Il controller del veicolo comprende due componenti principali, hardware e software. Il software e i programmi principali sono generalmente sviluppati dai produttori, mentre i fornitori di ricambi auto possono fornire l'hardware del controller del veicolo e i driver sottostanti.In questa fase, la ricerca straniera sul controllore dei veicoli elettrici puri si concentra principalmente sui veicoli elettrici puri guidati da ruote internemotori.I veicoli elettrici puri con un solo motore di solito non sono dotati di un controller del veicolo, ma il controller del motore viene utilizzato per controllare il veicolo.Molte grandi aziende straniere possono fornire soluzioni mature di controllori per veicoli, come Continental, Bosch, Delphi, ecc.
1. La composizione e il principio del controllore del veicolo
Il sistema di controllo del veicolo elettrico puro è principalmente diviso in due schemi: controllo centralizzato e controllo distribuito.
L'idea di base del sistema di controllo centralizzato è che il controller del veicolo completa da solo la raccolta dei segnali di ingresso, analizza ed elabora i dati secondo la strategia di controllo, quindi invia direttamente comandi di controllo a ciascun attuatore per guidare la normale guida del veicolo elettrico puro.I vantaggi del sistema di controllo centralizzato sono l'elaborazione centralizzata, la risposta rapida e il basso costo; lo svantaggio è che il circuito è complicato e non è facile dissipare il calore.
L'idea di base del sistema di controllo distribuito è che il controller del veicolo raccoglie alcuni segnali del conducente e comunica con il controller del motore e il sistema di gestione della batteria tramite il bus CAN. Il controller del motore e il sistema di gestione della batteria raccolgono rispettivamente i segnali del veicolo tramite il bus CAN. passato al controllore del veicolo.Il controller del veicolo analizza ed elabora i dati in base alle informazioni del veicolo e in combinazione con la strategia di controllo. Dopo aver ricevuto il comando di controllo, il controller del motore e il sistema di gestione della batteria controllano il funzionamento del motore e lo scaricamento della batteria in base alle informazioni sullo stato attuale del motore e della batteria.I vantaggi dei sistemi di controllo distribuito sono la modularità e la bassa complessità; lo svantaggio è il costo relativamente elevato.
Il diagramma schematico di un tipico sistema di controllo distribuito del veicolo è mostrato nella figura seguente. Lo strato superiore del sistema di controllo del veicolo è il controller del veicolo. Il controller del veicolo riceve le informazioni del controller del motore e del sistema di gestione della batteria tramite il bus CAN e fornisce informazioni al controller del motore e alla batteria. Il sistema di gestione e il sistema di visualizzazione delle informazioni a bordo del veicolo inviano comandi di controllo.Il controller del motore e il sistema di gestione della batteria sono rispettivamente responsabili del monitoraggio e della gestione del motore di guida e della batteria di alimentazionepack e il sistema di visualizzazione delle informazioni di bordo viene utilizzato per visualizzare le informazioni sullo stato corrente del veicolo.
Diagramma schematico di un tipico sistema di controllo distribuito del veicolo
La figura seguente mostra il principio di composizione del controller per veicoli elettrici puri sviluppato da un'azienda.Il circuito hardware del controller del veicolo comprende moduli come microcontrollore, condizionamento della quantità di interruttori, condizionamento della quantità analogica, azionamento del relè, interfaccia bus CAN ad alta velocità e batteria di alimentazione.
Diagramma schematico della composizione del controller del veicolo elettrico puro sviluppato da un'azienda
(1) Modulo microcontrollore Il modulo microcontrollore è il nucleo del controller del veicolo. Considerando la funzione del controller del veicolo elettrico puro e l'ambiente esterno del suo funzionamento, il modulo microcontrollore dovrebbe avere prestazioni di elaborazione dati ad alta velocità, ricche caratteristiche dell'interfaccia hardware, basso costo e alta affidabilità.
(2) Modulo di condizionamento della quantità di commutazione Il modulo di condizionamento della quantità di commutazione viene utilizzato per la conversione del livello e la modellazione della quantità di ingresso di commutazione, un'estremità della quale è collegata a una pluralità di sensori di quantità di commutazionee l'altra estremità è collegata al microcontrollore.
(3) Modulo di condizionamento analogico Il modulo di condizionamento analogico viene utilizzato per raccogliere i segnali analogici del pedale dell'acceleratore e del pedale del freno e inviarli al microcontrollore.
(4) Modulo di pilotaggio relè Il modulo di pilotaggio relè viene utilizzato per pilotare una pluralità di relè, un'estremità dei quali è collegata a un microcontrollore tramite un isolatore optoelettronico e l'altra estremità è collegata a una pluralità di relè.
(5) Modulo di interfaccia bus CAN ad alta velocità Il modulo di interfaccia bus CAN ad alta velocità viene utilizzato per fornire un'interfaccia bus CAN ad alta velocità, un'estremità della quale è collegata al microcontrollore tramite un isolatore optoelettronico e l'altra estremità è collegata al bus CAN ad alta velocità del sistema.
(6) Modulo di alimentazione Il modulo di alimentazione fornisce alimentazione isolata per il microprocessore e ciascun modulo di ingresso e uscita, monitora la tensione della batteria ed è collegato al microcontrollore.
Il controller del veicolo gestisce, coordina e monitora tutti gli aspetti della catena di alimentazione del veicolo elettrico per migliorare l'efficienza di utilizzo dell'energia del veicolo e garantire sicurezza e affidabilità.Il controller del veicolo raccoglie il segnale di guida del conducente, ottiene le informazioni rilevanti del motore di azionamento e del sistema di alimentazione della batteria tramite il bus CAN, analizza e calcola e fornisce le istruzioni di controllo del motore e di gestione della batteria tramite il bus CAN per realizzare il controllo di guida del veicolo e controllo dell'ottimizzazione energetica. e controllo del recupero dell'energia in frenata.Il controller del veicolo dispone anche di una funzione di interfaccia strumento completa, che può visualizzare informazioni sullo stato del veicolo; ha funzioni complete di diagnosi ed elaborazione dei guasti; dispone di funzioni di gateway del veicolo e di gestione della rete.
2. Funzioni di base del controller del veicolo
Il controller del veicolo raccoglie informazioni di guida come il segnale del pedale dell'acceleratore, il segnale del pedale del freno e il segnale dell'interruttore del cambio e contemporaneamente riceve i dati inviati dal controller del motore e dal sistema di gestione della batteria sul bus CAN e analizza le informazioni in combinazione con la strategia di controllo del veicolo e giudizio, estrae l'intenzione di guida del conducente e le informazioni sullo stato di marcia del veicolo e infine invia comandi tramite il bus CAN per controllare il lavoro di ciascun controller componente per garantire la normale guida del veicolo.Il controller del veicolo dovrebbe avere le seguenti funzioni di base.
(1) La funzione di controllo della guida del veicolo. Il motore di azionamento del veicolo elettrico deve erogare la coppia motrice o frenante in base alle intenzioni del conducente.Quando il conducente preme il pedale dell'acceleratore o il pedale del freno, il motore di trazione deve fornire una determinata potenza motrice o potenza di frenata rigenerativa.Maggiore è l'apertura del pedale, maggiore è la potenza erogata dal motore di azionamento.Pertanto, il controllore del veicolo dovrebbe spiegare ragionevolmente l'operazione del conducente; ricevere informazioni di feedback dai sottosistemi del veicolo per fornire un feedback decisionale al conducente; e inviare comandi di controllo ai sottosistemi del veicolo per ottenere la normale guida del veicolo.
(2) Gestione della rete dell'intero veicolo Il controller del veicolo è uno dei tanti controller dei veicoli elettrici e un nodo nel bus CAN.Nella gestione della rete del veicolo, il controller del veicolo è il centro di controllo delle informazioni, responsabile dell'organizzazione e della trasmissione delle informazioni, del monitoraggio dello stato della rete, della gestione dei nodi di rete e della diagnosi ed elaborazione dei guasti di rete.
(3) Recupero dell'energia di frenata La caratteristica importante dei veicoli puramente elettrici, diversi dai veicoli con motore a combustione interna, è che possono recuperare l'energia di frenata. Ciò si ottiene facendo funzionare il motore dei veicoli elettrici puri in uno stato di frenata rigenerativa. L'analisi del controller del veicolo L'intenzione di frenare del conducente, lo stato del pacco batteria e le informazioni sullo stato del motore di azionamento, combinati con la strategia di controllo del recupero dell'energia di frenata, inviano comandi di modalità motore e comandi di coppia al controller del motore nelle condizioni di recupero dell'energia di frenata, quindi che l'azionamento Il motore funziona in modalità di generazione di energia e l'energia recuperata dalla frenatura elettrica viene immagazzinata nel pacco batteria senza influenzare le prestazioni di frenata, in modo da realizzare il recupero dell'energia di frenata.
(4) Gestione e ottimizzazione dell'energia del veicolo Nei veicoli elettrici puri, la batteria di alimentazione non solo fornisce energia al motore di azionamento, ma fornisce energia anche agli accessori elettrici. Pertanto, per ottenere la massima autonomia, il controller del veicolo sarà responsabile dell'alimentazione dell'intero veicolo. Gestione energetica per migliorare l’utilizzo dell’energia.Quando il valore SOC della batteria è relativamente basso, il controller del veicolo invierà comandi ad alcuni accessori elettrici per limitare la potenza in uscita degli accessori elettrici per aumentare l'autonomia di guida.
(5) Monitoraggio e visualizzazione dello stato del veicolo Informazioni quali potenza, tensione totale, tensione della cella, temperatura della batteria e guasto, quindi inviare queste informazioni in tempo reale al sistema di visualizzazione delle informazioni del veicolo tramite il bus CAN per la visualizzazione.Inoltre, il controller del veicolo rileva regolarmente la comunicazione di ciascun modulo sul bus CAN. Se rileva che un nodo sull'autobus non può comunicare normalmente, visualizzerà le informazioni sul guasto sul sistema di visualizzazione delle informazioni del veicolo e adotterà misure ragionevoli per le corrispondenti situazioni di emergenza. elaborazione per prevenire il verificarsi di condizioni estreme, in modo che il conducente possa ottenere direttamente e accuratamente le informazioni sullo stato operativo corrente del veicolo.
(6) Diagnosi ed elaborazione dei guasti Monitorare continuamente il sistema di controllo elettronico del veicolo per la diagnosi dei guasti.L'indicatore di guasto indica la categoria del guasto e alcuni codici di guasto.In base al contenuto dell'errore, eseguire tempestivamente la corrispondente elaborazione di protezione della sicurezza.Per guasti meno gravi è possibile recarsi a bassa velocità presso una vicina stazione di manutenzione per la manutenzione.
(7) La gestione della carica esterna realizza la connessione della carica, monitora il processo di carica, segnala lo stato della carica e termina la carica.
(8) La diagnosi online e il rilevamento offline delle apparecchiature diagnostiche sono responsabili della connessione e della comunicazione diagnostica con apparecchiature diagnostiche esterne e realizzano servizi diagnostici UDS, inclusa la lettura dei flussi di dati, la lettura e la cancellazione dei codici di errore e il debug delle porte di controllo .
La figura seguente è un esempio di un controller per veicolo elettrico puro. Determina le intenzioni del conducente raccogliendo segnali di controllo durante la guida e la ricarica, gestisce e programma le apparecchiature di controllo elettronico del veicolo tramite il bus CAN e utilizza modelli diversi per modelli diversi. Strategia di controllo per realizzare il controllo della guida del veicolo, il controllo dell'ottimizzazione dell'energia, il controllo del recupero dell'energia di frenata e la gestione della rete.Il controller del veicolo adotta tecnologie come microcomputer, azionamento intelligente e bus CAN e presenta le caratteristiche di buona risposta dinamica, elevata precisione di campionamento, forte capacità anti-interferenza e buona affidabilità.
Esempio di controller per veicoli elettrici puri
3. Requisiti di progettazione del controller del veicolo
I sensori che inviano segnali direttamente al controller del veicolo includono il sensore del pedale dell'acceleratore, il sensore del pedale del freno e l'interruttore del cambio, in cui il sensore del pedale dell'acceleratore e il sensore del pedale del freno emettono segnali analogici e il segnale di uscita dell'interruttore del cambio è un segnale di commutazione.Il controller del veicolo controlla indirettamente il funzionamento del motore di azionamento e la carica e scarica della batteria inviando comandi al controller del motore e al sistema di gestione della batteria e realizza l'accensione e lo spegnimento del modulo di bordo controllando il relè principale .
In base alla composizione della rete di controllo del veicolo e all'analisi dei segnali di ingresso e di uscita del controller del veicolo, il controller del veicolo dovrebbe soddisfare i seguenti requisiti tecnici.
① Quando si progetta il circuito hardware, è necessario tenere pienamente conto dell'ambiente di guida del veicolo elettrico, prestare attenzione alla compatibilità elettromagnetica e migliorare la capacità anti-interferenza.Il controllore del veicolo dovrebbe avere una certa capacità di autoprotezione nel software e nell'hardware per prevenire il verificarsi di situazioni estreme.
② Il controller del veicolo deve disporre di interfacce I/O sufficienti per poter raccogliere in modo rapido e accurato varie informazioni di input e almeno due canali di conversione A/D per raccogliere i segnali del pedale dell'acceleratore e dei pedali del freno. Un canale di ingresso digitale viene utilizzato per raccogliere il segnale di marcia del veicolo e dovrebbero essere presenti più canali di uscita del segnale di azionamento per pilotare il relè del veicolo.
③ Il controller del veicolo dovrebbe avere una varietà di interfacce di comunicazione. L'interfaccia di comunicazione CAN viene utilizzata per comunicare con il controller del motore, il sistema di gestione della batteria e il sistema di visualizzazione delle informazioni del veicolo. L'interfaccia di comunicazione RS232 viene utilizzata per comunicare con il computer host ed è riservata un'interfaccia di comunicazione RS-485. /422 interfaccia di comunicazione, che può essere compatibile con dispositivi che non supportano la comunicazione CAN, come alcuni modelli di touch screen per auto.
④ In diverse condizioni stradali, l'auto incontrerà diversi urti e vibrazioni. Il controller del veicolo dovrebbe avere una buona resistenza agli urti per garantire l'affidabilità e la sicurezza dell'auto.
Orario di pubblicazione: 09-nov-2022