速锐得智能汽车车身域CANFD控制芯片MCU接口电路原理图
CAN总线技术不仅涉及汽车电子和轨道交通,还涉及医疗器械、工业控制、智能家居和机器人网络互连,这些行业对CAN产品的稳定性和抗干扰能力都有很高的要求。
上篇我们讲了在汽车CAN FD上,数据出错可能导致数据位被错误地解析为填充位,或者填充位被错误地解析为数据位,使数据位和填充位的个数发生变化,CAN FD采用了差分信号传输数据,通信的可靠性很高,错误位个数达到8的概率几乎为0。
那么秉承着与其后期解决不如前期规避的设计思路,就能设计出满足行业应用,规避奇葩问题的干扰,设计出符合汽车、交通运输、医疗器械、工业控制、智能家居和机器人网络互连的高可靠性CAN产品。
拿车身域控制芯片来举例,车身域主要负责车身各种功能的控制。随着整车发展,车身域控制器也越来越多,为了降低控制器成本,降低整车重量,集成化需要把所有的功能器件,从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车灯、后位置灯、尾门锁,甚至双撑杆统一集成到一个总的控制器里面来。
车身域控制器一般集成BCM、PEPS、TPMS、Gateway等功能,也可拓展增加座椅调节、后视镜控制、空调控制等功能,综合统一管理各执行器,合理有效地分配系统资源。车身域控制器的功能众多,包括实现灯光控制、雨刮控制、门窗控制、后视镜折叠控制、PEPS、座椅控制等,其中灯光控制部分就包括了近光灯、远光灯、位置灯、转向灯、刹车灯、日行灯,雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、间隔控制和点刮,门窗控制部分包括了四门闭锁、碰撞解锁、自动落锁、车窗升降及百分比、车窗防夹及一键升窗,后视镜包括了折展、调节及加热,PEPS包括了无钥匙启动、无钥匙进入、迎宾功能、发动机防盗、整车电源控制与管理,座椅包括控制调节与通风、加热,其他还包括OTA及远程诊断、升级、刷写等等,但包含了不限于在此列举的功能。搭载汽车也包括了奔驰、宝马、奥迪、保时捷、特斯拉、比亚迪、理想汽车、大众、丰田、本田、坦克、福特等多个全球排名优秀的车企。
速锐得在14年从OBD进入汽车CAN总线领域,就对MCU控制芯片的主要诉求为更好的稳定性、可靠性、安全性、实时性等技术特性要求,以及更高的计算性能和存储容量,更低的功耗指标要求。以前采用Microchip、ST为主控,芯片荒后采用了国产替代,但是在CAN FD领域,依旧采用了进口芯片。车身域控制器从分散化的功能部署,逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等的大控制器,车身域控制系统设计综合了灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗等控制,PEPS智能钥匙、电源管理等,以及网关CAN、可扩展CAN FD和FLEXRAY、LIN网络、以太网等接口和模块等多方面的开发设计技术。
综合来讲,车身域上述各种控制功能对MCU主控芯片的工作要求主要体现在运算处理性能、功能集成度和通信接口,以及可靠性等方面。具体要求方面由于车身域不同功能应用场景的功能差异性较大,例如电动车窗、自动座椅、电动尾门等车身应用还存在高效电机控制方面的需求,这类车身应用要求MCU集成有FOC电控算法等功能。此外,车身域不同应用场景对芯片的接口配置需求也不尽相同,因此,通常需要根据具体应用场景的功能和性能要求,并在此基础上综合衡量产品性价比、供货能力与技术服务等因素进行车身域MCU选型。
车身域电子系统不论是对国外企业还是国内企业都处于成长初期。国外企业在如BCM、PEPS、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积累,同时各大外企的产品线覆盖面较广,为他们做系统集成产品奠定了基础。而国内企业新能源车车身应用上具有一定优势。以BYD为例,在BYD的新能源车上,将车身域分为左右后三个域,重新布局和定义系统集成的产品。但是在车身域控制芯片方面,MCU的主要供货商为仍然为英飞凌、恩智浦、瑞萨、Microchip、ST等国际芯片厂商,国产芯片厂商目前市场占有率低。
从通信角度来看,存在传统CAN架构到CAN与CAN FD合并,走向CAN FD的演变过程。这里面通信速度的变化,还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键,未来有可能逐步实现在基础控制器的电子层面兼容不同的功能。例如车身域控制器能够集成传统BCM、PEPS、纹波防夹等功能。相对来说,车身域控制芯片的技术壁垒要低于动力域、智能驾舱域等,国产芯片有望率先在车身域取得较大突破并逐步实现国产替代,近年来,国产MCU在车身域前后装市场已经有了非常好的发展势头。
目前国产车载控制域芯片主要应用于汽车前装市场,在车身域、信息娱乐域实现了上车应用,而在底盘、动力域等领域,仍以海外意法半导体、恩智浦、德州仪器、微芯半导体、意法等芯片巨头为主,国内仅有少数几家企业已实现量产应用。
国内芯片厂商芯驰在2022年4月发布高性能控制芯片E3系列产品基于ARM Cortex-R5F,功能安全等级达到ASIL D,温度等级支持AEC-Q100 Grade 1,CPU主频高达800MHz,具有高达6个CPU内核,是现有量产车规MCU中性能最高的产品,填补国内高端高安全级别车规MCU市场的空白。芯驰E3凭借高性能和高可靠性,可以用于BMS、ADAS、VCU、线控底盘、仪表、HUD、智能后视镜等核心车控领域。
当然,如果只是简单的基础CAN数据收发和简单控制,其实采用意法半导体的基本也就够了,不管是CANFD还是标准CAN2.0,海外意法半导体都能满足这些需求。CAN设备的典型硬件电路通常由三个部分组成,CAN控制器电路、CAN收发器电路及功能电路。在实际开发应用中,CAN控制器电路可以选择两种方案,一是微控制器MCU外挂独立CAN收发器,二是集成CAN控制器的MCU,设计新产品时,建议采用方案二,理由是内置CAN控制器的MCU具有更快处理报文机制和更大的报文缓冲区,方案一常用于MCU不带CAN控制器或者CAN控制器数量不够的场合,设计时若外挂多个CAN控制器应注意MCU的中断响应及数据处理能力。10年前,很多设备跑串口数据,数据输出太快都跑死机的都有,现在倒是不会了。
无论采用标准CAN还是CANFD,CAN控制器都是电路的核心元件,集成了CANBUS规范中数据链路的全部功能,能够将TX\RX引脚上的电平自动完成CANBUS协议解析。在CAN设备中,MCU主要用于操作CAN控制器和驱动实际功能电路,例如,MCU在设备启动时初始化CAN控制器的工作参数,比如波特率、验收滤波,在CAN控制器发生中断时处理CAN控制器的异常中断;在总线通信过程中通过CAN控制器读取和发送CAN帧,在破解汽车CAN协议中,采集原车CAN数据,根据接收到的数据输出对应的CANID及字节控制信号以及驱动功能电路完成预定的功能。
CAN收发器电路决定了整个CAN设备通信电气上的可靠性和稳定性,采用体积小、隔离能力强、使用方便等优势就可以了。
功能电路是CAN设备实现的应用功能,例如I/O电路、采集电路、电机驱动电路等等。
比亚迪e5 高压电控总成的组成-原理
一.比亚迪e5车高压电控总成的组成
2015年至2018年产的比亚迪e5车采用第2代e平台,高压电控总成安装在车辆的前舱。
高压电控总成的安装位置
1、高压电控总成的组成
高压电控总成是将纯电动汽车的双向交流逆变式电机控制器(VTOG)、车载充电器(OBC)、高压配电箱和DC-DC转换器这4个高压电控装置合为一体,又称“高压四合一”。
(1)VTOG控制器
该控制器为电压型逆变器,利用IGBT将直流电转化成交流电,其主要功能是通过收集挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号等来控制电机,根据不同工况控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等,即控制电机的前进、倒退、维持车辆的正常运转。此外,还具备充电控制功能,能进行交直流转换,双向充放电控制。该控制器总成分为上、中、下3个单元,上、下层为电机控制单元和充电控制单元,中间层为水道冷却单元。
(2)车载充电器
车载充电器是指固定安装在纯电动汽车上的充电器,根据高压电池管理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。
(3)高压配电箱
高压配电箱的功能主要是将高压电池的高压直流电供给整车高压电器,接收车载充电器或非车载充电器的直流电,给高压电池充电,同时还具有电流检测、漏电监测等其他辅助检测功能。
(4)DC-DC转换器
DC-DC转换器是电动汽车动力系统中很重要的组成部分,通过DC-DC转换器给低压电池充电,与低压电池一起为低压电器系统供电。
2、 高压电控总成的功能
(1)高压电控总成的外部接口
高压电控总成外部接口分为高压接口和低压接口两部分。高压接口有电池包高压直流输入接口(直流母线正极接口、直流母线负极接口)、电机三相(三相交流输出)接口、交流充电(输入交流)N与L1相接口、交流充电(输入交流)L2与L3相接口、直流充电输入接口、空调电动压缩机接口、加热器PTC接口。低压接口有DC-DC输出接口、VTOG控制器低压接口、高压配电箱低压控制接口。
高压电控总成前侧
高压电控总成左侧
高压电控总成后侧
高压电控总成右侧
(2)高压电控总成的内部模块布局
高压电控总成内部主要部件有VTOG控制器(控制板、IGBT驱动板、IGBT)、电容(660 μF母线电容总成、70 μF、25 μF)、接触器、霍尔电流传感器、车载充电器总成、电感及电感温度传感器、继电器电路板模块等。
B)下侧
C)上侧爆炸图
高压电控总成内部模块布局
(3)高压配电箱
高压配电箱主要由接触器、霍尔电流传感器、预充电阻、高压电池包正负极输入接口组成。接触器由BMS控制,用于充放电。
高压配电箱组成
(4)漏电传感器
本车采用直流漏电传感器。当高压系统漏电时,漏电传感器发送信号给BMS,BMS接收到漏电信号后根据漏电情况马上报警或断开高压系统,以防止对人或物品造成伤害和损失。
漏电传感器
(5)VTOG控制器
VTOG控制器由上、下两块电路板组成,上方为控制板,下方为IGBT驱动板。IGBT驱动芯片采用1ED020I12FA2芯片。IGBT总成固定于IGBT驱动板上,其控制极G、控制极E通过弹簧与电路板上的电路连接,该总成上还有用于检测其工作温度的温度传感器(热敏电阻)。
此车VTOG控制器预留有车辆对放电排插供电功能(VTOL)及车辆对车辆放电功能(VTOV),可通过转向盘上的按键进行设置。
VTOG控制器上控制板(正面)
VTOG控制器上控制板(背面)
IGBT驱动板
VTOG控制器主要有驱动控制与充电控制两大功能。驱动控制(放电)是采集加速踏板、制动踏板、挡位、旋变等信号,实现前进、倒车、减速或制动时正反转发电功能;具有高压输出电压和电流控制功能;具有电压跌落、过流、过温、IPM过温、IGBT过温保护、功率限制、扭矩控制限制等功能;具有电控系统防盗、能量回馈控制、主动泄放、被动泄放控制等功能。充电控制具有交直流转换,双向充放电控制功能;具有自动识别单相、三相相序并根据充电电流控制充电方式,根据充电设备识别充电功率控制充电方式,根据车辆或其他设备请求信号控制车辆对外放电的功能;具有断电重启功能,即在电网断电后又供电时,可继续充电的功能;原版的高压四合一车型在直流充电时,具有直流充电升压功能,从而可使用一些输出电压低于比亚迪e5车的通用直流充电柜进行充电。VTOG控制器还包括CAN通讯、故障处理记录、在线CAN烧写及自检等功能。显然,进行驱动控制时电机的三相接触器处于接通状态,而充电控制时电机的三相接触器处于切断状态。
(6)DC-DC转换器
DC-DC转换器及DC低压输出端子。DC低压输出端通过正极熔丝盒给低压起动铁电池充电并给整车低压电器系统供电。
DC-DC转换器及低压输出端子
(7)车载充电器
它用于功率不高于3.3 kW的单相交流充电设备充电的场合,适用的充电设备包括便携式充电器、3.3 kW壁挂式充电盒。使用功率大于3.3 kW的单相或三相交流充电设备充电则要经过VTOG控制器进行。拆下上盖的车载充电器,可以看出其有两块电路板,需拆下车载充电器内部的上部电路板后,再拆下变压器与下部电路板。
拆下上盖的车载充电器
车载充电器壳体及下部电路板
(8)电容
该车高压电路中使用的电容为薄膜电容。薄膜电容的耐压可以达到1000 V DC以上,改善了电容的防潮性和抗温度冲击能力,工作环境温度可达105 ℃~125 ℃。主要由母线电容总成、直流充电升压器的70 μF电容及3个25 μF电容总成等组成。
薄膜电容
(9)霍尔电流传感器
高压电控总成中采用了霍尔电流传感器来检测电流。为检测电流方向,有的采用了正、负电源供电。一般需要在线检测霍尔电流传感器的性能好坏,先检查其是否有“+15 V”“-15 V”的电源,若电源正常,则测试霍尔信号(“1 V”对应100 A)并与电源管理器的当前电流进行对比,从而判断霍尔电流的正常与否。
霍尔电流传感器
(10)复合母排。高压电控总成中采用了复合母排技术,具有电气安全性高、电磁辐射小、传导发热小、集成度高等优点。
复合母排
2.高压电控总成的工作原理
2.1 高压安全保护
(1)碰撞断高压电保护
如果车辆发生碰撞,BMS接收到安全气囊展开信号后,通过断开系统主接触器来切断高压电。
(2)漏电断高压电保护
漏电传感器主要监测与高压电池相连接的正极母线或负极母线与车身底盘间的绝缘电阻,来判定高压系统是否存在漏电。漏电传感器将漏电数据信息通过CAN通讯发送给BMS和VTOG控制器,然后采取相应保护措施。漏电判定及措施见表1所列。
(3)高压互锁保护
高压互锁保护分为结构互锁和功能互锁两部分。结构互锁是指车辆的主要高压连接器均带有互锁回路,当其中某个连接器带电断开时,BMS便会检测到高压互锁回路存在断路,为保护人员安全,将立即进行报警并断开主高压回路电气连接,同时激活主动泄放。功能互锁是指当车辆进行充电或插充电枪时,高压电控系统会限制车辆不能通过自身驱动系统进行驱动,以防发生安全事故。
2015年产比亚迪e5车没有安装维修开关,2015年后产的比亚迪e5车安装维修开关,其高压互锁电路示意图如图所示。
表1 漏电判定及措施
高压连接器的互锁保护
2015年后产的比亚迪e5车高压互锁电路示意图
安装维修开关的高压互锁回路依次将BMS的端子BK45(A)/1、PTC模块的端子B52/1和端子B52/2、高压电控总成的端子B28(B)/22和端子B28(B)/23、高压电池包的端子KxK51/29和端子KxK51/30、BMS的端子BK45(B)/7串联起来。高压电控总成的高压互锁回路经母线“-”连接器、母线“+”连接器、PTC线束连接器、空调压缩机线束连接器依次串接起来。
(4)主动泄放保护
5 s内把预充电容电压降低到≤60 V,迅速释放危险电能,主动泄放模块的泄放电阻为7.5 Ω(标准)。
(5)被动泄放保护
2 min内把预充电容电压降低到≤60 V,被动泄放是主动泄放失效的二重保护。被动泄放电阻(标准75 kΩ)直接接于660 μF高压电容器正负极两端,上电后一直处于耗电状态,但电流很小,损耗可忽略不计。
2. 上电过程
车身控制模块(MICU)采集到“制动踏板”与“起动按钮”命令后,由VTOG控制器与无钥匙系统模块(Keyless-ECU)进行防盗认证,认证成功后吸合IG1继电器并发送“起动开始”报文,通过网关发送给VTOG控制器和BMS。BMS得电且收到报文后,BMS先吸合预充接触器并进行自检,检查是否存在严重欠压、严重过压、严重漏电、严重过温、接触器烧结、高压互锁锁止等异常情况,如果检测存在异常情况则上电失败,如果未检测到异常情况,则吸合负极接触器,高压电池的高压电经过与预充接触器串联的限流电阻加载到VTOG控制器母线上,然后判断预充是否成功。VTOG控制器检测到母线上的电压达到高压电池额定电压的设定值时,通过CAN通讯向BMS反馈预充满信号,如果不预充直接接通接触器,由于母线电容在通电瞬间相当于短路状态,会使过大电流流过接触器,因而可能产生接触器烧结等不良后果,当无严重漏电信号、直流母线电压达到设定值且直流低压系统无低压警告时,BMS判定预充成功,BMS控制主接触器吸合,断开预充接触器,点亮OK灯,上电成功。
3、 驱动电机时的原理
比亚迪e5车的高压电控总成有多种版本,根据年款等有所变化,分原版高压电控总成与简版高压电控总成。
比亚迪的漏电传感器有2种,一种接于正极,一种接于负极,两者不可互换。驱动电机时,3个电机接触器闭合,高压电经IGBT逆变桥(6个绝缘栅双极晶体管在ON和OFF间切换)变换出交流电并输送给电机,利用旋转变压器技术和空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法来控制电机正转(前进)或反转(倒车)。
4、 再生制动时的原理
车辆减速或制动时,电机由车轮驱动,再生制动功能使电机起到发电机的作用,将电能存储到高压电池中。
5、 单相交流充电原理
当使用便携式充电器或功率不大于3.3 kW的交流充电器进行充电时,VTOG控制器能自动识别出充电设备,并唤醒车载充电器,激活交流充电正极接触器,对高压电池进行充电。
当使用功率大于3.3 kW的交流充电器进行充电时,在N相线与B相线(对电机一侧而言)间增加单相切换接触器,VTOG控制器收到单相充电指令时,控制单相切换接触器吸合,使B相线和N相线连接,由A相、B相作为L1相、N相线使用,充电枪连接插头需使用专用连接插头或其L2相、L3相不做使用的连接插头。当VTOG控制器收到单相充电指令时,控制单相/三相切换接触器其中的2个接触 器闭合,使三相充电插座的L1相、L2相与单相充电插座的L1相、N相线导通。
高压电控总成内部线路图
6、 三相交流充电原理
系统收到充电指令时,将BMS允许的最大充电电流、供电设备最大供电电流和充电连接装置的额定电流相比较,VTOG控制器判断这三者中最小的充电电流,自动选择充电相关参数,同时系统对供电设备输送的交流电进行采样,VTOG控制器通过采样值计算出交流电电压有效值,再通过捕获来确定交流电频率,根据电压有效值和频率判断出交流电电制,根据电网电制选取控制参数。确定控制参数后,VTOG控制器控制继电器板的三相交流预充继电器和滤波电容继电器吸合,对直流侧母线电容进行充电,当电容电压达到规定值后吸合单相/三相切换接触器,同时断开继电器板的三相预充继电器,此时VTOG控制器发送PWM信号,控制双向DC/AC模块对交流电进行可控整流,再根据高压电池电压,对电压进行调节,最后把直流电输送给高压电池。在此过程中,VTOG控制器根据预先选定的目标充电电流和电流采样反馈的相电流,对整个系统进行闭环的电流调节,实现对高压电池进行充电。
7、 直流充电原理
比亚迪e5车除了可采用交流充电方式外,还具有直流充电的快速充电方式。
直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给高压电池充电。
当使用的直流充电柜最大输出电压小于高压电池电压时,直流充电升压器工作,将下桥臂的增压IGBT置于ON,使直流充电柜的电力为电感充电。电感存储了电能,将下桥臂的增压IGBT置于OFF,电感产生感应电动势,使电压升至合适的充电电压,电流持续从电感中流出,通过上桥臂IGBT流入母线电容和高压电池。
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比亚迪:你只管电门到底“贴地飞行”剩下交给dTCS
随着全球汽车市场向电动化的转型,新能源汽车行业迎来了史上发展的最好的“黄金时代”,而从成立之初就定位于新能源车企的比亚迪,经过数十年的深耕,在中国新能源汽车市场中,已经取得了绝对“龙头”的地位。不仅新能源汽车销量最高,同时新能源汽车产业布局最为完善,电池、电机、电控等核心三电技术,都被牢牢掌控在自己手中。
此外,在资本市场中,比亚迪也受到众多投资者的青睐,港股、A股市场的累计市值,已经突破万亿元大关,成为中国市值第一、全球第四的超级车企。
技术研发“All in”才有未来 汽车安全性能没有最好只有更好
3月29日,比亚迪股份公布2020年全年财报,数据显示,2020年比亚迪实现营业总收入1566亿,同比增长22.59%;实现归母净利润42.3亿,同比增长162.27%。
值得注意的是,比亚迪目前的营收,主要由汽车及相关产品、手机部件及组装业务、以及充电电池及其它业务组成。汽车产品虽然营收大幅大增,但汽车主营业务的净利润并没有随之增加,比亚迪的核心盈利主要来源于后两者业务。
而这一方面是去年国内汽车行业全线承压有关,外部市场环境的变动,以及行业竞争的日趋激烈,国产自主品牌向上承受较大阻力,这些都对比亚迪汽车业务构成压力。
不过,去年下半年陆续推出的改款宋 Plus、唐、以及汉车型,大大提升了比亚迪车型的品牌号召力与整体毛利率,并显著提升了比亚迪集团的整体销量。
另一方面与比亚迪持续不断加大研发投入有关,比亚迪向来被不少消费者看作“技术派”、“理工男”,这一点在财报中的研发投入也可看出。
财报数据显示,2020年比亚迪股份研发费用达到74.65亿元,同比增长32.62%。虽然有其它业务分摊研发费用,但是作为主营业务的汽车,仍占据研发费用的大头,研发投入接近是净利润的2倍,从中也看见比亚迪对技术研发的重视。
此外,作为对比,比亚迪去年的研发投入,要远远比蔚来(研发投入24.9亿元)、理想(10.8亿元)、小鹏(17.26亿元),国内造车新势力三强的研发投入之和更多。可以说,对待技术研发,比亚迪已经做到了“All in”,比亚迪也深刻明白“未来的竞争,就是核心技术的竞争”,所以在对待研发方面,才能如此舍得下大手笔。
作为“技术派”比亚迪,对待车辆安全性能方面,始终认为没有最好,只有更好。因而,比亚迪也率先联合博世,历时四年研发,推出了dTCS(distributed TCS)。
3月30日,比亚迪在连云港东海博世测试场,举办了dTCS分布式牵引力控制系统发布会,其联合开发的dTCS搭载在汉EV四驱版上实现全球首发。
你只管电门到底“贴地飞行” 剩下的交给比亚迪dTCS
dTCS的强悍之处在于,能够让车辆在“雨雪湿滑”低附着路面上,保证安全行驶同时“贴地飞行”。湿滑乃至冰雪路面上,搭载dTCS的汉EV车型,全油门冰面加速,0-50km/h加速时间提升2秒。
与搭载燃油车相同TCS的汉EV车型相比,汉EV四驱版dTCS的扭矩控制时间加快了20倍,扭矩响应闭环加快了10倍,湿滑低附着路面,全油门加速,车辆能够提供轮胎与地面最大摩擦力的扭矩,可以说让车轮基本不打滑成为可能。
据介绍,当车辆在光滑路面上起步或者加速时,车轮会出现打滑现象甚至方向失控。为保证车辆安全性,车辆一般会配置传统的TCS牵引力控制系统,当TCS探测到车轮打滑,就会通过电脑控制驱动扭矩和制动扭矩来改善车轮附着力,从而使车轮不再打滑,维持车辆行驶方向的稳定性。
但是这种传统TCS牵引力控制系统,能够满足当前燃油车的使用需求,却未必是当下电动车的最优选择,这主要是由于燃油车和电动车,最根本的动力系统不同所导致。
传统的TCS牵引力控制系统,是基于发动机飞轮转速、喷油、点火时机来进行调节,控制发动机的转速和扭矩输出。由于发动机飞轮具有较大的转动惯量,所以TCS的计算周期、响应时间、网络延迟都更匹配发动机的工作需求。
但是相对比发动机,新能源汽车的电机转动惯量更小,起步扭矩更大,车轮更容易产生大打滑,失去附着力。同时,电机的扭矩、转速调节方式,只需要电机控制单元判断,计算,工作路径缩短,响应时间也能大大缩短。传统燃油车TCS系统,已经不再是电动车的最优解。
dTCS动态响应时间提升20倍 冰面全油门加速成绩“起飞”
比亚迪联合博世推出的dTCS系统,是专门为新能源汽车打造的驱动力控制系统,传统的TCS系统,是将控制放在ESP车身电子稳定系统或IPB智能集成制动系统中,通过与动力系统的信号交互进行扭矩控制。
而dTCS系统将牵引力控制系统,上移至电机控制器中带来更快速的电机扭矩响应,此时电机控制器直接判断,控制轮胎打滑。
此外,dTCS通过牵引力控制系统上移至电机控制器,带来更快速的电机扭矩响应,解决了传统车型CAN扭矩信号传输延迟导致的驱动轮动态大、车辆不够稳定和易产生加速顿挫的问题。
相比传统的TCS,dTCS具备更快的响应速度。传统TCS的控制时间一般为20ms,搭载dTCS的汉EV四驱版控制时间加快至1ms;
传统TCS的扭矩响应循环一般为100ms,搭载dTCS的汉EV四驱版相应时间可控制在10ms以内,这意味着系统可以在轮胎打滑时做出更快的调控,最大限度地减少车轮打滑量。
对于dTCS系统,比亚迪和博世早在4年前就已立项研发。dTCS术研发涉及到动力系统和底盘的多个关键零部件,期间测试过数百版软件,比亚迪与博世一同进行了数千次联调测试验证。
时至今日发布,汉EV dTCS系统,已经在极寒环境下进行了冰面、雪面、对开路面等多种路况测试,模拟出不同地区用户复杂的用车场景,确保了该项技术的可靠性。
另外,搭载dTCS系统的汉EV车型,在冰雪湿滑路面的加速时间、车身稳定性,相比普通版TCS汉EV车型,同样提升巨大。
测试成绩显示,汉EV四驱版在冰面上0-50km/h全油门加速时间加快了2s左右,雪面上0-60km/h全油门加速时间加快了0.8s左右。
并且,dTCS能够瞬时间极大程度减少轮胎打滑,使得车辆在低附路面转弯时能够降低车身失稳等危险情况发生的可能性,提升低附路况下车辆的驾乘操控性。
测试成绩显示,汉EV四驱版在低附路面最高可控过弯速度能提升约5-10km/h,车速可控范围变大。
系统毫米级差异 亲身体验一脚油门震撼到惊艳
为了直观感受到配备了dTCS系统的汉EV车型,在冰雪湿滑路面上的加速、车身稳定性能的提升,我们也在东海博世测试场进行了简单的测试试驾。
测试场地由洒水瓷砖和玄武岩路面洒水的测试车道组成,分别模拟冰面和雪地路面,其路面与车辆的附着系统系数接近,均为低附着路况。
我们首先试驾的为搭载TCS系统的普通版汉EV车型,在洒水瓷砖路面上刹停后,开始全油门加速,可以明显感觉出的是,车辆的防滑动态表现,和传统燃油车较为相似,不过车身依旧很稳定,加速没有出现方向跑偏和车身失稳的情景。
随后,我们又换上了dTCS版本的汉EV,同样的路况下,说实话,加速的第一脚自己也着实有不小的震撼,车辆的稳定性和加速成绩方面提升相当巨大。
虽然dTCS与TCS相比,扭矩动态相应时间的提升均为毫秒级,但是自己坐在车内驾驶时,就是能够明显的感受到dTCS系统提升的性能。
除了车身姿态更为稳定,轮胎几乎没有打滑的挣扎之外,还能感觉到车轮带来的动力传输更为连贯,差点忽略了是在冰雪路面行驶。而且,可以明显感觉到的是,dTCS版的汉EV,在冰雪路面上的加速成绩提升明显。
在跟工程师交流中得知,装备dTCS系统后的汉EV,冰雪路面的车身稳定性和加速能力,能够凭借轮胎性能更上一层楼。因为,当前dTCS系统,已经几乎做到了轮胎和冰雪地面最大摩擦力的扭矩数据。
也就是说,dTCS毫秒级的扭矩动态响应调整,可以控制车辆轮胎与地面,处于打滑边缘的速度行驶,保证车辆最强的加速性能同时,避免轮胎打滑与方向失控。
核心三电系统技术自握手中!比亚迪博世的一小步 全球电动车的一大步
至于为何博世要与比亚迪联合研发dTCS系统,博世工程人员表示,一方面是比亚迪作为中国最大的新能源汽车厂商,新能源汽车的年度销量已经超过20万辆,有这个针对新能源汽车专属TCS系统的需求。并且,全球汽车也在向新能源汽车转型,dTCS系统的推出,既是比亚迪的需求,也是全球电动车的需求。
而且,比亚迪的三电系统技术,全部都握在自己手中,在进行研发dTCS系统时,他们可以随时对电机、电控甚至电池系统的核心数据进行调阅和更改,不同于其它主机厂需要零部件供应商的配合协调。因而在研发上面,博世和比亚迪能够拥有更多的主动权。
更值得一提的是,dTCS系统没有额外的硬件投入,它是一套基于博世IPB刹车系统的软件。同时,博世和比亚迪已经对dTCS系统进行了大量的标定测试,未来也可以无损适用于其他品牌电动车品牌,甚至可以通过无线OTA的方式进行升级。
仅仅依靠一套软件,就能给车辆的整车安全稳定性带来如此大的提升,性价比颇高。据博世工程师透露,虽然当前只有汉EV四驱版可以升级使用,同时将会在近几个月内,通过OTA的方式,免费给汉EV四驱版进行升级。但未来经过更多的标定测试后,dTCS系统将会开放给更多电动车品牌使用。
对于比亚迪而言,通过与博世联手4年的研发投入,只是“四年磨一剑”推出了“dTCS系统”,来满足旗下车型对TCS系统更高的安全、性能需求。但是对全球电动车产业来说,dTCS后期开放给其它车企品牌使用之后,同样大大推动了电动车型,在车身稳定系统方面的跃迁式进步。
可以说,比亚迪作为中国新能源汽车的领军品牌,全球市值第四高的车企,在新能源汽车产业,也已经逐渐成为了领导者与开创者。今后,比亚迪今后还将会在电池、电控乃至车身底盘方面,能够拿出怎样的领先技术,我们拭目以待。