O controlador do vehículo inclúe dous compoñentes principais, hardware e software. O seu software e programas principais son xeralmente desenvolvidos polos fabricantes, mentres que os provedores de pezas de automóbil poden proporcionar hardware de controlador de vehículos e controladores subxacentes.Nesta fase, a investigación estranxeira sobre o controlador de vehículos de vehículos eléctricos puros céntrase principalmente en vehículos eléctricos puros impulsados por rodas.motores.Para vehículos eléctricos puros cun só motor, normalmente non está equipado cun controlador de vehículo, pero o controlador de motor úsase para controlar o vehículo.Moitas grandes empresas estranxeiras poden ofrecer solucións de control de vehículos maduras, como Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. A composición e o principio do controlador do vehículo
O sistema de control do vehículo eléctrico puro divídese principalmente en dous esquemas: control centralizado e control distribuído.
A idea básica do sistema de control centralizado é que o controlador do vehículo completa só a recollida de sinais de entrada, analiza e procesa os datos segundo a estratexia de control e, a continuación, envía directamente comandos de control a cada actuador para conducir a condución normal do vehículo eléctrico puro.As vantaxes do sistema de control centralizado son o procesamento centralizado, a resposta rápida e o baixo custo; a desvantaxe é que o circuíto é complicado e non é fácil disipar a calor.
A idea básica do sistema de control distribuído é que o controlador do vehículo recolle algúns sinais do condutor e se comunica co controlador do motor e co sistema de xestión da batería a través do bus CAN. O controlador do motor e o sistema de xestión da batería recollen respectivamente os sinais do vehículo a través do bus CAN. pasou ao controlador do vehículo.O controlador do vehículo analiza e procesa os datos segundo a información do vehículo e combinados coa estratexia de control. Despois de que o controlador do motor e o sistema de xestión da batería reciban o comando de control, controlan o funcionamento do motor e a descarga da batería segundo a información do estado actual do motor e da batería.As vantaxes dos sistemas de control distribuído son a modularidade e a baixa complexidade; a desvantaxe é un custo relativamente alto.
O diagrama esquemático dun sistema de control de vehículos distribuído típico móstrase na seguinte figura. A capa superior do sistema de control do vehículo é o controlador do vehículo. O controlador do vehículo recibe a información do controlador do motor e do sistema de xestión da batería a través do bus CAN e proporciona información ó controlador do motor e á batería. O sistema de xestión e o sistema de visualización de información do vehículo envían comandos de control.O controlador do motor e o sistema de xestión da batería son respectivamente responsables da vixilancia e xestión do motor impulsor e da batería de potenciapaquete e o sistema de visualización de información a bordo utilízase para mostrar a información do estado actual do vehículo.
Diagrama esquemático dun sistema típico de control de vehículos distribuídos
A seguinte figura mostra o principio de composición do controlador de vehículo eléctrico puro desenvolvido por unha empresa.O circuíto de hardware do controlador do vehículo inclúe módulos como microcontrolador, acondicionamento da cantidade de interruptor, acondicionamento da cantidade analóxica, unidade de relé, interface de bus CAN de alta velocidade e batería de alimentación..
Diagrama esquemático da composición do controlador de vehículo eléctrico puro desenvolvido por unha empresa
(1) Módulo de microcontrolador O módulo de microcontrolador é o núcleo do controlador do vehículo. Tendo en conta a función do controlador do vehículo de vehículos eléctricos puros e o ambiente externo do seu funcionamento, o módulo de microcontrolador debe ter un rendemento de procesamento de datos de alta velocidade, rico As características da interface de hardware, baixo custo e alta fiabilidade.
(2) Módulo de acondicionamento da cantidade de interruptor O módulo de acondicionamento da cantidade de interruptor utilízase para a conversión de nivel e a configuración da cantidade de entrada do interruptor, un extremo do cal está conectado a unha pluralidade de sensores de cantidade de interruptor., e o outro extremo está conectado co microcontrolador.
(3) Módulo de acondicionamento analóxico O módulo de acondicionamento analóxico úsase para recoller os sinais analóxicos do pedal do acelerador e do pedal do freo e envialos ao microcontrolador.
(4) Módulo de condución de relés O módulo de condución de relés utilízase para conducir unha pluralidade de relés, un dos cales un extremo está conectado a un microcontrolador mediante un illante optoelectrónico e o outro extremo está conectado a unha pluralidade de relés.
(5) Módulo de interface de bus CAN de alta velocidade O módulo de interface de bus CAN de alta velocidade úsase para proporcionar unha interface de bus CAN de alta velocidade, un extremo da cal está conectado ao microcontrolador a través dun illante optoelectrónico e o outro extremo está conectado ao bus CAN de alta velocidade do sistema.
(6) Módulo de fonte de alimentación O módulo de fonte de alimentación proporciona fonte de alimentación illada para o microprocesador e cada módulo de entrada e saída, supervisa a tensión da batería e está conectado ao microcontrolador.
O controlador do vehículo xestiona, coordina e supervisa todos os aspectos da cadea eléctrica do vehículo eléctrico para mellorar a eficiencia de utilización da enerxía do vehículo e garantir a seguridade e a fiabilidade.O controlador do vehículo recolle o sinal de condución do condutor, obtén a información relevante do motor de accionamento e do sistema de batería de enerxía a través do bus CAN, analiza e calcula, e dá o control do motor e instrucións de xestión da batería a través do bus CAN para realizar o control da condución do vehículo e control de optimización enerxética. e control de recuperación de enerxía dos freos.O controlador do vehículo tamén ten unha función de interface de instrumento completa, que pode mostrar información do estado do vehículo; ten funcións completas de diagnóstico e procesamento de avarías; ten funcións de xestión de rede e pasarela de vehículos.
2. Funcións básicas do controlador do vehículo
O controlador do vehículo recolle información de condución como o sinal do pedal do acelerador, o sinal do pedal de freo e o sinal do interruptor de marcha, e recibe simultaneamente os datos enviados polo controlador do motor e o sistema de xestión da batería no bus CAN e analiza a información en combinación coa estratexia de control do vehículo. e xuízo, extrae a intención de condución do condutor e a información do estado de funcionamento do vehículo e, finalmente, envía comandos a través do bus CAN para controlar o traballo de cada controlador de compoñentes para garantir a condución normal do vehículo.O controlador do vehículo debe ter as seguintes funcións básicas.
(1) A función de controlar a condución do vehículo O motor de tracción do vehículo eléctrico debe emitir o par de condución ou de freado segundo a intención do condutor.Cando o condutor presiona o pedal do acelerador ou o pedal do freo, o motor de accionamento necesita emitir unha determinada potencia de condución ou potencia de freada regenerativa.Canto maior sexa a apertura do pedal, maior será a potencia de saída do motor de accionamento.Polo tanto, o controlador do vehículo debería explicar razoablemente o funcionamento do condutor; recibir información de retroalimentación dos subsistemas do vehículo para proporcionar retroalimentación para a toma de decisións para o condutor; e enviar ordes de control aos subsistemas do vehículo para conseguir a condución normal do vehículo.
(2) Xestión da rede de todo o vehículo O controlador do vehículo é un dos moitos controladores de vehículos eléctricos e un nodo do bus CAN.Na xestión da rede de vehículos, o controlador do vehículo é o centro de control da información, responsable da organización e transmisión da información, do seguimento do estado da rede, da xestión dos nodos da rede e do diagnóstico e procesamento de avarías da rede.
(3) Recuperación da enerxía de freada A característica importante dos vehículos eléctricos puros que é diferente dos vehículos con motor de combustión interna é que poden recuperar a enerxía de freada. Isto conséguese facendo funcionar o motor dos vehículos eléctricos puros nun estado de freada rexenerativa. A análise do controlador do vehículo A intención de freada do condutor, o estado da batería de enerxía e a información do estado do motor de condución, combinada coa estratexia de control de recuperación de enerxía de freada, envía comandos de modo de motor e comandos de par ao controlador de motor nas condicións de recuperación de enerxía de freada, polo que que a unidade O motor funciona no modo de xeración de enerxía e a enerxía recuperada pola freada eléctrica almacénase no paquete de baterías sen afectar o rendemento da freada, para lograr a recuperación de enerxía de freada.
(4) Xestión e optimización da enerxía do vehículo Nos vehículos eléctricos puros, a batería de enerxía non só proporciona enerxía ao motor de accionamento, senón que tamén proporciona enerxía aos accesorios eléctricos. Polo tanto, para obter a máxima autonomía, o controlador do vehículo será o responsable da subministración eléctrica de todo o vehículo. Xestión da enerxía para mellorar o aproveitamento enerxético.Cando o valor SOC da batería é relativamente baixo, o controlador do vehículo enviará ordes a algúns accesorios eléctricos para limitar a potencia de saída dos accesorios eléctricos para aumentar o rango de condución.
(5) Monitorización e visualización do estado do vehículo Información como a potencia, a tensión total, a tensión da célula, a temperatura da batería e a avaría e, a continuación, envíe esta información en tempo real ao sistema de visualización de información do vehículo a través do bus CAN para a súa visualización.Ademais, o controlador do vehículo detecta regularmente a comunicación de cada módulo no bus CAN. Se detecta que un nodo do autobús non pode comunicarse normalmente, mostrará a información de fallo no sistema de visualización de información do vehículo e tomará as medidas razoables para as situacións de emerxencia correspondentes. procesamento para evitar que se produzan condicións extremas, para que o condutor poida obter de forma directa e precisa a información actual do estado operativo do vehículo.
(6) Diagnóstico e procesamento de avarías Supervisar continuamente o sistema de control electrónico do vehículo para o diagnóstico de avarías.O indicador de avaría indica a categoría de avaría e algúns códigos de avaría.Segundo o contido da falla, realice oportunamente o proceso de protección de seguridade correspondente.Para avarías menos graves, é posible conducir a baixa velocidade ata unha estación de mantemento próxima para realizar o mantemento.
(7) A xestión de carga externa realiza a conexión da carga, supervisa o proceso de carga, informa do estado de carga e finaliza a carga.
(8) O diagnóstico en liña e a detección fóra de liña dos equipos de diagnóstico son responsables da conexión e da comunicación de diagnóstico con equipos de diagnóstico externos e realiza servizos de diagnóstico UDS, incluíndo lectura de fluxos de datos, lectura e borrado de códigos de falla e depuración de portos de control. .
A figura seguinte é un exemplo dun controlador de vehículo eléctrico puro. Determina a intención do condutor mediante a recollida de sinais de control durante a condución e a carga, xestiona e programa os equipos de control electrónico do vehículo a través do bus CAN e utiliza distintos modelos para distintos modelos. Estratexia de control para realizar o control da condución do vehículo, o control de optimización de enerxía, o control de recuperación de enerxía de freada e a xestión da rede.O controlador do vehículo adopta tecnoloxías como microordenador, unidade de enerxía intelixente e bus CAN, e ten as características dunha boa resposta dinámica, alta precisión de mostraxe, forte capacidade anti-interferencia e boa fiabilidade.
Exemplo de controlador de vehículo eléctrico puro
3. Requisitos de deseño do controlador do vehículo
Os sensores que envían sinais directamente ao controlador do vehículo inclúen o sensor do pedal do acelerador, o sensor do pedal do freo e o interruptor da marcha, onde o sensor do pedal do acelerador e o sensor do pedal de freo emiten sinais analóxicos e o sinal de saída do interruptor de marcha é un sinal de interruptor.O controlador do vehículo controla indirectamente o funcionamento do motor de accionamento e a carga e descarga da batería de enerxía enviando comandos ao controlador do motor e ao sistema de xestión da batería, e realiza o acendido e apagado do módulo a bordo controlando o relé principal. .
Segundo a composición da rede de control do vehículo e a análise dos sinais de entrada e saída do controlador do vehículo, o controlador do vehículo debe cumprir os seguintes requisitos técnicos.
① Ao deseñar o circuíto de hardware, débese considerar completamente o ambiente de condución do vehículo eléctrico, prestar atención á compatibilidade electromagnética e mellorar a capacidade anti-interferencia.O controlador do vehículo debe ter unha certa capacidade de autoprotección no software e hardware para evitar que se produzan situacións extremas.
② O controlador do vehículo debe ter interfaces de E/S suficientes para poder recoller con rapidez e precisión varias informacións de entrada, e polo menos dúas canles de conversión A/D para recoller sinais do pedal do acelerador e do freo. Utilízase unha canle de entrada dixital para recoller o sinal de engrenaxe do vehículo e debería haber varias canles de saída de sinal de accionamento de potencia para conducir o relé do vehículo.
③ O controlador do vehículo debe ter unha variedade de interfaces de comunicación. A interface de comunicación CAN úsase para comunicarse co controlador do motor, o sistema de xestión da batería e o sistema de visualización de información do vehículo. A interface de comunicación RS232 utilízase para comunicarse co ordenador host e resérvase unha interface de comunicación RS-485. Interface de comunicación /422, que pode ser compatible con dispositivos que non admiten a comunicación CAN, como algúns modelos de pantallas táctiles de coche.
④ En diferentes condicións da estrada, o coche atoparase con diferentes golpes e vibracións. O controlador do vehículo debe ter unha boa resistencia aos choques para garantir a fiabilidade e seguridade do coche.
Hora de publicación: 09-nov-2022