拆解与发现Chevy Volt车的电子秘密
团队还在副驾座椅下发现了一个密封并填充的模块。这个模块存储着电池与混动式运行的诊断代码,并有一个连接口,技师可以用专用电缆连接,访问模块。
为系统充电
除了可再生刹车能量以外,电池块还存储着电网充电的能量,采用的是110V充电器,或可选220V充电站(用于更快的充电),后者要由持证电工安装。Lear Corp是家用110V充电器的制造商,充电器的功率电路和软件都足够完备,如果用户将其插入了一个接地不良电路,充电器不会工作。充电器的继电器和监控电路板可与电池块和车载监控系统通信。如前所述,为电池充电的车载交流电源充电主系统有自己的冷却循环。
充电器插入左前挡板门后的一个标准插座。Scott-Thomas称,通过这个接口单元的拆卸,看到了GM很注意设计的细节。生产商对高压元件都做了胶带和泡沫绝缘,如电容器和共模扼流圈,以求获得高振动环境下的健壮性和保护,绕组都很强健、稳定,并有机械冗余。
Steier在充电器结构中发现了一个令人费解的特性:尽管充电插座在左档板上,但其馈入的充电转换器却在右前灯下。同样,汽车引擎的控制器在左侧,而引擎却在右侧。与功能同侧结构相比,这种方式增加了接线的重量。
Volt的大脑
在类似于汽油汽车变速箱的电机和发电机外壳上,有一个液冷转换器模块,用于为牵引电机提供电池的电能。通入该模块的黄色高压线有继电器开关通断,以确保安全;Steier指出,模块盖子本身也是一个安全电路断路器。Scott-Thomas称里面是最靠近汽车大脑的东西(图3)。
图3: 电机/发电机转换器模块包含着Volt电力传动的大脑,其中,一个主控微控制器和三只其它微控制器确定了传动以及再生刹车系统的工作状态
Hitachi PCB上有四只32 bit飞思卡尔Qorivva微控制器。Scott-Thomas首先注意到有大量可用的板面,能用于未来的修改,可改电路也可以增加电路。四个控制器之一作为主控器,用各种输入数据来确定最高效的状态,这些输入数据包括车速和轮速;加速度或油门;刹车;以及电池状态(图4)。举例来说,这些决策可能包括:牵引电机与内燃机发电机所使用的输出组合,何时激活可再生刹车,以及恢复能量的程度。
图4: 转换器的监控控制器是Volt混动架构的核心,它决定了当前传动系统的状态
主监控器是四只微控制器中最大的,它有3M字节闪存,占用了一半的片芯面积。控制器还会尽量让电机工作在较低的转速下,以获得更高效率。其它三只飞思卡尔微控制器用于控制牵引电机;内燃机引擎的驱动发电机,以及离合器行星齿轮组,如有 必要,IC引擎也可以加入。
其它电路
除了是装在混动型车内以外,剩下的Volt电路与普通的最新汽车没有什么差别(图5)。一个气冷的dc/dc转换器,PCB来自TDK,还有一只瑞萨的微控制器,代替了交流发电机提供12V,用于标准汽车系统的工作,如门、灯、导航和音响,以及为辅助12V电池充电。
图5: 在Volt中的18个电气模块中,大约四分之三用于处理混动的传动功能
拆开中央仪表台,露出了一个LG的通信模块PCB,上面有一只飞思卡尔存储控制器,采用Spansion闪存。Scott-Thomas称这些信息娱乐用电路板上元器件很少,意味着有大量空余空间,而不需要大量的处理能力;因此,单个芯片上集中了多个功能。另外,前面板上采用电阻式触摸开关,互相之间有多余的空间,可防止驾驶员误选不正确的功能。
随着客户获得该车的体验,未来几年这种插电式混动平台的发展方式(与速度)都是有意思的看点。
附文1:汽车解剖分析
在开始为感谢Munro Associates做拆解前,该公司高级经理Al Steier阅读了他能找到的有关该车的所有相关信息。对于混动车和电动车,一个基本步骤是找到确保高压线安全的紧急断电开关,他将其拨掉,再固定到自己的工具箱中。在部件的拆解前后,他会从各个角度拍摄照片,并且作为推测材料与制造工艺的一部分依据。Steier确定了PCB板级的元器件及其厂家。如果无法从元器件的公开数据获得存储容量信息,则会去掉IC和ASIC的覆盖层,显示出其容量。
Volt与销售商提供的其它新车一样,都加了满箱的油。拆解团队在动手拆车以前,让汽车耗干了锂离子电池,但汽车软件会起动汽油引擎,以防电池的深度放电。拆解团队决定连油箱也耗尽,他们打开了灯、收音机和其它系统,消耗着12V电池。高压系统整夜都在为电池充电,因为系统软件不允许电池彻底放电,但只会充到够汽车行驶35英里的水平。然后,由一家专做电动车的公司,在端子之间跨接一只功率电阻,将电池耗尽。
Steier以前曾参加了丰田Prius混动汽车项目,发现了Prius与Volt之间的差异(参考文献A)。例如
Qorivva微控制器 电动汽车 锂离子电池 相关文章:
- 即将普及的碳化硅器件(10-19)
- 纳米技术帮助锂电池瘦身(08-20)
- 智能型的铅酸蓄电池管理系统(04-29)
- PWM加相移复合控制双向DC/DC变换器优化设计(07-28)
- 基于PIC单片机的数字式智能铅酸电池充电器设计(07-29)
- 数字化智能充电器的设计(08-30)