El controlador del vehicle inclou dos components principals, maquinari i programari. El seu programari i programes bàsics són generalment desenvolupats pels fabricants, mentre que els proveïdors de peces d'automòbil poden proporcionar maquinari de controlador de vehicles i controladors subjacents.En aquesta etapa, la investigació estrangera sobre el controlador de vehicles de vehicles elèctrics purs se centra principalment en vehicles elèctrics purs conduïts per rodes.motors.Per als vehicles elèctrics purs amb un sol motor, normalment no està equipat amb un controlador de vehicle, però el controlador de motor s'utilitza per controlar el vehicle.Moltes grans empreses estrangeres poden oferir solucions de control de vehicles madures, com Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. La composició i principi del controlador del vehicle
El sistema de control del vehicle elèctric pur es divideix principalment en dos esquemes: control centralitzat i control distribuït.
La idea bàsica del sistema de control centralitzat és que el controlador del vehicle completa la recopilació de senyals d'entrada sol, analitza i processa les dades segons l'estratègia de control i, a continuació, emet directament ordres de control a cada actuador per impulsar la conducció normal del vehicle elèctric pur.Els avantatges del sistema de control centralitzat són el processament centralitzat, la resposta ràpida i el baix cost; l'inconvenient és que el circuit és complicat i no és fàcil dissipar la calor.
La idea bàsica del sistema de control distribuït és que el controlador del vehicle recull alguns senyals del conductor i es comunica amb el controlador del motor i el sistema de gestió de la bateria a través del bus CAN. El controlador del motor i el sistema de gestió de la bateria recullen respectivament els senyals del vehicle a través del bus CAN. passat al controlador del vehicle.El controlador del vehicle analitza i processa les dades segons la informació del vehicle i combinada amb l'estratègia de control. Després que el controlador del motor i el sistema de gestió de la bateria rebin l'ordre de control, controlen el funcionament del motor i la descàrrega de la bateria segons la informació de l'estat actual del motor i la bateria.Els avantatges dels sistemes de control distribuïts són la modularitat i la baixa complexitat; el desavantatge és un cost relativament elevat.
El diagrama esquemàtic d'un sistema de control de vehicle distribuït típic es mostra a la figura següent. La capa superior del sistema de control del vehicle és el controlador del vehicle. El controlador del vehicle rep la informació del controlador del motor i del sistema de gestió de la bateria a través del bus CAN i proporciona informació al controlador del motor i la bateria. El sistema de gestió i el sistema de visualització d'informació del vehicle envien ordres de control.El controlador del motor i el sistema de gestió de la bateria són, respectivament, els responsables de la supervisió i gestió del motor de conducció i de la bateria de potènciapack, i el sistema de visualització d'informació a bord s'utilitza per mostrar la informació de l'estat actual del vehicle.
Diagrama esquemàtic d'un sistema típic de control de vehicle distribuït
La figura següent mostra el principi de composició del controlador de vehicle elèctric pur desenvolupat per una empresa.El circuit de maquinari del controlador del vehicle inclou mòduls com ara microcontrolador, condicionament de quantitat d'interruptor, condicionament de quantitat analògic, accionament de relé, interfície de bus CAN d'alta velocitat i bateria d'alimentació..
Diagrama esquemàtic de la composició del controlador de vehicle elèctric pur desenvolupat per una empresa
(1) Mòdul de microcontrolador El mòdul de microcontrolador és el nucli del controlador del vehicle. Tenint en compte la funció del controlador de vehicles elèctrics purs i l'entorn extern del seu funcionament, el mòdul del microcontrolador hauria de tenir un rendiment de processament de dades d'alta velocitat, ric en característiques de la interfície de maquinari, baix cost i alta fiabilitat.
(2) Mòdul de condicionament de la quantitat d'interruptor El mòdul de condicionament de la quantitat d'interruptor s'utilitza per a la conversió de nivell i la configuració de la quantitat d'entrada de l'interruptor, un extrem dels quals està connectat amb una pluralitat de sensors de quantitat d'interruptor, i l'altre extrem està connectat amb el microcontrolador.
(3) Mòdul de condicionament analògic El mòdul de condicionament analògic s'utilitza per recollir els senyals analògics del pedal de l'accelerador i del pedal de fre i enviar-los al microcontrolador.
(4) Mòdul de conducció de relés El mòdul de conducció de relés s'utilitza per conduir una pluralitat de relés, un extrem dels quals està connectat a un microcontrolador mitjançant un aïllador optoelectrònic i l'altre extrem està connectat a una pluralitat de relés.
(5) Mòdul d'interfície de bus CAN d'alta velocitat El mòdul d'interfície de bus CAN d'alta velocitat s'utilitza per proporcionar una interfície de bus CAN d'alta velocitat, un extrem de la qual està connectat al microcontrolador mitjançant un aïllador optoelectrònic i l'altre extrem està connectat al bus CAN d'alta velocitat del sistema.
(6) Mòdul d'alimentació El mòdul d'alimentació proporciona una font d'alimentació aïllada per al microprocessador i cada mòdul d'entrada i sortida, controla la tensió de la bateria i està connectat al microcontrolador.
El controlador del vehicle gestiona, coordina i supervisa tots els aspectes de la cadena elèctrica del vehicle elèctric per millorar l'eficiència energètica del vehicle i garantir la seguretat i la fiabilitat.El controlador del vehicle recull el senyal de conducció del conductor, obté la informació rellevant del motor d'accionament i el sistema de bateria d'alimentació a través del bus CAN, analitza i calcula i proporciona instruccions de control del motor i gestió de la bateria a través del bus CAN per realitzar el control de la conducció del vehicle i control d'optimització energètica. i control de recuperació d'energia de frenada.El controlador del vehicle també té una funció d'interfície d'instrument completa, que pot mostrar informació sobre l'estat del vehicle; té funcions completes de diagnòstic i processament de fallades; té funcions de gestió de xarxa i passarel·la de vehicles.
2. Funcions bàsiques del controlador del vehicle
El controlador del vehicle recull informació de conducció, com ara el senyal del pedal de l'accelerador, el senyal del pedal del fre i el senyal de l'interruptor de la marxa, i alhora rep les dades enviades pel controlador del motor i el sistema de gestió de la bateria al bus CAN i analitza la informació en combinació amb l'estratègia de control del vehicle. i judici, extreu la intenció de conducció del conductor i la informació de l'estat de funcionament del vehicle i, finalment, envieu ordres a través del bus CAN per controlar el treball de cada controlador de component per garantir la conducció normal del vehicle.El controlador del vehicle ha de tenir les funcions bàsiques següents.
(1) La funció de controlar la conducció del vehicle El motor d'accionament del vehicle elèctric ha de produir el parell de conducció o de frenada segons la intenció del conductor.Quan el conductor prem el pedal de l'accelerador o el pedal del fre, el motor de conducció ha de produir una determinada potència de conducció o una potència de frenada regenerativa.Com més gran sigui l'obertura del pedal, més gran serà la potència de sortida del motor d'accionament.Per tant, el controlador del vehicle hauria d'explicar raonablement el funcionament del conductor; rebre informació de retroalimentació dels subsistemes del vehicle per proporcionar retroalimentació al conductor per a la presa de decisions; i enviar ordres de control als subsistemes del vehicle per aconseguir la conducció normal del vehicle.
(2) Gestió de la xarxa de tot el vehicle El controlador del vehicle és un dels molts controladors de vehicles elèctrics i un node del bus CAN.En la gestió de la xarxa de vehicles, el controlador del vehicle és el centre de control de la informació, responsable de l'organització i la transmissió de la informació, la supervisió de l'estat de la xarxa, la gestió de nodes de xarxa i el diagnòstic i processament d'errors de xarxa.
(3) Recuperació de l'energia de frenada La característica important dels vehicles elèctrics purs que és diferent dels vehicles amb motor de combustió interna és que poden recuperar l'energia de frenada. Això s'aconsegueix fent funcionar el motor dels vehicles elèctrics purs en un estat de frenada regenerativa. L'anàlisi del controlador del vehicle La intenció de frenada del conductor, l'estat de la bateria de potència i la informació de l'estat del motor de conducció, combinada amb l'estratègia de control de recuperació d'energia de frenada, envieu ordres de mode de motor i ordres de parell al controlador del motor en condicions de recuperació d'energia de frenada, de manera que que l'accionament El motor funciona en el mode de generació d'energia i l'energia recuperada pel frenat elèctric s'emmagatzema al paquet de bateries d'energia sense afectar el rendiment de frenada, per tal d'aconseguir la recuperació d'energia de frenada.
(4) Gestió i optimització de l'energia del vehicle En els vehicles elèctrics purs, la bateria d'alimentació no només subministra energia al motor d'accionament, sinó que també subministra energia als accessoris elèctrics. Per tant, per tal d'aconseguir la màxima autonomia, el controlador del vehicle serà responsable de l'alimentació de tot el vehicle. Gestió de l'energia per millorar l'aprofitament energètic.Quan el valor SOC de la bateria és relativament baix, el controlador del vehicle enviarà ordres a alguns accessoris elèctrics per limitar la potència de sortida dels accessoris elèctrics per augmentar el rang de conducció.
(5) Monitorització i visualització de l'estat del vehicle Informació com ara potència, voltatge total, tensió de la cèl·lula, temperatura de la bateria i fallada, i després enviar aquesta informació en temps real al sistema de visualització d'informació del vehicle a través del bus CAN per a la seva visualització.A més, el controlador del vehicle detecta regularment la comunicació de cada mòdul al bus CAN. Si detecta que un node de l'autobús no es pot comunicar amb normalitat, mostrarà la informació d'error al sistema de visualització d'informació del vehicle i prendrà les mesures raonables per a les situacions d'emergència corresponents. processament per evitar l'ocurrència de condicions extremes, de manera que el conductor pugui obtenir directament i amb precisió la informació de l'estat de funcionament actual del vehicle.
(6) Diagnòstic i processament d'errors. Superviseu contínuament el sistema de control electrònic del vehicle per al diagnòstic d'avaries.L'indicador d'error indica la categoria d'error i alguns codis d'error.D'acord amb el contingut de la falla, realitzeu oportunament el processament de protecció de seguretat corresponent.Per a fallades menys greus, és possible conduir a poca velocitat fins a una estació de manteniment propera per fer-hi manteniment.
(7) La gestió de càrrega externa realitza la connexió de la càrrega, supervisa el procés de càrrega, informa de l'estat de càrrega i finalitza la càrrega.
(8) El diagnòstic en línia i la detecció fora de línia d'equips de diagnòstic són els responsables de la connexió i la comunicació de diagnòstic amb equips de diagnòstic externs, i realitza serveis de diagnòstic UDS, inclosa la lectura de fluxos de dades, lectura i neteja de codis d'error i depuració de ports de control. .
La figura següent és un exemple d'un controlador de vehicle elèctric pur. Determina la intenció del conductor mitjançant la recollida de senyals de control durant la conducció i la càrrega, gestiona i programa els equips de control electrònic del vehicle a través del bus CAN i utilitza diferents models per a diferents models. Estratègia de control per realitzar el control de la conducció del vehicle, el control d'optimització d'energia, el control de recuperació d'energia de frenada i la gestió de la xarxa.El controlador del vehicle adopta tecnologies com ara microordinador, accionament intel·ligent de potència i bus CAN, i té les característiques d'una bona resposta dinàmica, una alta precisió de mostreig, una forta capacitat anti-interferències i una bona fiabilitat.
Exemple de controlador de vehicle elèctric pur
3. Requisits de disseny del controlador del vehicle
Els sensors que envien senyals directament al controlador del vehicle inclouen el sensor del pedal de l'accelerador, el sensor del pedal del fre i l'interruptor de la marxa, on el sensor del pedal de l'accelerador i el sensor del pedal del fre emeten senyals analògics i el senyal de sortida de l'interruptor de marxa és un senyal d'interruptor.El controlador del vehicle controla indirectament el funcionament del motor d'accionament i la càrrega i descàrrega de la bateria d'energia mitjançant l'enviament d'ordres al controlador del motor i al sistema de gestió de la bateria, i realitza l'encès i apagat del mòdul a bord controlant el relé principal. .
Segons la composició de la xarxa de control del vehicle i l'anàlisi dels senyals d'entrada i sortida del controlador del vehicle, el controlador del vehicle ha de complir els requisits tècnics següents.
① Quan es dissenya el circuit de maquinari, s'ha de tenir en compte l'entorn de conducció del vehicle elèctric, s'ha de prestar atenció a la compatibilitat electromagnètica i s'ha de millorar la capacitat anti-interferències.El controlador del vehicle ha de tenir una certa capacitat d'autoprotecció en programari i maquinari per evitar que es produeixin situacions extremes.
② El controlador del vehicle ha de tenir prou interfícies d'E/S per poder recopilar de manera ràpida i precisa diverses dades d'entrada i almenys dos canals de conversió A/D per recollir senyals del pedal de l'accelerador i del pedal del fre. S'utilitza un canal d'entrada digital per recollir el senyal d'engranatge del vehicle i hi hauria d'haver múltiples canals de sortida del senyal d'accionament de potència per conduir el relé del vehicle.
③ El controlador del vehicle ha de tenir una varietat d'interfícies de comunicació. La interfície de comunicació CAN s'utilitza per comunicar-se amb el controlador del motor, el sistema de gestió de la bateria i el sistema de visualització d'informació del vehicle. La interfície de comunicació RS232 s'utilitza per comunicar-se amb l'ordinador amfitrió i es reserva una interfície de comunicació RS-485. Interfície de comunicació /422, que pot ser compatible amb dispositius que no admeten la comunicació CAN, com alguns models de pantalles tàctils de cotxes.
④ En diferents condicions de la carretera, el cotxe es trobarà amb diferents cops i vibracions. El controlador del vehicle ha de tenir una bona resistència als cops per garantir la fiabilitat i la seguretat del cotxe.
Hora de publicació: 09-nov-2022