案作为优选方案，下面针对该方案进行控制策略设计。

2 双源转向系统方案控制策略

双源转向泵系统，是一套高低压控制器相互制约的转向系统，目前，双绕组电机的特性决定了高压控制器需停止工作，高压断开后低压控制器才能启动[8]。因此，电动转向泵电机存在转速下降到上升过程，期间可能造成转向助力短暂丢失。需要在控制策略上进行优化，以减少转向助力丢失时间。

图3 双源转向泵系统控制策略

双源转向系统控制策略如图3所示，VCU通过CAN网络指令高低压控制器。控制器关键点在于，VCU需确认高压控制器停止工作后，才能主动断高压电。若断高压时，高压控制器正在工作，极有可能造成高压控制器损坏[9]。确保高压切断后，低压控制器才能启动。若高压未切断，低压控制器可能无法正常启动。在实际应用中，需严格遵循控制逻辑顺序，不断优化高压转向系统停止、低压控制器启动时间。确保电机转速还未下降过低、管路油压较高、转向无明显丢失的情况下，让驾驶员无转向助力丢失感[10]。