ניתוח עקרונות ותפקוד של בקר רכב חשמלי טהור

בקר הרכב כולל שני רכיבים עיקריים, חומרה ותוכנה. תוכנות הליבה ותוכניות הליבה שלה מפותחות בדרך כלל על ידי יצרנים, בעוד שספקי חלקי רכב יכולים לספק חומרה לבקרת רכב ודרייברים בסיסיים.בשלב זה, מחקר זר על בקר הרכב של כלי רכב חשמליים טהורים מתמקד בעיקר בכלי רכב חשמליים טהורים המונעים באמצעות גלגלים.מנועים.לרכבים חשמליים טהורים עם מנוע אחד בלבד, לרוב הוא אינו מצויד בבקר רכב, אך בקר המנוע משמש לשליטה ברכב.חברות זרות גדולות רבות יכולות לספק פתרונות בקר לרכב בוגרים, כגון קונטיננטל, בוש, דלפי וכו'.

1. הרכב ועיקרון בקר הרכב

מערכת בקרת הרכב של רכב חשמלי טהור מחולקת בעיקר לשתי תוכניות: בקרה מרכזית ובקרה מבוזרת.

הרעיון הבסיסי של מערכת הבקרה הריכוזית הוא שבקר הרכב משלים את איסוף אותות הכניסה לבדו, מנתח ומעבד את הנתונים בהתאם לאסטרטגיית הבקרה, ולאחר מכן מוציא ישירות פקודות בקרה לכל מפעיל כדי להניע את הנהיגה הרגילה של רכב חשמלי טהור.היתרונות של מערכת הבקרה הריכוזית הם עיבוד מרכזי, תגובה מהירה ועלות נמוכה; החיסרון הוא שהמעגל מסובך ולא קל לפזר חום.

הרעיון הבסיסי של מערכת הבקרה המבוזרת הוא שבקר הרכב אוסף כמה אותות של הנהג, ומתקשר עם בקר המנוע ומערכת ניהול הסוללה דרך אפיק ה-CAN. בקר המנוע ומערכת ניהול הסוללה בהתאמה אוספים את אותות הרכב דרך אפיק ה-CAN. הועבר לבקר הרכב.בקר הרכב מנתח ומעבד את הנתונים בהתאם למידע הרכב ובשילוב עם אסטרטגיית הבקרה. לאחר שבקר המנוע ומערכת ניהול המצבר מקבלים את פקודת הבקרה, הם שולטים על פעולת המנוע ופריקת המצבר בהתאם למידע המצב הנוכחי של המנוע והסוללה.היתרונות של מערכות בקרה מבוזרות הם מודולריות ומורכבות נמוכה; החיסרון הוא עלות גבוהה יחסית.

התרשים הסכמטי של מערכת בקרת רכב מבוזרת טיפוסית מוצג באיור שלהלן. השכבה העליונה של מערכת בקרת הרכב היא בקר הרכב. בקר הרכב מקבל את המידע של בקר המנוע ומערכת ניהול המצבר דרך אפיק ה-CAN, ומספק מידע לבקר המנוע והסוללה. מערכת הניהול ומערכת תצוגת המידע ברכב שולחות פקודות בקרה.בקר המנוע ומערכת ניהול הסוללה אחראים בהתאמה לניטור ולניהול של המנוע המניע וסוללת החשמלחבילה, ומערכת תצוגת המידע המשולבת משמשת להצגת מידע המצב הנוכחי של הרכב.

תרשים סכמטי של מערכת בקרת רכב מבוזרת טיפוסית

האיור שלהלן מציג את עקרון ההרכב של בקר הרכב החשמלי הטהור שפותח על ידי חברה.מעגל החומרה של בקר הרכב כולל מודולים כגון מיקרו-בקר, מיזוג כמות מתגים, מיזוג כמות אנלוגי, כונן ממסר, ממשק CAN אפיק מהיר וסוללת מתח..

תרשים סכמטי של הרכב בקר הרכב החשמלי הטהור שפותח על ידי חברה

(1) מודול מיקרו-בקר מודול המיקרו-בקר הוא הליבה של בקר הרכב. בהתחשב בתפקוד של בקר הרכב החשמלי הטהור והסביבה החיצונית של פעולתו, מודול המיקרו-בקר צריך להיות בעל ביצועי עיבוד נתונים במהירות גבוהה, עשירים במאפייני ממשק החומרה, עלות נמוכה ואמינות גבוהה.

(2) מודול מיזוג כמות מתגים מודול מיזוג כמות המתגים משמש להמרת רמות ועיצוב של כמות הכניסה של המתג, שקצהו האחד מחובר למספר חיישני כמות מתגים, והקצה השני מחובר למיקרו-בקר.

(3) מודול מיזוג אנלוגי מודול המיזוג האנלוגי משמש לאיסוף האותות האנלוגיים של דוושת התאוצה ודוושת הבלמים, ולשלוח אותם למיקרו-בקר.

(4) מודול הנעת ממסר מודול הנעת ממסר משמש להנעת ריבוי ממסרים, שקצה אחד שלהם מחובר למיקרו-בקר באמצעות מבודד אופטו-אלקטרוני, והקצה השני מחובר למספר ממסרים.

(5) מודול ממשק אוטובוס CAN במהירות גבוהה מודול ממשק CAN אוטובוס מהיר משמש לספק ממשק אוטובוס CAN במהירות גבוהה, שקצהו האחד מחובר למיקרו-בקר באמצעות מבודד אופטו-אלקטרוני, והקצה השני מחובר למערכת אוטובוס ה-CAN המהיר.

(6) מודול אספקת החשמל מודול אספקת הכוח מספק אספקת חשמל מבודדת למיקרו-מעבד ולכל מודול כניסה ופלט, מנטר את מתח הסוללה ומחובר למיקרו-בקר.

בקר הרכב מנהל, מתאם ומנטר את כל ההיבטים של שרשרת החשמל של הרכב החשמלי כדי לשפר את יעילות ניצול האנרגיה של הרכב ולהבטיח בטיחות ואמינות.בקר הרכב אוסף את אות הנהיגה של הנהג, משיג את המידע הרלוונטי של מנוע הכונן ומערכת הסוללות באמצעות אפיק ה-CAN, מנתח ומחשב, ונותן לבקרת המנוע והוראות ניהול הסוללה דרך אפיק ה-CAN כדי לממש את בקרת הנסיעה ברכב בקרת ייעול אנרגיה. ובקרת התאוששות אנרגיית הבלמים.לבקר הרכב יש גם פונקציית ממשק מכשיר מקיפה, שיכולה להציג מידע על מצב הרכב; יש לו פונקציות אבחון ועיבוד תקלות מלאות; יש לו שער רכב ופונקציות ניהול רשת.

2. פונקציות בסיסיות של בקר הרכב

בקר הרכב אוסף מידע נהיגה כגון אות דוושת תאוצה, אות דוושת בלם ואות מתג הילוכים, ובמקביל מקבל את הנתונים שנשלחים על ידי בקר המנוע ומערכת ניהול הסוללה באפיק ה-CAN, ומנתח את המידע בשילוב עם אסטרטגיית בקרת הרכב. ושיקול דעת, לחלץ את כוונת הנהיגה של הנהג ואת מידע מצב ריצת הרכב, ולבסוף לשלוח פקודות דרך אפיק ה-CAN כדי לשלוט בעבודתו של כל בקר רכיב כדי להבטיח נהיגה רגילה של הרכב.לבקר הרכב צריך להיות בעל הפונקציות הבסיסיות הבאות.

(1) תפקיד השליטה בנהיגת הרכב מנוע ההנעה של הרכב החשמלי חייב להפיק את מומנט הנסיעה או הבלימה בהתאם לכוונת הנהג.כאשר הנהג לוחץ על דוושת התאוצה או על דוושת הבלם, מנוע ההנעה צריך להפיק כוח נהיגה מסוים או כוח בלימה מתחדש.ככל שפתח הדוושה גדול יותר, כוח המוצא של מנוע ההנעה גדול יותר.לכן, בקר הרכב צריך להסביר באופן סביר את פעולת הנהג; לקבל מידע משוב מתתי המערכות של הרכב כדי לספק משוב קבלת החלטות לנהג; ולשלוח פקודות בקרה לתתי המערכות של הרכב כדי להשיג את הנהיגה הרגילה של הרכב.

(2) ניהול רשת של הרכב כולו בקר הרכב הוא אחד מהבקרים הרבים של רכבים חשמליים וצומת באפיק CAN.בניהול רשת רכב, בקר הרכב הוא מרכז בקרת המידע, האחראי על ארגון והעברת המידע, ניטור מצב הרשת, ניהול צומת רשת ואבחון ועיבוד תקלות ברשת.

(3) שחזור אנרגיית בלימה התכונה החשובה של כלי רכב חשמליים טהורים השונה מכלי רכב עם מנועי בעירה פנימית היא שהם יכולים לשחזר אנרגיית בלימה. זה מושג על ידי הפעלת המנוע של כלי רכב חשמליים טהורים במצב בלימה רגנרטיבית. הניתוח של בקר הרכב כוונת הבלימה של הנהג, מצב ערכת הסוללה ומידע על מצב מנוע הנסיעה, בשילוב עם אסטרטגיית בקרת החזר אנרגיית הבלימה, שליחת פקודות מצב מנוע ופקודות מומנט לבקר המנוע בתנאים של שחזור אנרגיית בלימה, כך שהכונן המנוע פועל במצב ייצור חשמל, והאנרגיה המוחזרת על ידי הבלימה החשמלית מאוחסנת בחבילת סוללות החשמל מבלי להשפיע על ביצועי הבלימה, כדי לממש את התאוששות אנרגיית הבלימה.

(4) ניהול אנרגיה ואופטימיזציה של כלי רכב בכלי רכב חשמליים טהורים, סוללת החשמל לא רק מספקת כוח למנוע ההנעה, אלא גם מספקת חשמל לאביזרים החשמליים. לכן, על מנת לקבל את טווח הנסיעה המרבי, בקר הרכב יהיה אחראי על כל אספקת החשמל של הרכב. ניהול אנרגיה לשיפור ניצול האנרגיה.כאשר ערך ה-SOC של הסוללה נמוך יחסית, בקר הרכב ישלח פקודות לאביזרים חשמליים מסוימים כדי להגביל את הספק המוצא של האביזרים החשמליים כדי להגדיל את טווח הנסיעה.

(5) ניטור ותצוגה של מצב הרכב מידע כגון הספק, מתח כולל, מתח תאים, טמפרטורת סוללה ותקלה, ולאחר מכן שלח מידע זה בזמן אמת למערכת תצוגת מידע הרכב דרך אפיק ה-CAN לתצוגה.בנוסף, בקר הרכב מזהה באופן קבוע את התקשורת של כל מודול באפיק ה-CAN. אם הוא מגלה שצומת באוטובוס אינו יכול לתקשר כרגיל, הוא יציג את מידע התקלות במערכת תצוגת מידע הרכב, וינקוט באמצעים סבירים למצבי חירום תואמים. עיבוד כדי למנוע את התרחשותם של תנאים קיצוניים, כך שהנהג יוכל להשיג באופן ישיר ומדויק את מידע מצב הפעולה הנוכחי של הרכב.

(6) אבחון ועיבוד תקלות מעקב רציף אחר מערכת הבקרה האלקטרונית של הרכב לאבחון תקלות.מחוון התקלות מציין את קטגוריית התקלות וכמה קודי תקלות.על פי תוכן התקלה, בצע בזמן עיבוד הגנת בטיחות תואם.לתקלות פחות חמורות, ניתן לנסוע במהירות נמוכה לתחנת אחזקה סמוכה לצורך תחזוקה.

(7) הנהלת הטעינה החיצונית מבינה את חיבור הטעינה, עוקבת אחר תהליך הטעינה, מדווחת על מצב הטעינה ומסיימת את הטעינה.

(8) אבחון מקוון וזיהוי לא מקוון של ציוד אבחון אחראי לחיבור ותקשורת אבחון עם ציוד אבחון חיצוני, ומממש שירותי אבחון UDS, לרבות קריאת זרמי נתונים, קריאה וניקוי קודי תקלות, וניפוי באגים של יציאות בקרה. .

האיור שלהלן הוא דוגמה לבקר רכב חשמלי טהור. הוא קובע את כוונת הנהג על ידי איסוף אותות בקרה במהלך נסיעה וטעינה, מנהל ומתזמן את ציוד הבקרה האלקטרוני של הרכב דרך אפיק ה-CAN, ומשתמש בדגמים שונים לדגמים שונים. אסטרטגיית בקרה למימוש בקרת נסיעה ברכב, בקרת ייעול אנרגיה, בקרת שחזור אנרגיית בלימה וניהול רשת.בקר הרכב מאמץ טכנולוגיות כגון מיקרו-מחשב, כונן כוח חכם ואפיק CAN, והוא בעל מאפיינים של תגובה דינמית טובה, דיוק דגימה גבוה, יכולת אנטי-הפרעות חזקה ואמינות טובה.

דוגמה לבקר רכב חשמלי טהור

3. דרישות עיצוב בקר רכב

חיישנים השולחים אותות ישירות לבקר הרכב כוללים חיישן דוושת תאוצה, חיישן דוושת בלם ומתג הילוכים, כאשר חיישן דוושת התאוצה וחיישן דוושת הבלם מוציאים אותות אנלוגיים, ואות הפלט של מתג ההילוכים הוא אות מתג.בקר הרכב שולט בעקיפין על פעולת מנוע ההנעה ועל הטעינה והפריקה של סוללת החשמל על ידי שליחת פקודות לבקר המנוע ולמערכת ניהול הסוללה, ומממש את ההדלקה והכיבוי של המודול המובנה על ידי שליטה בממסר הראשי .

על פי הרכב רשת בקרת הרכב וניתוח אותות הקלט והפלט של בקר הרכב, בקר הרכב צריך לעמוד בדרישות הטכניות הבאות.

① בעת תכנון מעגל החומרה, יש לשקול היטב את סביבת הנהיגה של הרכב החשמלי, יש לשים לב לתאימות האלקטרומגנטית ולשפר את יכולת האנטי-הפרעות.לבקר הרכב צריך להיות בעל יכולת הגנה עצמית מסוימת בתוכנה ובחומרה כדי למנוע התרחשות של מצבים קיצוניים.

② לבקר הרכב צריך להיות בעל מספיק ממשקי קלט/פלט כדי להיות מסוגל לאסוף במהירות ובדייקנות מידע קלט שונים, ולפחות שני ערוצי המרת A/D לאיסוף אותות דוושת תאוצה ואותות דוושת בלמים. ערוץ כניסה דיגיטלי משמש לאיסוף אות ההילוכים של הרכב, וצריכים להיות ערוצי פלט מרובים של אותות הנעה כוח להנעת ממסר הרכב.

③ לבקר הרכב צריך להיות בעל מגוון ממשקי תקשורת. ממשק התקשורת CAN משמש לתקשורת עם בקר המנוע, מערכת ניהול הסוללה ומערכת תצוגת מידע הרכב. ממשק התקשורת RS232 משמש לתקשורת עם המחשב המארח, וממשק תקשורת RS-485 שמור. ממשק תקשורת /422, שיכול להיות תואם למכשירים שאינם תומכים בתקשורת CAN, כגון דגמים מסוימים של מסכי מגע לרכב.

④ בתנאי דרך שונים, המכונית תיתקל בזעזועים וברעידות שונות. לבקר הרכב צריך להיות עמידות טובה בפני זעזועים כדי להבטיח את האמינות והבטיחות של המכונית.