El controlador del vehículo incluye dos componentes principales, hardware y software. Su software y programas principales generalmente son desarrollados por los fabricantes, mientras que los proveedores de autopartes pueden proporcionar hardware de control de vehículos y controladores subyacentes.En esta etapa, la investigación extranjera sobre el controlador de vehículos eléctricos puros se centra principalmente en vehículos eléctricos puros impulsados por ruedas.motores.Para los vehículos eléctricos puros con un solo motor, generalmente no están equipados con un controlador de vehículo, pero el controlador del motor se utiliza para controlar el vehículo.Muchas grandes empresas extranjeras pueden ofrecer soluciones maduras de control de vehículos, como Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. Composición y principio del controlador del vehículo
El sistema de control del vehículo eléctrico puro se divide principalmente en dos esquemas: control centralizado y control distribuido.
La idea básica del sistema de control centralizado es que el controlador del vehículo completa la recopilación de señales de entrada por sí solo, analiza y procesa los datos de acuerdo con la estrategia de control y luego emite directamente comandos de control a cada actuador para impulsar la conducción normal del Vehículo eléctrico puro.Las ventajas del sistema de control centralizado son el procesamiento centralizado, la respuesta rápida y el bajo costo; la desventaja es que el circuito es complicado y no es fácil disipar el calor.
La idea básica del sistema de control distribuido es que el controlador del vehículo recopile algunas señales del conductor y se comunique con el controlador del motor y el sistema de gestión de la batería a través del bus CAN. El controlador del motor y el sistema de gestión de la batería recogen respectivamente las señales del vehículo a través del bus CAN. pasado al controlador del vehículo.El controlador del vehículo analiza y procesa los datos según la información del vehículo y los combina con la estrategia de control. Después de que el controlador del motor y el sistema de gestión de la batería reciben el comando de control, controlan el funcionamiento del motor y la descarga de la batería de acuerdo con la información del estado actual del motor y la batería.Las ventajas de los sistemas de control distribuido son la modularidad y la baja complejidad; la desventaja es el costo relativamente alto.
En la siguiente figura se muestra el diagrama esquemático de un sistema de control distribuido típico de un vehículo. La capa superior del sistema de control del vehículo es el controlador del vehículo. El controlador del vehículo recibe la información del controlador del motor y del sistema de gestión de la batería a través del bus CAN y proporciona información al controlador del motor y a la batería. El sistema de gestión y el sistema de visualización de información del vehículo envían comandos de control.El controlador del motor y el sistema de gestión de la batería son respectivamente responsables de la supervisión y gestión del motor de accionamiento y de la batería de alimentación.paquete, y el sistema de visualización de información a bordo se utiliza para mostrar la información del estado actual del vehículo.
Diagrama esquemático de un sistema de control distribuido típico de vehículos.
La siguiente figura muestra el principio de composición del controlador de vehículo eléctrico puro desarrollado por una empresa.El circuito de hardware del controlador del vehículo incluye módulos como microcontrolador, acondicionamiento de cantidad de interruptores, acondicionamiento de cantidad analógica, accionamiento de relé, interfaz de bus CAN de alta velocidad y batería de alimentación..
Diagrama esquemático de la composición del controlador de vehículo de vehículo eléctrico puro desarrollado por una empresa.
(1) Módulo de microcontrolador El módulo de microcontrolador es el núcleo del controlador del vehículo. Teniendo en cuenta la función del controlador del vehículo eléctrico puro y el entorno externo de su operación, el módulo del microcontrolador debe tener un rendimiento de procesamiento de datos de alta velocidad, ricas características de la interfaz de hardware, bajo costo y alta confiabilidad.
(2) Módulo de acondicionamiento de la cantidad de interruptores El módulo de acondicionamiento de la cantidad de interruptores se utiliza para la conversión de nivel y la configuración de la cantidad de entrada del interruptor, un extremo del cual está conectado con una pluralidad de sensores de cantidad de interruptores, y el otro extremo está conectado con el microcontrolador.
(3) Módulo de acondicionamiento analógico El módulo de acondicionamiento analógico se utiliza para recopilar las señales analógicas del pedal del acelerador y del pedal del freno y enviarlas al microcontrolador.
(4) Módulo de activación de relés El módulo de activación de relés se utiliza para controlar una pluralidad de relés, un extremo de los cuales está conectado a un microcontrolador a través de un aislador optoelectrónico y el otro extremo está conectado a una pluralidad de relés.
(5) Módulo de interfaz de bus CAN de alta velocidad El módulo de interfaz de bus CAN de alta velocidad se utiliza para proporcionar una interfaz de bus CAN de alta velocidad, un extremo del cual está conectado al microcontrolador a través de un aislador optoelectrónico y el otro extremo está conectado al bus CAN de alta velocidad del sistema.
(6) Módulo de fuente de alimentación El módulo de fuente de alimentación proporciona una fuente de alimentación aislada para el microprocesador y cada módulo de entrada y salida, monitorea el voltaje de la batería y está conectado al microcontrolador.
El controlador del vehículo gestiona, coordina y monitorea todos los aspectos de la cadena eléctrica del vehículo eléctrico para mejorar la eficiencia de utilización de energía del vehículo y garantizar la seguridad y confiabilidad.El controlador del vehículo recopila la señal de conducción del conductor, obtiene la información relevante del motor de accionamiento y el sistema de batería de alimentación a través del bus CAN, analiza y calcula, y proporciona instrucciones de control del motor y gestión de la batería a través del bus CAN para realizar el control de conducción del vehículo y control de optimización energética. y control de recuperación de energía de frenado.El controlador del vehículo también tiene una función integral de interfaz de instrumentos, que puede mostrar información sobre el estado del vehículo; tiene funciones completas de diagnóstico y procesamiento de fallas; Tiene funciones de gestión de red y puerta de enlace del vehículo.
2. Funciones básicas del controlador del vehículo.
El controlador del vehículo recopila información de conducción, como la señal del pedal del acelerador, la señal del pedal del freno y la señal del interruptor de marcha, y recibe simultáneamente los datos enviados por el controlador del motor y el sistema de gestión de la batería en el bus CAN, y analiza la información en combinación con la estrategia de control del vehículo. y juicio, extrae la intención de conducción del conductor y la información del estado de funcionamiento del vehículo y, finalmente, envía comandos a través del bus CAN para controlar el trabajo de cada controlador de componentes para garantizar la conducción normal del vehículo.El controlador del vehículo debe tener las siguientes funciones básicas.
(1) La función de controlar la conducción del vehículo. El motor de accionamiento del vehículo eléctrico debe generar el par de conducción o frenado de acuerdo con la intención del conductor.Cuando el conductor presiona el pedal del acelerador o el pedal del freno, el motor de accionamiento necesita generar una cierta potencia motriz o potencia de frenado regenerativo.Cuanto mayor sea la apertura del pedal, mayor será la potencia de salida del motor de accionamiento.Por lo tanto, el controlador del vehículo debe explicar razonablemente la operación del conductor; recibir información de retroalimentación de los subsistemas del vehículo para proporcionar información al conductor para la toma de decisiones; y enviar comandos de control a los subsistemas del vehículo para lograr la conducción normal del vehículo.
(2) Gestión de la red de todo el vehículo El controlador del vehículo es uno de los muchos controladores de los vehículos eléctricos y un nodo en el bus CAN.En la gestión de la red de vehículos, el controlador del vehículo es el centro de control de la información, responsable de la organización y transmisión de la información, el monitoreo del estado de la red, la gestión de los nodos de la red y el diagnóstico y procesamiento de fallas de la red.
(3) Recuperación de energía de frenado La característica importante de los vehículos eléctricos puros que los diferencia de los vehículos con motor de combustión interna es que pueden recuperar energía de frenado. Esto se logra haciendo funcionar el motor de los vehículos eléctricos puros en un estado de frenado regenerativo. El análisis del controlador del vehículo, la intención de frenado del conductor, el estado de la batería de alimentación y la información del estado del motor de accionamiento, combinados con la estrategia de control de recuperación de energía de frenado, envían comandos de modo de motor y comandos de par al controlador del motor en las condiciones de recuperación de energía de frenado, de modo que que el motor funciona en el modo de generación de energía, y la energía recuperada por el frenado eléctrico se almacena en el paquete de batería sin afectar el rendimiento del frenado, para lograr la recuperación de energía de frenado.
(4) Gestión y optimización de la energía del vehículo En los vehículos eléctricos puros, la batería no solo suministra energía al motor de propulsión, sino que también suministra energía a los accesorios eléctricos. Por lo tanto, para obtener la máxima autonomía de conducción, el controlador del vehículo será responsable del suministro eléctrico de todo el vehículo. Gestión energética para mejorar el aprovechamiento energético.Cuando el valor SOC de la batería es relativamente bajo, el controlador del vehículo enviará comandos a algunos accesorios eléctricos para limitar la potencia de salida de los accesorios eléctricos y aumentar la autonomía.
(5) Monitoreo y visualización de información del estado del vehículo, como potencia, voltaje total, voltaje de celda, temperatura de la batería y falla, y luego envía esta información en tiempo real al sistema de visualización de información del vehículo a través del bus CAN para su visualización.Además, el controlador del vehículo detecta periódicamente la comunicación de cada módulo en el bus CAN. Si descubre que un nodo en el autobús no puede comunicarse normalmente, mostrará la información de falla en el sistema de visualización de información del vehículo y tomará medidas razonables para las situaciones de emergencia correspondientes. procesamiento para evitar la aparición de condiciones extremas, de modo que el conductor pueda obtener directa y con precisión la información del estado de funcionamiento actual del vehículo.
(6) Diagnóstico y procesamiento de fallas Supervise continuamente el sistema de control electrónico del vehículo para diagnosticar fallas.El indicador de falla indica la categoría de falla y algunos códigos de falla.Según el contenido de la falla, lleve a cabo oportunamente el procesamiento de protección de seguridad correspondiente.Para averías menos graves, es posible conducir a baja velocidad hasta una estación de mantenimiento cercana para realizar el mantenimiento.
(7) La gestión de carga externa realiza la conexión de carga, monitorea el proceso de carga, informa el estado de carga y finaliza la carga.
(8) El diagnóstico en línea y la detección fuera de línea de equipos de diagnóstico son responsables de la conexión y comunicación de diagnóstico con equipos de diagnóstico externos y realiza servicios de diagnóstico UDS, incluida la lectura de flujos de datos, la lectura y eliminación de códigos de falla y la depuración de puertos de control. .
La siguiente figura es un ejemplo de un controlador de vehículo puramente eléctrico. Determina la intención del conductor recopilando señales de control durante la conducción y la carga, gestiona y programa el equipo de control electrónico del vehículo a través del bus CAN y utiliza diferentes modelos para diferentes modelos. Estrategia de control para realizar el control de conducción del vehículo, control de optimización de energía, control de recuperación de energía de frenado y gestión de red.El controlador del vehículo adopta tecnologías como microcomputadora, unidad de potencia inteligente y bus CAN, y tiene las características de buena respuesta dinámica, alta precisión de muestreo, fuerte capacidad antiinterferencias y buena confiabilidad.
Ejemplo de controlador de vehículo de vehículo eléctrico puro
3. Requisitos de diseño del controlador del vehículo
Los sensores que envían señales directamente al controlador del vehículo incluyen el sensor del pedal del acelerador, el sensor del pedal del freno y el interruptor de marcha, en donde el sensor del pedal del acelerador y el sensor del pedal del freno emiten señales analógicas, y la señal de salida del interruptor de marcha es una señal de interruptor.El controlador del vehículo controla indirectamente el funcionamiento del motor de accionamiento y la carga y descarga de la batería enviando comandos al controlador del motor y al sistema de gestión de la batería, y realiza el encendido y apagado del módulo de a bordo controlando el relé principal. .
Según la composición de la red de control del vehículo y el análisis de las señales de entrada y salida del controlador del vehículo, el controlador del vehículo debe cumplir los siguientes requisitos técnicos.
① Al diseñar el circuito de hardware, se debe considerar plenamente el entorno de conducción del vehículo eléctrico, se debe prestar atención a la compatibilidad electromagnética y se debe mejorar la capacidad antiinterferente.El controlador del vehículo debe tener cierta capacidad de autoprotección en software y hardware para evitar la ocurrencia de situaciones extremas.
② El controlador del vehículo debe tener suficientes interfaces de E/S para poder recopilar de forma rápida y precisa diversa información de entrada, y al menos dos canales de conversión A/D para recopilar señales del pedal del acelerador y del pedal del freno. Se utiliza un canal de entrada digital para recopilar la señal de marcha del vehículo, y debe haber múltiples canales de salida de señal de accionamiento eléctrico para accionar el relé del vehículo.
③ El controlador del vehículo debe tener una variedad de interfaces de comunicación. La interfaz de comunicación CAN se utiliza para comunicarse con el controlador del motor, el sistema de gestión de la batería y el sistema de visualización de información del vehículo. La interfaz de comunicación RS232 se utiliza para comunicarse con la computadora host y se reserva una interfaz de comunicación RS-485. /422 interfaz de comunicación, que puede ser compatible con dispositivos que no admiten comunicación CAN, como algunos modelos de pantallas táctiles de automóviles.
④ En diferentes condiciones de la carretera, el automóvil experimentará diferentes golpes y vibraciones. El controlador del vehículo debe tener una buena resistencia a los golpes para garantizar la confiabilidad y seguridad del vehículo.
Hora de publicación: 09-nov-2022