大陆集团开发的电源和能量管理系统除电子组件外,还包括相应的软件和控制策略。可以保证汽车电气系统各种条件下的正常工作状态——包括混合动力车和纯电动汽车,同时节省能源。
新系统及其各种功能所需的能量对未来汽车电气系统和储能系统的要求不断提高。德国大陆集团(Continental)开发的电源和能量管理系统除电子组件外,还包括相应的软件和控制策略。这些组件相互配合并采用模块化设计,可以保证汽车电气系统各种条件下的正常工作状态——包括混合动力车和纯电动汽车,同时节省能源。
电动助力转向系统、制动系统以及发动机或混合动力车和电动车电控辅助系统的使用,使得汽车电能需求量增加。为减少CO2排放,这些系统在车辆中的使用范围正在不断加大。这种情况对汽车电气系统及稳定性和安全性提出了新的要求。
14V汽车电气系统能量管理
蓄电池亏电仍是汽车无法正常运转的主要原因。例如,如果搁置两至三周,汽车大型设备将耗用大量蓄电池电量。双蓄电池系统可保证储能能力,但会增加成本,因此仅有高档车采用这种方式。
大陆集团依靠电源诊断并结合稳定的静态电流监控,经过测试投产的智能蓄电池传感器(IBS)(图1),能连续监控蓄电池的电流、电压和温度。这种传感器结构紧凑,可直接装在蓄电池接线柱凹处中。特定运算可通过读数给出蓄电池状态的计算结果。储电量下降时(SOC),可关闭个别负荷,或根据汽车制造商的技术要求降低功率继续运行。下一级是静态电流管理,当汽车处于静止状态时,采用中央控制单元监控所有电流负荷。检测不必启用或可以停用的系统,必要时关闭,将蓄电池放电减小到最低限度。
豪华车用户尤其不愿意放弃舒适性功能,例如冬季关闭转向盘加热或座椅加热。因此,大陆集团开发了持续供电控制系统,以尽可能长时间地保持舒适性。这种称作电力交易运算的系统(图2),根据各种功能的需要分配可用能量。能量包的交易与股票市场的方式相似。
电源传感器(IBS)监控蓄电池电量状态,保证发动机起动能力
停止-起动控制
今后五年,发动机停止-起动系统有望应用于所有车型。这将要求IBS细化电源诊断,以便尽可能多地使用停止-起动功能。发动机熄火时,汽车电气系统和舒适性负荷由经过优化的铅蓄电池供电。这些AGM(吸收式玻璃垫,蓄电池极板间使用玻璃纤维板垫)蓄电池经过开发,充放电次数和相应能量流速可达到最大值。中长期内,面向14V汽车电气系统的锂离子蓄电池将可能达到市场成熟度。
发动机停止后重新起动时,由于短暂断电,音频和导航系统一般需要重启。因此,大陆集团将DC/DC转换器集成到汽车电气系统中。这种可升级的转换器可以稳定选定的电气系统电压,取代辅助蓄电池,避免增加重量和成本。
线控安全系统
为进一步提高汽车电气系统可用性,大陆集团还将开发称为电网系统(PNS)的装置。它们含有强大的DC/DC转换器和双层电容器。双层电容器主要利用发电机回收能量,大陆集团通过发动机推进过程中的智能控制加大能量转换。DC/DC转换器确保了汽车电气系统的连接。
面向安全性的综合电力交易策略(图3)还为引入安全关键系统奠定了基础,如电控制动,以及豪华车采用的电子助力转向。后者与传统液压转向系统相比,所需功率可减少500 W。从现在起的五年左右,新车型将有一半以上采用电控转向。
提高电压提升动力
动力总成的电气化水平不断提高。特别是近年来,由于石油价格上涨以及世界气候问题引起的关注,电子辅助动力总成或纯电动汽车取得显著发展。
为实现汽车电力驱动,必须加大动力输出,因此需要提高电压。电机、动力电子和锂离子蓄电池组成的电力驱动系统,由独立的430V电气系统供电。DC/DC转换器构成传统汽车电气系统的接口为其供电,因此一般可以取代发电机。
自1996年以来,大陆一直致力于混合动力车、电动汽车和燃料电池汽车使用的动力电子器件(变频器,DC/DC转换器)、蓄能系统和电机的开发。