Контроллер «Мульти-в-одном»: глубокое погружение в интеграцию транспортных средств на новых источниках энергии

Волна интеграции в автомобильной электронике

Под воздействием двойной силы электрификации и интеллекта электрическая архитектура транспортных средств на новой энергии (NEV) претерпевает глубокую трансформацию. Среди ключевых технологических тенденций интеграция «контроллера «Мульти-в-одном»» стала ключевым событием. Этот подход объединяет несколько ранее независимых электронных блоков управления (ЭБУ) и силовую электронику в единый компактный блок, обеспечивая значительный скачок в уменьшении веса автомобиля, экономической эффективности, энергопотреблении и надежности. В этой статье исследуются особенности, технические уровни и основная ценность интеграции «Мульти-в-одном» в секторе NEV.

Основные сценарии применения

Точная конфигурация контроллера «Мульти-в-одном» во многом зависит от его применения. В настоящее время двумя основными областями являются транспортные средства на новой энергии (NEV) и системы хранения возобновляемой энергии. В отрасли NEV интегрированное проектирование стало основной стратегией повышения конкурентоспособности продукции.

Путь интеграции транспортных средств на новой энергии

Для аккумуляторных электромобилей (BEV) и гибридных электромобилей (HEV/PHEV) интеграция «мульти-в-одном» в первую очередь относится к высокоинтегрированной системе электропривода или, в более широком смысле, к системе управления трансмиссией. Его эволюция идет по пути все большей интеграции: от основных компонентов привода до всей высоковольтной электрической системы.

1. Сборка электропривода «3-в-1».

Это наиболее распространенное и зрелое решение. Он объединяет три основных компонента силовой установки — тяговый двигатель, блок контроллера двигателя (MCU) и коробку передач (редуктор) — в один компактный модуль.

• Преимущества: Значительно сокращается количество жгутов проводов и разъемов, повышается эффективность системы и удельная мощность, снижается шум и вибрация, а также упрощается упаковка и сборка автомобиля, что приводит к эффективному снижению затрат.

2. Высоковольтная электрическая система «6-в-1».

Опираясь на 3-в-1, интеграция идет еще дальше, объединяя ключевые компоненты системы зарядки и распределения энергии, образуя контроллер «6-в-1». Обычно интегрированные компоненты включают в себя:

• Встроенное зарядное устройство (OBC): обеспечивает медленную зарядку переменным током.

• Преобразователь постоянного тока в постоянный: понижает высокое напряжение постоянного тока от тяговой батареи для питания низковольтной системы 12 В/24 В.

• ​Блок распределения высокого напряжения (PDU): Управляет распределением и защитой высокого напряжения по всему транспортному средству.

• Функциональная консолидация: это решение обеспечивает унифицированное управление приводом, зарядкой, преобразованием и распределением энергии, значительно оптимизируя внешний интерфейс. Это ключевое технологическое направление для многих автомобилей среднего и высокого класса.

3. Глубокая интеграция доменов: «8-в-1» и далее

Технологический рубеж движется в направлении глубокой интеграции всей области силовых агрегатов автомобиля. Решение «8-в-1» дополнительно включает в себя:

• ​Система управления аккумулятором (BMS): отвечает за мониторинг и управление состоянием тягового аккумулятора.

• ​Блок управления транспортным средством (VCU): действует как «мозг» автомобиля для управления энергопотреблением и координации на высшем уровне.

• Окончательная форма: этот уровень слияния «8-в-1» или более высокий представляет собой настоящий контроллер домена трансмиссии. Он обеспечивает централизованную аппаратную и программно-определяемую функциональность, выступая в качестве основной физической платформы для эволюции электронной/электрической архитектуры (EEA) в сторону моделей централизованных вычислений и, в конечном итоге, центральных вычислительных моделей.

Углубленная функциональность основных компонентов

Чтобы понять ценность контроллеров Multi-In-One, необходимо глубоко изучить функции их ключевых внутренних блоков. Давайте рассмотрим несколько важнейших компонентов с точки зрения интегрированного распределения электроэнергии высокого напряжения.

PDU: «Энергодиспетчерский центр» автомобиля.

В системе Multi-In-One PDU действует как центральный узел, получая энергию от тяговой батареи и безопасно распределяя ее между всеми потребителями высокого напряжения:

• Источник питания силового агрегата: обеспечивает высоковольтное питание для блока контроллера двигателя (MCU).

• Источник питания для терморегулирования: питает компрессор кондиционера и PTC (электрический нагреватель) для контроля температуры аккумулятора и салона.

• Встроенный источник питания контроллера: подает высоковольтное питание на другие встроенные контроллеры внутри устройства, такие как контроллер масляного насоса, контроллер воздушного насоса и преобразователь постоянного тока в постоянный.

• ​Проектирование схемы предварительной зарядки: поскольку компрессор кондиционера и MCU содержат большие внутренние конденсаторы, для этих ветвей в PDU предусмотрены специальные схемы предварительной зарядки. Это предотвращает пусковой ток при включении питания, обеспечивая плавный запуск системы.

Контроллер воздушного насоса: обеспечение безопасности торможения

• Функция: Контроллер воздушного насоса является важным компонентом, предназначенным для коммерческих электромобилей или больших автобусов, оснащенных пневматическими тормозными системами. Его основная функция — приводить в действие двигатель воздушного насоса, который приводит в действие воздушный компрессор, создавая и поддерживая стабильное давление воздуха для пневматической тормозной системы автомобиля.

• Общность аппаратного обеспечения. В интегрированных конструкциях для снижения стоимости и повышения надежности контроллер воздушного насоса часто использует идентичную аппаратную платформу с контроллером масляного насоса. Различные конфигурации программного обеспечения обеспечивают выполнение различных функций, демонстрируя преимущества интеграции в цепочке поставок и производстве.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: «силовое сердце» низковольтной системы

• Функция: преобразователь постоянного тока в постоянный является важным мостом между сетями высокого и низкого напряжения автомобиля. Он эффективно преобразует мощность высоковольтной тяговой батареи (обычно 300–800 В) в стабильное низковольтное постоянное напряжение (например, 27,5 В, 12 В или 24 В).

• Основные роли: 1. Обеспечивает питание всех потребителей низкого напряжения (освещение, информационно-развлекательная система, контроллеры, датчики и т. д.). 2. Взимает платуНизковольтная батарея 24 В, обеспечивая работоспособность критически важных низковольтных систем, когда автомобиль находится в спящем режиме или когда высоковольтная система выключена.

Технические тенденции и перспективы на будущее

Эволюция интеграции «Мульти-в-одном» продолжается. Ключевые будущие тенденции включают в себя:

1. Более широкое междоменное объединение: более глубокая интеграция с управлением температурным режимом и доменами шасси.

2. ​Внедрение новых материалов (например, SiC): для дальнейшего повышения эффективности системы и плотности мощности за счёт поддержки платформ с напряжением 800 В и более высокого напряжения.

3. Интеллект и OTA. Повышенный уровень интеграции обеспечивает прочную аппаратную основу для обновлений программного обеспечения по беспроводной сети (OTA) и стратегий интеллектуального управления энергопотреблением.

Поиск профессиональных интегрированных решений

Чтобы ориентироваться в этом сложном технологическом ландшафте, необходимо выбирать надежные и эффективные интегрированные решения. Профессиональная платформа предлагает глубокую поддержку — от ключевых микросхем и модулей до комплексных системных решений. Для инженеров и лиц, принимающих решения, которым нужна подробная информация о преобразователях постоянного тока, высокопроизводительных модулях контроллеров двигателей (MCU), интегрированных решениях PDU и передовых технологиях управления воздушными/масляными насосами, посетите отраслевые ресурсные платформы, такие как ​www.pumbaaev.comнастоятельно рекомендуется. Такие платформы предоставляют богатые технические ресурсы, руководства по выбору продукции и передовые примеры применения, помогая в планировании и внедрении высокоинтегрированных систем электропривода следующего поколения.

​

Заключение: Интеграция контроллера «мульти-в-одном» — это больше, чем просто физическое сочетание; это оптимизация на уровне системы, которая создает ценность, превышающую сумму ее частей. Это представляет собой критический шаг в эволюции NEV от «механически определяемых» к «аппаратно определяемым» и, в конечном итоге, к «программно определяемым» автомобилям. По мере углубления интеграции транспортные средства станут умнее, эффективнее и надежнее, что будет способствовать трансформации и модернизации всей автомобильной промышленности.