純電動汽車空壓機控制策略對比分析

陳浩

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純電動汽車空壓機控制策略對比分析

陳浩

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要介紹了二種基于不同干燥器的純電動汽車電動空壓機控制策略，對比分析了不同空壓機控制策略的優劣。

純電動汽車；電動空壓機；控制策略；干燥器

引言

近年由于國家對節能減排及大氣環境問題的重視，在相關政策的大力支持下純電動汽車得到了快速發展，市場保有量越來越大。由于其舒適、節能環保等特點，受到大眾的青睞，其發展和普及已成為趨勢

采用氣壓制動的純電動汽車，其氣源來自于電動空壓機。空壓機的控制主要有三方面：輔助控制、啟停控制、卸荷控制。①輔助控制：電動空壓機按潤滑方式分可分為有油空壓機和無油空壓機，有油空壓機潤滑油低溫容易乳化，需要對空壓機進行預熱，故需輔助信號對油溫、油壓等信號進行監控控制以保證運行條件良好。②啟停控制：空壓機長期工作會增加能耗并存在因過溫而損壞的風險，因此需專門的策略來控制其啟停。③卸荷控制：若空壓機停機而未卸荷，干燥器及其進氣管路內的水分將無法排出，導致產生零部件銹蝕損壞、氣路結冰等問題；同時，空壓機帶載啟動會導致驅動電機過載，故需設置合理的控制策略對其進行卸載。

1 采用普通干燥器（不帶4口）時的控制策略

1.1 普通干燥器特點

普通干燥器的卸荷壓力通過調壓閥進行控制，其壓力由調壓彈簧力確定，受產品一致性等因素影響，數量眾多的同一種普通干燥器的卸荷壓力會在設計卸荷壓力值上下浮動。

1.2 控制策略

1.2.1輔助控制

采用有油空壓機時，ECU通過監測安裝在空壓機上的傳感器檢測油溫、油壓、排氣口壓力等參數，在滿足使用要求時啟動或維持空壓機運轉，否則停機報警。為防止潤滑油乳化，一般要求首次啟動時強制空壓機運轉8～20分鐘。輔助控制相當于自檢，自檢合格后再執行常規啟停和卸荷控制。采用無油空壓機時，可根據空壓機使用要求進行運行條件參數檢測和控制，如無特殊要求，可以直接進行啟停和卸荷控制。

1.2.2啟停控制及卸荷控制

在干燥器可控卸荷壓力范圍前設置空壓機停機計時起始壓力P1；根據空壓機效率、儲氣筒容積、干燥器卸荷壓力范圍設置延時時間Ta，根據干燥器的回流截止壓力、最低安全氣壓設置空壓機啟動壓力P0（下限值）。當整車用氣制動系統氣壓低于設定壓力下限值時，前后制動儲氣筒發送一電信號給空壓機的電控系統，控制空壓機開始工作。當儲氣筒的壓力傳感器檢測到的系統氣壓達到控制器設定的上限值時，控制器開始計時，當計時時間達到設定的延時時間時，空壓機停止工作。延時設計可以很好的解決干燥器卸荷壓力一致性問題。

另為了完全避免首次高壓上電時的空壓機帶載啟動，需在空壓機出氣口或出氣管路上增加一個兩位三通電磁閥，當車輛高壓斷電時對空壓機出氣管路進行泄壓。同時為了防止長時間斷電停車導致含有水分和灰塵的氣體進入干燥器，需將電磁閥卸荷管路接入空壓機進氣管，保證氣源清潔。如不配置該電磁閥，當車輛處在空壓機工作狀態且干燥器尚未卸荷時，如果斷高壓電使空壓機不工作，空壓機到干燥器間的管路內氣壓就不能卸荷，再次上電啟動時空壓機就會帶載啟動。

1.3 控制策略優點和不足

優點：可直接借用普通產品干燥器

不足：受干燥器、打氣泵產品一致性影響，空壓機停機壓力值設定和延時時間設定難度大，設置不當或零部件一致性不好會出現三個問題：①干燥器不排水再生；②空壓機不卸荷導致頻繁帶載啟動；③空壓機不停機。上述問題會導致干燥器提前失效、閥類部件損壞、在長期低溫時甚至會出現干燥器結冰。同時由于干燥器未卸荷，空壓機與干燥器間的管路一直存在氣壓，下一次空壓機工作時就會出現帶載啟動問題，帶載啟動對電機有損傷。

2 采用電控干燥器的空壓機控制策略

2.1 電控干燥器特點

電控空氣干燥器在傳統空氣干燥器的基礎上增加了壓力讀取裝置、電控執行裝置和ECU總控制裝置，不但具有傳統空氣干燥器的所有功能，而且可利用ECU監控系統監控車輛的使用情況，當監控到車輛長時間達不到卸荷壓力時強制進行卸荷反吹再生，防止干燥劑因系統長時間不卸荷而過早失效。輔助控制同使用常規干燥器相同。

2.2 控制策略

輔助控制同使用常規干燥器相同。

啟停控制及卸荷控制如下：由于電控干燥器的特點，空壓機啟動、停機、強制卸荷可完全通過干燥器來控制。車輛首次上電時，對進氣口壓力即空壓機到干燥器管路之間的氣壓進行檢測，如壓力高于空壓機容許的啟動氣壓，電控干燥器ECU發送指令給排氣閥進行卸荷，保證空壓機不帶載啟動。當出氣口氣壓低于設置的下限時發生信號給整車ECU控制空壓機啟動；當出氣口氣壓高于設置的上限時發生信號給整車ECU控制空壓機停機。當車輛上電運行期間空壓機長時間未卸荷時，電控干燥器進行強制卸荷反吹。

2.3 控制策略優缺點和不足

優點：該配置及控制策略完全能保證干燥器定期卸荷，可有效防止因干燥器長期不排水導致的干燥器壽命縮短、閥類部件銹蝕損壞、干燥器結冰等故障以及空壓機帶載啟動問題。

不足：干燥器成本較高。

3 結束語

采用普通干燥器時，受干燥器、氣壓傳感器、空壓機、環境等因素影響，會出現空壓機不停機或干燥器不卸荷的問題，此方案在純電動汽車設計初使用較多，但市場反饋空壓機過溫損壞、干燥器及進氣管路結冰問題較多，正在逐步被后一種方案所取代。采用電控干燥器基本可避免上述問題，兩者的區別是：采用電控干燥器時，即使在空壓機打氣效率不高的情況下，系統氣壓未達到卸荷壓力，只要卸荷時間間隔滿足要求，電控干燥器也會卸荷。

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[3] 郭磊,吳耀斌,楊遠淵.電控空氣干燥器在純電動輕卡上的應用[J].汽車實用技術,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

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1671-7988(2018)24-05-02

陳浩，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.001