Le contrôleur du véhicule comprend deux composants principaux, le matériel et le logiciel. Ses logiciels et programmes de base sont généralement développés par les fabricants, tandis que les fournisseurs de pièces automobiles peuvent fournir du matériel de contrôle du véhicule et des pilotes sous-jacents.À ce stade, la recherche étrangère sur le contrôleur de véhicule électrique pur se concentre principalement sur les véhicules électriques purs entraînés par des roues intégrées.moteurs.Pour les véhicules électriques purs équipés d'un seul moteur, celui-ci n'est généralement pas équipé d'un contrôleur de véhicule, mais le contrôleur de moteur est utilisé pour contrôler le véhicule.De nombreuses grandes entreprises étrangères peuvent fournir des solutions de contrôle de véhicules matures, telles que Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. La composition et le principe du contrôleur du véhicule
Le système de contrôle du véhicule électrique pur est principalement divisé en deux schémas : le contrôle centralisé et le contrôle distribué.
L'idée de base du système de contrôle centralisé est que le contrôleur du véhicule complète seul la collecte des signaux d'entrée, analyse et traite les données selon la stratégie de contrôle, puis émet directement des commandes de contrôle à chaque actionneur pour piloter la conduite normale du véhicule électrique pur.Les avantages du système de contrôle centralisé sont un traitement centralisé, une réponse rapide et un faible coût ; l'inconvénient est que le circuit est compliqué et qu'il n'est pas facile de dissiper la chaleur.
L'idée de base du système de contrôle distribué est que le contrôleur du véhicule collecte certains signaux du conducteur et communique avec le contrôleur du moteur et le système de gestion de la batterie via le bus CAN. Le contrôleur de moteur et le système de gestion de batterie collectent respectivement les signaux du véhicule via le bus CAN. transmis au contrôleur du véhicule.Le contrôleur du véhicule analyse et traite les données en fonction des informations du véhicule et en combinaison avec la stratégie de contrôle. Une fois que le contrôleur de moteur et le système de gestion de batterie reçoivent la commande de contrôle, ils contrôlent le fonctionnement du moteur et la décharge de la batterie en fonction des informations sur l'état actuel du moteur et de la batterie.Les avantages des systèmes de contrôle distribués sont la modularité et la faible complexité ; l'inconvénient est un coût relativement élevé.
Le diagramme schématique d'un système de contrôle de véhicule distribué typique est présenté dans la figure ci-dessous. La couche supérieure du système de contrôle du véhicule est le contrôleur du véhicule. Le contrôleur du véhicule reçoit les informations du contrôleur de moteur et du système de gestion de la batterie via le bus CAN, et fournit des informations au contrôleur de moteur et à la batterie. Le système de gestion et le système d'affichage d'informations embarqué dans le véhicule envoient des commandes de contrôle.Le contrôleur de moteur et le système de gestion de batterie sont respectivement responsables de la surveillance et de la gestion du moteur d'entraînement et de la batterie de puissance.pack, et le système d'affichage d'informations embarqué est utilisé pour afficher les informations d'état actuel du véhicule.
Diagramme schématique d'un système de contrôle de véhicule distribué typique
La figure ci-dessous montre le principe de composition du contrôleur de véhicule électrique pur développé par une entreprise.Le circuit matériel du contrôleur du véhicule comprend des modules tels qu'un microcontrôleur, un conditionnement de quantité de commutateur, un conditionnement de quantité analogique, une commande de relais, une interface de bus CAN haute vitesse et une batterie d'alimentation..
Diagramme schématique de la composition du contrôleur de véhicule électrique pur développé par une entreprise
(1) Module microcontrôleur Le module microcontrôleur est le cœur du contrôleur du véhicule. Compte tenu de la fonction du contrôleur de véhicule électrique pur et de l'environnement externe de son fonctionnement, le module microcontrôleur doit avoir des performances de traitement de données à grande vitesse, des caractéristiques riches de l'interface matérielle, un faible coût et une fiabilité élevée.
(2) Module de conditionnement de quantité de commutateur Le module de conditionnement de quantité de commutateur est utilisé pour la conversion de niveau et la mise en forme de la quantité d'entrée de commutateur, dont une extrémité est connectée à une pluralité de capteurs de quantité de commutateur., et l'autre extrémité est connectée au microcontrôleur.
(3) Module de conditionnement analogique Le module de conditionnement analogique est utilisé pour collecter les signaux analogiques de la pédale d'accélérateur et de la pédale de frein, et les envoyer au microcontrôleur.
(4) Module de pilotage de relais Le module de pilotage de relais est utilisé pour piloter une pluralité de relais, dont une extrémité est connectée à un microcontrôleur via un isolateur optoélectronique, et l'autre extrémité est connectée à une pluralité de relais.
(5) Module d'interface de bus CAN haute vitesse Le module d'interface de bus CAN haute vitesse est utilisé pour fournir une interface de bus CAN haute vitesse, dont une extrémité est connectée au microcontrôleur via un isolateur optoélectronique et l'autre extrémité est connectée au bus CAN haute vitesse du système.
(6) Module d'alimentation Le module d'alimentation fournit une alimentation isolée au microprocesseur et à chaque module d'entrée et de sortie, surveille la tension de la batterie et est connecté au microcontrôleur.
Le contrôleur du véhicule gère, coordonne et surveille tous les aspects de la chaîne d'alimentation du véhicule électrique pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'énergie du véhicule et garantir la sécurité et la fiabilité.Le contrôleur du véhicule collecte le signal de conduite du conducteur, obtient les informations pertinentes du moteur d'entraînement et du système de batterie d'alimentation via le bus CAN, analyse et calcule, et donne les instructions de commande du moteur et de gestion de la batterie via le bus CAN pour réaliser le contrôle de conduite du véhicule et contrôle d’optimisation énergétique. et contrôle de récupération d'énergie de freinage.Le contrôleur du véhicule dispose également d'une fonction d'interface d'instrument complète, qui peut afficher des informations sur l'état du véhicule ; il dispose de fonctions complètes de diagnostic et de traitement des pannes ; il dispose de fonctions de passerelle de véhicule et de gestion de réseau.
2. Fonctions de base du contrôleur du véhicule
Le contrôleur du véhicule collecte des informations de conduite telles que le signal de la pédale d'accélérateur, le signal de la pédale de frein et le signal du commutateur de vitesse, et reçoit simultanément les données envoyées par le contrôleur du moteur et le système de gestion de la batterie sur le bus CAN, et analyse les informations en combinaison avec la stratégie de contrôle du véhicule. et jugement, extraire l'intention de conduite du conducteur et les informations sur l'état de fonctionnement du véhicule, et enfin envoyer des commandes via le bus CAN pour contrôler le travail de chaque contrôleur de composant afin d'assurer la conduite normale du véhicule.Le contrôleur du véhicule doit avoir les fonctions de base suivantes.
(1) La fonction de contrôle de la conduite du véhicule Le moteur d'entraînement du véhicule électrique doit produire le couple de conduite ou de freinage selon l'intention du conducteur.Lorsque le conducteur enfonce la pédale d'accélérateur ou la pédale de frein, le moteur d'entraînement doit produire une certaine puissance motrice ou puissance de freinage régénérative.Plus l'ouverture de la pédale est grande, plus la puissance de sortie du moteur d'entraînement est élevée.Par conséquent, le contrôleur du véhicule doit raisonnablement expliquer le fonctionnement du conducteur ; recevoir des informations de retour d'information provenant des sous-systèmes du véhicule pour fournir un retour de prise de décision au conducteur ; et envoyer des commandes de contrôle aux sous-systèmes du véhicule pour obtenir la conduite normale du véhicule.
(2) Gestion du réseau de l'ensemble du véhicule Le contrôleur du véhicule est l'un des nombreux contrôleurs des véhicules électriques et un nœud dans le bus CAN.Dans la gestion du réseau de véhicules, le contrôleur du véhicule est le centre de contrôle des informations, responsable de l'organisation et de la transmission des informations, de la surveillance de l'état du réseau, de la gestion des nœuds du réseau et du diagnostic et du traitement des pannes du réseau.
(3) Récupération de l'énergie de freinage La caractéristique importante des véhicules électriques purs, différente des véhicules à moteur à combustion interne, est qu'ils peuvent récupérer l'énergie de freinage. Ceci est réalisé en faisant fonctionner le moteur des véhicules électriques purs dans un état de freinage par récupération. L'analyse du contrôleur du véhicule L'intention de freinage du conducteur, l'état de la batterie d'alimentation et les informations sur l'état du moteur d'entraînement, combinées à la stratégie de contrôle de récupération d'énergie de freinage, envoient des commandes de mode moteur et des commandes de couple au contrôleur de moteur dans les conditions de récupération d'énergie de freinage, donc que le moteur d'entraînement fonctionne en mode production d'énergie et que l'énergie récupérée par le freinage électrique est stockée dans la batterie de puissance sans affecter les performances de freinage, de manière à réaliser la récupération d'énergie de freinage.
(4) Gestion et optimisation de l'énergie du véhicule Dans les véhicules électriques purs, la batterie de puissance alimente non seulement le moteur d'entraînement, mais alimente également les accessoires électriques. Par conséquent, afin d'obtenir l'autonomie maximale, le contrôleur du véhicule sera responsable de l'alimentation électrique de l'ensemble du véhicule. Gestion de l'énergie pour améliorer l'utilisation de l'énergie.Lorsque la valeur SOC de la batterie est relativement faible, le contrôleur du véhicule envoie des commandes à certains accessoires électriques pour limiter la puissance de sortie des accessoires électriques afin d'augmenter l'autonomie.
(5) Surveillance et affichage des informations sur l'état du véhicule telles que la puissance, la tension totale, la tension des cellules, la température de la batterie et les défauts, puis envoyer ces informations en temps réel au système d'affichage des informations du véhicule via le bus CAN pour affichage.De plus, le contrôleur du véhicule détecte régulièrement la communication de chaque module sur le bus CAN. S'il constate qu'un nœud du bus ne peut pas communiquer normalement, il affichera les informations de panne sur le système d'affichage des informations du véhicule et prendra des mesures raisonnables pour les situations d'urgence correspondantes. traitement pour éviter l'apparition de conditions extrêmes, afin que le conducteur puisse obtenir directement et avec précision les informations sur l'état de fonctionnement actuel du véhicule.
(6) Diagnostic et traitement des défauts Surveillez en permanence le système de commande électronique du véhicule pour le diagnostic des défauts.L'indicateur de défaut indique la catégorie de défaut et certains codes d'erreur.Selon le contenu du défaut, effectuez en temps opportun le traitement de protection de sécurité correspondant.Pour les défauts moins graves, il est possible de rouler à faible vitesse jusqu'à une station de maintenance à proximité pour effectuer une maintenance.
(7) La gestion de la charge externe réalise la connexion de la charge, surveille le processus de charge, signale l'état de charge et termine la charge.
(8) Le diagnostic en ligne et la détection hors ligne de l'équipement de diagnostic sont responsables de la connexion et de la communication de diagnostic avec l'équipement de diagnostic externe et réalisent des services de diagnostic UDS, y compris la lecture des flux de données, la lecture et l'effacement des codes d'erreur et le débogage des ports de contrôle. .
La figure ci-dessous est un exemple de contrôleur de véhicule électrique pur. Il détermine l'intention du conducteur en collectant les signaux de commande pendant la conduite et la charge, gère et programme l'équipement de commande électronique du véhicule via le bus CAN et utilise différents modèles pour différents modèles. Stratégie de contrôle pour réaliser le contrôle de la conduite du véhicule, le contrôle de l'optimisation de l'énergie, le contrôle de la récupération de l'énergie de freinage et la gestion du réseau.Le contrôleur du véhicule adopte des technologies telles que le micro-ordinateur, l'entraînement électrique intelligent et le bus CAN, et présente les caractéristiques d'une bonne réponse dynamique, d'une précision d'échantillonnage élevée, d'une forte capacité anti-interférence et d'une bonne fiabilité.
Exemple de contrôleur de véhicule électrique pur
3. Exigences de conception du contrôleur de véhicule
Les capteurs qui envoient directement des signaux au contrôleur du véhicule comprennent un capteur de pédale d'accélérateur, un capteur de pédale de frein et un commutateur de vitesse, le capteur de pédale d'accélérateur et le capteur de pédale de frein émettant des signaux analogiques, et le signal de sortie du commutateur de vitesse est un signal de commutation.Le contrôleur du véhicule contrôle indirectement le fonctionnement du moteur d'entraînement et la charge et la décharge de la batterie de puissance en envoyant des commandes au contrôleur de moteur et au système de gestion de la batterie, et réalise la marche/arrêt du module embarqué en contrôlant le relais principal. .
Selon la composition du réseau de contrôle du véhicule et l'analyse des signaux d'entrée et de sortie du contrôleur du véhicule, le contrôleur du véhicule doit répondre aux exigences techniques suivantes.
① Lors de la conception du circuit matériel, l'environnement de conduite du véhicule électrique doit être pleinement pris en compte, la compatibilité électromagnétique doit être prise en compte et la capacité anti-interférence doit être améliorée.Le contrôleur du véhicule doit avoir une certaine capacité d'autoprotection logicielle et matérielle pour éviter l'apparition de situations extrêmes.
② Le contrôleur du véhicule doit disposer de suffisamment d'interfaces d'E/S pour pouvoir collecter rapidement et précisément diverses informations d'entrée, et d'au moins deux canaux de conversion A/D pour collecter les signaux de la pédale d'accélérateur et les signaux de la pédale de frein. Un canal d'entrée numérique est utilisé pour collecter le signal d'engrenage du véhicule, et il doit y avoir plusieurs canaux de sortie de signal de commande de puissance pour piloter le relais du véhicule.
③ Le contrôleur du véhicule doit disposer de diverses interfaces de communication. L'interface de communication CAN est utilisée pour communiquer avec le contrôleur de moteur, le système de gestion de la batterie et le système d'affichage des informations du véhicule. L'interface de communication RS232 est utilisée pour communiquer avec l'ordinateur hôte, et une interface de communication RS-485 est réservée. Interface de communication /422, qui peut être compatible avec les appareils qui ne prennent pas en charge la communication CAN, tels que certains modèles d'écrans tactiles de voiture.
④ Dans différentes conditions routières, la voiture rencontrera différents chocs et vibrations. Le contrôleur du véhicule doit avoir une bonne résistance aux chocs pour garantir la fiabilité et la sécurité de la voiture.
Heure de publication : 09 novembre 2022