A tisztán elektromos járművek járművezérlőjének elve és funkcióelemzése

Bevezetés: AA járművezérlő az elektromos jármű normál vezetésének vezérlőközpontja, a járművezérlő rendszer központi eleme, valamint a normál vezetés fő funkciója, a regeneratív fékezés energia-visszanyerése, a hibadiagnosztika feldolgozása és a tisztán elektromos jármű járműállapotának figyelése. . vezérlő rész.

A járművezérlő két fő összetevőből áll, a hardverből és a szoftverből. Alapszoftvereit és programjait általában a gyártók fejlesztik, míg az autóalkatrész-beszállítók biztosíthatják a járművezérlő hardvert és a mögöttes illesztőprogramokat.Ebben a szakaszban a tisztán elektromos járművek járművezérlőivel kapcsolatos külföldi kutatások főként a tisztán elektromos járművekre összpontosítanak, amelyeket beépített kerék hajt.motorok.Az egymotoros tisztán elektromos járműveknél általában nincs járművezérlővel, hanem a motorvezérlőt használják a jármű vezérlésére.Számos külföldi nagyvállalat tud kiforrott járművezérlő megoldásokat kínálni, mint például a Continental, Bosch, Delphi stb.

1. A járművezérlő összetétele és elve

A tisztán elektromos járművek járművezérlő rendszere alapvetően két sémára oszlik: központi vezérlésre és elosztott vezérlésre.

A központosított vezérlőrendszer alapötlete, hogy a járművezérlő egyedül fejezi be a bemeneti jelek gyűjtését, elemzi és feldolgozza az adatokat a vezérlési stratégia szerint, majd közvetlenül ad ki vezérlőparancsokat minden egyes működtetőelemnek, hogy a jármű normál vezetési folyamatát hajtsa végre. tiszta elektromos jármű.A központosított vezérlőrendszer előnyei a központosított feldolgozás, a gyors reagálás és az alacsony költség; hátránya, hogy bonyolult az áramkör és nem könnyű a hőt elvezetni.

Az elosztott vezérlőrendszer alapötlete, hogy a járművezérlő összegyűjti a vezetői jeleket, és a CAN buszon keresztül kommunikál a motorvezérlővel és az akkumulátorkezelő rendszerrel. A motorvezérlő és az akkumulátorkezelő rendszer a CAN buszon keresztül gyűjti a jármű jeleit. átadta a jármű irányítójának.A járművezérlő elemzi és feldolgozza az adatokat a jármű információinak megfelelően, és kombinálja a vezérlési stratégiával. Miután a motorvezérlő és az akkumulátorvezérlő rendszer megkapta a vezérlőparancsot, a motor és az akkumulátor aktuális állapotinformációi szerint szabályozza a motor működését és az akkumulátor lemerülését.Az elosztott vezérlőrendszerek előnyei a modularitás és az alacsony bonyolultság; hátránya a viszonylag magas költség.

Egy tipikus elosztott járművezérlő rendszer sematikus diagramja az alábbi ábrán látható. A járművezérlő rendszer felső rétege a járművezérlő. A járművezérlő a CAN-buszon keresztül kapja a motorvezérlő és az akkumulátor-kezelő rendszer információit, és információkat szolgáltat a motorvezérlőnek és az akkumulátornak. A vezérlőrendszer és a járműben lévő információs kijelző rendszer vezérlőparancsokat küld.A motorvezérlő és az akkumulátorvezérlő rendszer felelős a hajtómotor és az akkumulátor felügyeletéért és kezeléséértcsomagot, a fedélzeti információs kijelző rendszer pedig a jármű aktuális állapotinformációinak megjelenítésére szolgál.

cef030d0-5c26-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

Egy tipikus elosztott járművezérlő rendszer sematikus diagramja

Az alábbi ábra egy vállalat által kifejlesztett tisztán elektromos járművezérlő összetételi elvét mutatja be.A járművezérlő hardveres áramköre olyan modulokat tartalmaz, mint a mikrokontroller, kapcsolómennyiség-szabályozás, analóg mennyiség-kondicionálás, reléhajtás, nagy sebességű CAN-busz-interfész és akkumulátor..

cf17acd2-5c26-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

Egy vállalat által kifejlesztett tisztán elektromos jármű vezérlő összetételének sematikus diagramja

(1) Mikrokontroller modul A mikrovezérlő modul a járművezérlő magja. Figyelembe véve a tisztán elektromos jármű vezérlő funkcióját és működésének külső környezetét, a mikrokontroller modulnak nagy sebességű adatfeldolgozási teljesítménnyel kell rendelkeznie, gazdag hardveres interfész jellemzőivel, alacsony költséggel és nagy megbízhatósággal.

(2) Kapcsolómennyiség-szabályozó modul A kapcsolómennyiség-kondicionáló modul a kapcsoló bemeneti mennyiségének szintátalakítására és alakítására szolgál, amelynek egyik vége több kapcsolómennyiség-érzékelővel van összekötve., a másik vége pedig a mikrokontrollerrel van összekötve.

(3) Analóg kondicionáló modul Az analóg kondicionáló modul a gázpedál és a fékpedál analóg jeleinek összegyűjtésére és a mikrokontroller felé történő elküldésére szolgál.

(4) Relé meghajtó modul A relé meghajtó modul több relé meghajtására szolgál, amelyek egyik vége egy optoelektronikus leválasztón keresztül egy mikrokontrollerhez, a másik vége pedig több reléhez csatlakozik.

(5) Nagy sebességű CAN busz interfész modul A nagy sebességű CAN busz interfész modul nagy sebességű CAN busz interfész biztosítására szolgál, amelynek egyik vége optoelektronikus leválasztón keresztül csatlakozik a mikrokontrollerhez, a másik vége pedig csatlakoztatva van. a rendszer nagy sebességű CAN buszához.

(6) Tápegység modul A tápegység modul elkülönített tápellátást biztosít a mikroprocesszor és az egyes bemeneti és kimeneti modulok számára, figyeli az akkumulátor feszültségét, és csatlakoztatva van a mikrokontrollerhez.

A járművezérlő kezeli, koordinálja és felügyeli az elektromos járművek energialáncának minden aspektusát, hogy javítsa a jármű energiafelhasználási hatékonyságát, valamint biztosítsa a biztonságot és megbízhatóságot.A járművezérlő összegyűjti a vezető vezetési jeleit, a CAN buszon keresztül megkapja a hajtómotor és a teljesítmény akkumulátor rendszer vonatkozó információit, elemzi és kiszámítja, valamint a CAN buszon keresztül adja meg a motorvezérlési és akkumulátorkezelési utasításokat a jármű hajtásvezérlésének megvalósításához, ill. energia optimalizálás vezérlés. és a fékenergia-visszanyerés vezérlése.A járművezérlő átfogó műszerinterfész funkcióval is rendelkezik, amely képes megjeleníteni a jármű állapotára vonatkozó információkat; teljes körű hibadiagnosztikai és -feldolgozási funkciókkal rendelkezik; járműátjáró és hálózatkezelési funkciókkal rendelkezik.

2. A járművezérlő alapvető funkciói

A járművezérlő összegyűjti a vezetési információkat, például a gázpedál jelét, a fékpedál jelét és a sebességváltó jelét, és egyidejűleg fogadja a motorvezérlő és az akkumulátorkezelő rendszer által küldött adatokat a CAN buszon, és elemzi az információkat a jármű vezérlési stratégiájával kombinálva. és ítélőképességgel, kivonja a vezető vezetési szándékáról és a jármű működési állapotáról szóló információkat, végül parancsokat küld ki a CAN-buszon keresztül az egyes komponensvezérlők munkájának vezérlésére a jármű normál vezetésének biztosítása érdekében.A járművezérlőnek a következő alapvető funkciókkal kell rendelkeznie.

(1) A jármű vezetésének szabályozási funkciója Az elektromos jármű hajtómotorjának a vezető szándéka szerint kell leadnia a menet- vagy fékezőnyomatékot.Amikor a vezető lenyomja a gázpedált vagy a fékpedált, a hajtómotornak bizonyos hajtóerőt vagy regeneratív fékerőt kell kiadnia.Minél nagyobb a pedálnyílás, annál nagyobb a hajtómotor kimeneti teljesítménye.Ezért a járművezérlőnek ésszerűen el kell magyaráznia a vezető működését; visszajelzési információkat kapni a jármű alrendszereitől, hogy döntéshozatali visszajelzést adjon a vezető számára; és vezérlőparancsokat küld a jármű alrendszereinek a jármű normál vezetésének elérése érdekében.

(2) A teljes jármű hálózatkezelése A járművezérlő az elektromos járművek számos vezérlőjének egyike, és egy csomópont a CAN-buszban.A járműhálózat kezelésében a járművezérlő az információvezérlés központja, felelős az információszervezésért és -továbbításért, a hálózati állapot figyeléséért, a hálózati csomópontok kezeléséért, valamint a hálózati hiba diagnosztizálásáért és feldolgozásáért.

(3) A fékezési energia visszanyerése A tisztán elektromos járművek fontos jellemzője, amely eltér a belső égésű motoros járművektől, hogy képesek visszanyerni a fékezési energiát. Ezt úgy érik el, hogy a tisztán elektromos járművek motorját regeneratív fékezési állapotban üzemeltetik. A járművezérlő elemzése A járművezető fékezési szándéka, az akkumulátoregység állapota és a hajtómotor állapotinformációi a fékezési energia-visszanyerési vezérlési stratégiával kombinálva motorüzemmód- és nyomatékparancsokat küldenek a motorvezérlőnek a fékezési energia-visszanyerés feltételei között, így hogy a hajtás A motor áramtermelési üzemmódban működik, és az elektromos fékezéssel visszanyert energia a fékteljesítmény befolyásolása nélkül tárolódik az akkumulátorcsomagban, hogy megvalósuljon a fékezési energia visszanyerése.

(4) A jármű energiagazdálkodása és optimalizálása A tisztán elektromos járművekben az akkumulátor nem csak a hajtómotort látja el, hanem az elektromos tartozékokat is. Ezért a maximális hatótávolság elérése érdekében a járművezérlő felelős a teljes jármű áramellátásáért. Energiagazdálkodás az energiafelhasználás javítása érdekében.Ha az akkumulátor SOC értéke viszonylag alacsony, a járművezérlő parancsokat küld néhány elektromos tartozéknak, hogy korlátozza az elektromos tartozékok kimeneti teljesítményét a hatótávolság növelése érdekében.

(5) A jármű állapotának figyelése és kijelzése Az olyan információk, mint a teljesítmény, a teljes feszültség, a cellafeszültség, az akkumulátor hőmérséklete és a hiba, majd ezeket a valós idejű információkat a CAN-buszon keresztül küldje el a jármű információs megjelenítő rendszerébe.Ezenkívül a járművezérlő rendszeresen észleli az egyes modulok kommunikációját a CAN buszon. Ha úgy találja, hogy a buszon egy csomópont nem tud normálisan kommunikálni, megjeleníti a hibainformációkat a jármű információs kijelző rendszerén, és megteszi a megfelelő intézkedéseket a megfelelő vészhelyzetekre. feldolgozás az extrém körülmények előfordulásának megelőzésére, hogy a vezető közvetlenül és pontosan megkaphassa a jármű aktuális üzemállapotát.

(6) Hibadiagnosztika és -feldolgozás Folyamatosan figyelje a jármű elektronikus vezérlőrendszerét a hibadiagnosztika érdekében.A hibajelző jelzi a hibakategóriát és néhány hibakódot.A hibatartalomnak megfelelően időben végezze el a megfelelő biztonsági védelmi eljárást.Kevésbé súlyos meghibásodások esetén lehetőség van kis sebességgel a közeli karbantartó állomásra hajtani karbantartás céljából.

(7) A külső töltésmenedzsment megvalósítja a töltés összekapcsolását, figyeli a töltési folyamatot, jelenti a töltés állapotát, és befejezi a töltést.

(8) A diagnosztikai berendezések on-line diagnosztikája és offline észlelése felelős a külső diagnosztikai berendezésekkel való kapcsolatért és diagnosztikai kommunikációért, és UDS diagnosztikai szolgáltatásokat valósít meg, beleértve az adatfolyamok olvasását, a hibakódok kiolvasását és törlését, valamint a vezérlőportok hibakeresését. .

Az alábbi ábra egy tisztán elektromos jármű járművezérlőjének példája. Vezetés és töltés közben vezérlőjelek gyűjtésével határozza meg a vezető szándékát, a CAN buszon keresztül kezeli és ütemezi a jármű elektronikus vezérlőberendezéseit, valamint különböző modelleket használ a különböző modellekhez. Vezérlési stratégia a jármű hajtásvezérléséhez, az energiaoptimalizálás vezérléséhez, a fékenergia-visszanyerés vezérléséhez és a hálózatkezeléshez.A járművezérlő olyan technológiákat alkalmaz, mint a mikroszámítógép, az intelligens teljesítményhajtás és a CAN-busz, és jó dinamikus válaszjelekkel, nagy mintavételi pontossággal, erős interferencia-elhárító képességgel és jó megbízhatósággal rendelkezik.

cf462044-5c26-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

Példa a tisztán elektromos jármű járművezérlőjére

3. A járművezérlő tervezési követelményei

A közvetlenül a járművezérlőhöz jeleket küldő érzékelők közé tartozik a gázpedál-érzékelő, a fékpedál-érzékelő és a sebességváltó, ahol a gázpedál-érzékelő és a fékpedál-érzékelő analóg jeleket ad ki, a sebességváltó kimeneti jele pedig egy kapcsolójel.A járművezérlő közvetetten vezérli a hajtómotor működését és az akkumulátor töltését és kisütését a motorvezérlőnek és az akkumulátorkezelő rendszernek küldött parancsokkal, valamint a főrelé vezérlésével valósítja meg a fedélzeti modul ki- és bekapcsolását. .

A járművezérlő hálózat összetétele és a járművezérlő bemeneti és kimeneti jeleinek elemzése szerint a járművezérlőnek az alábbi műszaki követelményeknek kell megfelelnie.

① A hardveráramkör tervezésekor teljes mértékben figyelembe kell venni az elektromos jármű vezetési környezetét, figyelmet kell fordítani az elektromágneses kompatibilitásra, és javítani kell az interferencia-ellenes képességet.A járművezérlőnek rendelkeznie kell bizonyos önvédelmi képességgel a szoftverben és a hardverben, hogy megakadályozza az extrém helyzetek előfordulását.

② A járművezérlőnek elegendő I/O interfésszel kell rendelkeznie ahhoz, hogy gyorsan és pontosan gyűjthessen különféle bemeneti információkat, és legalább két A/D konverziós csatornával kell rendelkeznie a gázpedál és a fékpedál jeleinek gyűjtéséhez. Digitális bemeneti csatornát használnak a jármű sebességváltó jelének gyűjtésére, és több teljesítményhajtás jelkimeneti csatornának kell lennie a jármű relé meghajtásához.

③ A járművezérlőnek többféle kommunikációs interfésszel kell rendelkeznie. A CAN kommunikációs interfész a motorvezérlővel, az akkumulátorkezelő rendszerrel és a jármű információs kijelzőrendszerével való kommunikációra szolgál. Az RS232 kommunikációs interfész a gazdaszámítógéppel való kommunikációra szolgál, és egy RS-485 kommunikációs interfész van fenntartva. /422 kommunikációs interfész, amely kompatibilis lehet olyan eszközökkel, amelyek nem támogatják a CAN kommunikációt, mint például az autós érintőképernyők egyes típusai.

④ Különböző útviszonyok között az autó különböző ütéseket és rezgéseket tapasztal. A járművezérlőnek jó ütésállósággal kell rendelkeznie, hogy biztosítsa az autó megbízhatóságát és biztonságát.


Feladás időpontja: 2022.11.09