News
전기 자동차의 전력 : EV 제어 시스템 및 차량 제어 장치 탐색 (VCU)
전기 자동차 (EVS)는 미래의 개념에서 글로벌 운동으로 빠르게 변형되었습니다. 배터리 팩과 전기 모터는 대부분의 관심을 끌지 만 EV에 진정으로 생명을 불어 넣는 것은 전자 제품, 임베디드 소프트웨어 및 인텔리전스의 복잡한 오케스트레이션 인 정교한 EV 제어 시스템입니다. 이 시스템의 핵심에는보다 일반적으로 VCU (Vehicle Control Unit)라고하는 EV 자동차 컨트롤러가 있습니다. 이 블로그에서는 EV 제어 시스템 및 VCU의 구조, 기능, 혁신 및 미래를 탐구합니다.
EV 제어 기술 소개
전기 자동차 제어기술은 에너지 관리 방식, 자동차가 운전자 입력에 반응하는 방법 및 모든 구성 요소가 실시간으로 통신하는 방법을 적용합니다. 배터리 사용을 조절하는 것부터 모터 토크 동기화에 이르기까지 EV 제어 시스템은 차량 안전, 효율성 및 운전 경험에 중요한 역할을합니다.
내연 기관에서 전기 모터로 전환하려면 완전히 새로운 제어 메커니즘이 필요합니다. 기계적 구성 요소에 크게 의존하는 전통적인 자동차와 달리 EV는 정밀 전자 제어 및 작동 할 소프트웨어에 의존합니다. 이 패러다임 전환은 EV 자동차 컨트롤러가 차량 기능에 필수적입니다.
EV 제어 시스템의 주요 구성 요소
EV 제어 시스템은 차량 작동의 모든 측면을 제어하기 위해 함께 작동하는 여러 통합 모듈로 구성됩니다. 주요 구성 요소에는 다음이 포함됩니다.
에이. 차량 제어 장치 (VCU)
모든 서브 시스템을 조정하고 센서 데이터를 처리하며 제어 전략을 실행하는 차량의 중앙 뇌.
비. 모터 제어 장치 (MCU)
속도, 토크 및 재생 제동을 포함하여 트랙션 모터 작동을 제어합니다.
기음. 배터리 관리 시스템 (BMS)
셀 전압 모니터링, 온도 제어 및 최첨단 충전 (SOC) 추정을 포함한 배터리 팩을 관리합니다.
디. 전력 분배 장치 (PDU)
배터리에서 다양한 구성 요소로의 전원 분포를 조절합니다.
이자형. 온보드 충전기 (OBC)
외부 소스에 연결할 때 배터리 충전 프로세스를 관리합니다.
에프. 인간-기계 인터페이스 (HMI)
차량 시스템을 일반적으로 대시 보드 디스플레이 및 제어 패널을 통해 드라이버와 연결합니다.
각 구성 요소는 일반적으로 CAN (Controller Area Network) 프로토콜을 사용하는 차량 전체 통신 네트워크를 통해 VCU와 통신합니다.
차량 제어 장치 이해 (VCU)
차량 제어 장치는 EV의 마스터 컨트롤러 역할을합니다. 센서 및 기타 ECU (전자 제어 장치)의 데이터를 수신하고 실시간 결정을 내리기 위해 처리합니다. 주요 기능에는 다음이 포함됩니다.
- 토크 수요 계산
- 에너지 관리
- 드라이브 모드 제어
- 재생 제동 조정
- 안전 및 진단 모니터링
- 클라우드 또는 텔레매틱스 시스템과의 통신
기존 차량의 엔진 제어 장치 (ECU)와 달리 EV의 VCU는 전기 추진, 열 관리 및 배터리 사용 최적화의 뉘앙스를 처리해야합니다.
EV 자동차 컨트롤러 작동 방식
EV 자동차 컨트롤러는 VCU에 프로그래밍 된 임베디드 소프트웨어를 통해 작동합니다. 일반적으로 작동하는 방법은 다음과 같습니다.
1 단계 : 입력 수집
센서는 차량 속도, 페달 위치, 배터리 조건, 모터 온도 등에 대한 데이터를 제공합니다.
2 단계 : 신호 처리
VCU는 이러한 신호를 분석하고 사전 설정된 운영 임계 값 또는 드라이버 명령과 비교합니다.
3 단계 : 의사 결정
입력에 따라 VCU는 모터가 전달해야 할 전력의 양 또는 재생 제동의 양을 결정합니다.
4 단계 : 명령 분포
필요한 작업을 실행하기 위해 모터 제어 장치, 배터리 관리 시스템 및 기타 구성 요소로 명령이 전송됩니다.
5 단계 : 피드백 및 조정
VCU는 시스템 피드백을 지속적으로 모니터링하고 최적의 성능을 위해 실시간 조정을합니다.
이 폐쇄 루프 제어 공정을 통해 EV는 원활한 가속, 정확한 제동 및 고 에너지 효율을 제공 할 수 있습니다.
EV 제어 시스템의 설계 및 아키텍처
EV 제어 시스템을 설계하려면 하드웨어 및 소프트웨어 엔지니어링이 필요합니다. 시스템 아키텍처는 일반적으로 여러 ECU가 고속 통신 버스를 통해 서로 연결되어 배포됩니다. 일반적인 구조에는 다음이 포함됩니다.
- 중앙 VCU : 핵심 의사 결정 단위
- 분산 ECUS : 견인, 배터리, 기후 및 인포테인먼트 제어 용
- 센서 어레이 : 휠 속도 센서, 온도 센서, 가속도계 등
- 통신 네트워크 : 일반적으로 Can-FD, Lin 또는 FlexRay
- 중복 전원 공급 장치 : 결함 공차를 보장합니다
소프트웨어는 MATLAB/SIMULINK와 같은 모델 기반 설계 도구를 사용하여 개발되며 안전성 기능을위한 Autosar 및 ISO 26262와 같은 표준을 따릅니다.
EV 시스템의 통합 및 통신
통합은 EV 제어 시스템의 가장 어려운 측면 중 하나입니다. 여기에는 하드웨어 통합 (물리적 모듈 연결)과 소프트웨어 통합이 포함되어 있으며 다른 ECU가 데이터를 효과적으로 공유하고 처리 할 수 있습니다.
커뮤니케이션 프로토콜
- CAN 버스 : 강력한 실시간 커뮤니케이션에 널리 사용됩니다.
- LIN 버스 : 일반적으로 저속 응용 프로그램에 사용됩니다.
- 이더넷 : ADA와 같은 고 데이터 응용 프로그램에 점점 더 많이 사용됩니다.
- OTA (Air) 업데이트 : VCU가 원격으로 소프트웨어 개선을받을 수 있도록합니다.
기능적 통합
배터리에서 브레이크에 이르기까지 모든 시스템은 조화롭게 작동합니다. VCU는 예를 들어 재생 제동을 마찰 브레이크와 동기화하거나 배터리 온도에 따라 HVAC 출력 조정과 같은 조정 된 작업을 보장합니다.
VCU 기술의 고급 기능과 혁신
최신 VCU는 차량 제어뿐만 아니라 연결, 자동화 및 AI 통합을 지원하기 위해 발전하고 있습니다. 혁신은 다음과 같습니다.
에이. AI 기반 제어 알고리즘
기계 학습 모델은 전력 사용, 경로 계획 및 예측 유지 보수를 최적화합니다.
비. 클라우드 연결 진단
실시간 데이터 전송을 통해 원격 진단 및 펌웨어 업데이트가 가능합니다.
기음. 토크 벡터링
VCU는 취급 및 안전성을 향상시키기 위해 개별 휠의 토크를 제어 할 수 있습니다.
디. Adas와의 통합
적응 형 크루즈 컨트롤 및 레인 유지 지원과 같은 고급 운전자 보조 시스템은 이제 VCU와 통신하여 주행 역학을 향상시킵니다.
이자형. 모듈 식 VCU 플랫폼
회사는 차량 플랫폼 당 사용자 정의 할 수있는 모듈 식 VCU로 이동하여 개발 시간과 비용을 줄입니다.
EV 제어 시스템 설계의 과제
기술 발전에도 불구하고 강력한 EV 제어 시스템을 개발하는 것은 중요한 과제를 제시합니다.
에이. 안전 및 중복성
안전-중요 함수는 모든 조건에서 안정적으로 작동해야합니다. ISO 26262 준수 달성에는 엄격한 검증 및 중복성이 필요합니다.
비. 열 관리
EV 컨트롤러는 특히 빠른 충전 및 고 부하 구동 중에 전력 전자 제품에 의해 생성 된 열을 관리해야합니다.
기음. 소프트웨어 복잡성
VCU에는 수백만 줄의 코드가 포함되어 있습니다. 보안, 효율성 및 버그없는 운영을 보장하는 것이 주요 엔지니어링 작업입니다.
디. 통합 오버 헤드
기존 기능을 방해하지 않고 새로운 구성 요소 또는 소프트웨어 기능을 통합하는 것은 복잡합니다.
이자형. 실시간 제약
EV 제어 시스템은 운전자 안전 및 응답 성을 보장하기 위해 낮은 대기 시간으로 실시간으로 작동해야합니다.
EV 컨트롤러 및 VCU 개발의 미래 추세
EV 기술이 성숙함에 따라 EV 자동차 컨트롤러와 VCU의 미래는 더 똑똑하고 더 적응하고 연결된 시스템으로 향하고 있습니다.
에이. 도메인 및 구역 컨트롤러
많은 ECU 대신 미래의 아키텍처는 배선 감소 및 효율성 향상을 위해 제어를 구역 컨트롤러로 통합합니다.
비. 중앙 집중식 컴퓨팅
OEM은 파워 트레인에서 인포테인먼트에 이르기까지 모든 것을 처리 할 수있는 중앙 차량 컴퓨팅 플랫폼으로 이동하고 있습니다.
기음. AI 및 예측 제어
VCU는 예측 에너지 관리, 학습 운전자 습관을 위해 AI를 활용하여 성능 및 배터리 수명을 최적화합니다.
디. 사이버 보안 초점
연결성이 높아짐에 따라 사이버 위협으로부터 EV 제어 시스템을 보호하는 것이 최우선 과제입니다.
이자형. V2X 커뮤니케이션
V2X (Vehicle-to-everything) 통신을 통해 자동차는 인프라와 데이터를 공유하여 안전 및 트래픽 흐름을 향상시킬 수 있습니다.
결론
전기 차량 혁명이 계속 운동량을 얻음에 따라, 잘 엔지니어링 된 EV 제어 시스템의 중요성은 과장 될 수 없습니다. 이 기술 경이로움의 중심에는 EV 자동차 컨트롤러 또는 차량 제어 장치가 있으며 기계 뒤의 뇌 역할을합니다. 전력 흐름 관리부터 원활한 운전 경험 보장에 이르기까지 VCU는 전기 시대에 전력을 공급하는 침묵의 힘입니다.
AI, 연결성 및 중앙 집중식 아키텍처의 향후 발전은 이러한 시스템의 기능을 향상시켜 더 똑똑하고 안전하며보다 효율적인 전기 자동차를 가능하게 할 것입니다. 엔지니어와 자동차 제조업체가 경계를 계속 추진함에 따라 한 가지 분명합니다. 전기 자동차의 전력은 배터리뿐만 아니라 그것을 제어하는 지능에 있습니다.