纯电动汽车空压机控制策略对比分析

陈浩



纯电动汽车空压机控制策略对比分析

陈浩

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要介绍了二种基于不同干燥器的纯电动汽车电动空压机控制策略，对比分析了不同空压机控制策略的优劣。

纯电动汽车；电动空压机；控制策略；干燥器

引言

近年由于国家对节能减排及大气环境问题的重视，在相关政策的大力支持下纯电动汽车得到了快速发展，市场保有量越来越大。由于其舒适、节能环保等特点，受到大众的青睐，其发展和普及已成为趋势

采用气压制动的纯电动汽车，其气源来自于电动空压机。空压机的控制主要有三方面：辅助控制、启停控制、卸荷控制。①辅助控制：电动空压机按润滑方式分可分为有油空压机和无油空压机，有油空压机润滑油低温容易乳化，需要对空压机进行预热，故需辅助信号对油温、油压等信号进行监控控制以保证运行条件良好。②启停控制：空压机长期工作会增加能耗并存在因过温而损坏的风险，因此需专门的策略来控制其启停。③卸荷控制：若空压机停机而未卸荷，干燥器及其进气管路内的水分将无法排出，导致产生零部件锈蚀损坏、气路结冰等问题；同时，空压机带载启动会导致驱动电机过载，故需设置合理的控制策略对其进行卸载。

1 采用普通干燥器（不带4口）时的控制策略

1.1 普通干燥器特点

普通干燥器的卸荷压力通过调压阀进行控制，其压力由调压弹簧力确定，受产品一致性等因素影响，数量众多的同一种普通干燥器的卸荷压力会在设计卸荷压力值上下浮动。

1.2 控制策略

1.2.1辅助控制

采用有油空压机时，ECU通过监测安装在空压机上的传感器检测油温、油压、排气口压力等参数，在满足使用要求时启动或维持空压机运转，否则停机报警。为防止润滑油乳化，一般要求首次启动时强制空压机运转8～20分钟。辅助控制相当于自检，自检合格后再执行常规启停和卸荷控制。采用无油空压机时，可根据空压机使用要求进行运行条件参数检测和控制，如无特殊要求，可以直接进行启停和卸荷控制。

1.2.2启停控制及卸荷控制

在干燥器可控卸荷压力范围前设置空压机停机计时起始压力P1；根据空压机效率、储气筒容积、干燥器卸荷压力范围设置延时时间Ta，根据干燥器的回流截止压力、最低安全气压设置空压机启动压力P0（下限值）。当整车用气制动系统气压低于设定压力下限值时，前后制动储气筒发送一电信号给空压机的电控系统，控制空压机开始工作。当储气筒的压力传感器检测到的系统气压达到控制器设定的上限值时，控制器开始计时，当计时时间达到设定的延时时间时，空压机停止工作。延时设计可以很好的解决干燥器卸荷压力一致性问题。

另为了完全避免首次高压上电时的空压机带载启动，需在空压机出气口或出气管路上增加一个两位三通电磁阀，当车辆高压断电时对空压机出气管路进行泄压。同时为了防止长时间断电停车导致含有水分和灰尘的气体进入干燥器，需将电磁阀卸荷管路接入空压机进气管，保证气源清洁。如不配置该电磁阀，当车辆处在空压机工作状态且干燥器尚未卸荷时，如果断高压电使空压机不工作，空压机到干燥器间的管路内气压就不能卸荷，再次上电启动时空压机就会带载启动。

1.3 控制策略优点和不足

优点：可直接借用普通产品干燥器

不足：受干燥器、打气泵产品一致性影响，空压机停机压力值设定和延时时间设定难度大，设置不当或零部件一致性不好会出现三个问题：①干燥器不排水再生；②空压机不卸荷导致频繁带载启动；③空压机不停机。上述问题会导致干燥器提前失效、阀类部件损坏、在长期低温时甚至会出现干燥器结冰。同时由于干燥器未卸荷，空压机与干燥器间的管路一直存在气压，下一次空压机工作时就会出现带载启动问题，带载启动对电机有损伤。

2 采用电控干燥器的空压机控制策略

2.1 电控干燥器特点

电控空气干燥器在传统空气干燥器的基础上增加了压力读取装置、电控执行装置和ECU总控制装置，不但具有传统空气干燥器的所有功能，而且可利用ECU监控系统监控车辆的使用情况，当监控到车辆长时间达不到卸荷压力时强制进行卸荷反吹再生，防止干燥剂因系统长时间不卸荷而过早失效。辅助控制同使用常规干燥器相同。

2.2 控制策略

辅助控制同使用常规干燥器相同。

启停控制及卸荷控制如下：由于电控干燥器的特点，空压机启动、停机、强制卸荷可完全通过干燥器来控制。车辆首次上电时，对进气口压力即空压机到干燥器管路之间的气压进行检测，如压力高于空压机容许的启动气压，电控干燥器ECU发送指令给排气阀进行卸荷，保证空压机不带载启动。当出气口气压低于设置的下限时发生信号给整车ECU控制空压机启动；当出气口气压高于设置的上限时发生信号给整车ECU控制空压机停机。当车辆上电运行期间空压机长时间未卸荷时，电控干燥器进行强制卸荷反吹。

2.3 控制策略优缺点和不足

优点：该配置及控制策略完全能保证干燥器定期卸荷，可有效防止因干燥器长期不排水导致的干燥器寿命缩短、阀类部件锈蚀损坏、干燥器结冰等故障以及空压机带载启动问题。

不足：干燥器成本较高。

3 结束语

采用普通干燥器时，受干燥器、气压传感器、空压机、环境等因素影响，会出现空压机不停机或干燥器不卸荷的问题，此方案在纯电动汽车设计初使用较多，但市场反馈空压机过温损坏、干燥器及进气管路结冰问题较多，正在逐步被后一种方案所取代。采用电控干燥器基本可避免上述问题，两者的区别是：采用电控干燥器时，即使在空压机打气效率不高的情况下，系统气压未达到卸荷压力，只要卸荷时间间隔满足要求，电控干燥器也会卸荷。

[1] 福下宏明.空气压缩机用润滑油的乳化对策[C].中日轨道交通车辆制动技术论坛,2008.

[2] 霍新强.纯电动汽车电动空压机控制方案设计[J].客车技术与研究, 39(2) :22-25.

[3] 郭磊,吴耀斌,杨远渊.电控空气干燥器在纯电动轻卡上的应用[J].汽车实用技术,2016 (10) :6-7.

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

B

1671-7988(2018)24-05-02

U469.72

B

1671-7988(2018)24-05-02

陈浩，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.001