차량 컨트롤러에는 하드웨어와 소프트웨어라는 두 가지 주요 구성 요소가 포함됩니다. 핵심 소프트웨어와 프로그램은 일반적으로 제조업체에서 개발하는 반면, 자동차 부품 공급업체는 차량 컨트롤러 하드웨어와 기본 드라이버를 제공할 수 있습니다.현 단계에서 순수 전기 자동차의 차량 컨트롤러에 대한 해외 연구는 주로 인휠로 구동되는 순수 전기 자동차에 중점을 두고 있습니다.모터.모터가 1개인 순수 전기차의 경우 일반적으로 차량 컨트롤러를 탑재하지 않고, 모터 컨트롤러를 이용해 차량을 제어한다.많은 외국 대기업은 Continental, Bosch, Delphi 등과 같은 성숙한 차량 컨트롤러 솔루션을 제공할 수 있습니다.
1. 차량 컨트롤러의 구성과 원리
순수 전기 자동차의 차량 제어 시스템은 크게 중앙 집중식 제어와 분산 제어의 두 가지 방식으로 구분됩니다.
중앙 집중식 제어 시스템의 기본 아이디어는 차량 컨트롤러가 혼자서 입력 신호 수집을 완료하고 제어 전략에 따라 데이터를 분석 및 처리한 후 각 액추에이터에 직접 제어 명령을 내려 차량의 정상적인 주행을 구동하는 것입니다. 순수 전기차.중앙 집중식 제어 시스템의 장점은 중앙 집중식 처리, 빠른 응답 및 저렴한 비용입니다. 단점은 회로가 복잡하고 열을 발산하기가 쉽지 않다는 것입니다.
분산 제어 시스템의 기본 아이디어는 차량 컨트롤러가 일부 운전자 신호를 수집하고 CAN 버스를 통해 모터 컨트롤러 및 배터리 관리 시스템과 통신하는 것입니다. 모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템은 각각 CAN 버스를 통해 차량 신호를 수집합니다. 차량 컨트롤러로 전달됩니다.차량 컨트롤러는 차량 정보에 따라 데이터를 분석 및 처리하고 제어 전략과 결합합니다. 모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템은 제어 명령을 받은 후 모터와 배터리의 현재 상태 정보에 따라 모터 동작과 배터리 방전을 제어한다.분산 제어 시스템의 장점은 모듈성과 복잡성이 낮다는 것입니다. 단점은 상대적으로 높은 비용입니다.
일반적인 분산 차량 제어 시스템의 개략도가 아래 그림에 나와 있습니다. 차량 제어 시스템의 최상위 계층은 차량 컨트롤러입니다. 차량 컨트롤러는 CAN 버스를 통해 모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템의 정보를 수신하고, 모터 컨트롤러와 배터리에 정보를 제공합니다. 관리 시스템과 차량 내 정보 표시 시스템은 제어 명령을 보냅니다.모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템은 각각 구동 모터와 전원 배터리의 모니터링 및 관리를 담당합니다.팩, 온보드 정보 표시 시스템은 차량의 현재 상태 정보를 표시하는 데 사용됩니다.
일반적인 분산 차량 제어 시스템의 개략도
아래 그림은 한 기업이 개발한 순수 전기차 컨트롤러의 구성 원리를 보여준다.차량 컨트롤러의 하드웨어 회로에는 마이크로 컨트롤러, 스위치 수량 조절, 아날로그 수량 조절, 릴레이 드라이브, 고속 CAN 버스 인터페이스 및 전원 배터리와 같은 모듈이 포함됩니다..
기업이 개발한 순수 전기차 차량용 컨트롤러 구성 모식도
(1) 마이크로컨트롤러 모듈 마이크로컨트롤러 모듈은 차량 컨트롤러의 핵심입니다. 순수 전기 자동차 차량 컨트롤러의 기능과 외부 작동 환경을 고려할 때 마이크로 컨트롤러 모듈은 고속 데이터 처리 성능, 풍부한 하드웨어 인터페이스 특성, 저렴한 비용 및 높은 신뢰성을 가져야 합니다.
(2) 스위치량 조절 모듈 스위치량 조절 모듈은 스위치 입력량의 레벨 변환 및 성형에 사용되며, 그 일단은 다수의 스위치량 센서와 연결된다., 다른 쪽 끝은 마이크로 컨트롤러와 연결됩니다.
(3) 아날로그 컨디셔닝 모듈 아날로그 컨디셔닝 모듈은 가속 페달과 브레이크 페달의 아날로그 신호를 수집하여 마이크로 컨트롤러로 보내는 데 사용됩니다.
(4) 릴레이 구동 모듈 릴레이 구동 모듈은 다수의 릴레이를 구동하는데 사용되며, 그 한쪽 끝은 광전자 아이솔레이터를 통해 마이크로컨트롤러와 연결되고, 다른 쪽 끝은 다수의 릴레이와 연결된다.
(5) 고속 CAN 버스 인터페이스 모듈 고속 CAN 버스 인터페이스 모듈은 고속 CAN 버스 인터페이스를 제공하는 데 사용되며, 한쪽 끝은 광전자 절연체를 통해 마이크로 컨트롤러에 연결되고 다른 쪽 끝은 연결됩니다. 시스템 고속 CAN 버스로.
(6) 전원 공급 모듈 전원 공급 모듈은 마이크로프로세서와 각 입출력 모듈에 절연된 전원을 공급하고 배터리 전압을 모니터링하며 마이크로 컨트롤러와 연결됩니다.
차량 컨트롤러는 전기 자동차 파워 체인의 모든 측면을 관리, 조정 및 모니터링하여 차량의 에너지 활용 효율성을 향상하고 안전과 신뢰성을 보장합니다.차량 컨트롤러는 운전자의 운전 신호를 수집하고 CAN 버스를 통해 구동 모터 및 전원 배터리 시스템의 관련 정보를 획득하고 분석 및 계산하며 CAN 버스를 통해 모터 제어 및 배터리 관리 명령을 제공하여 차량 주행 제어 및 에너지 최적화 제어. 및 브레이크 에너지 회수 제어.차량 컨트롤러에는 차량 상태 정보를 표시할 수 있는 포괄적인 계기 인터페이스 기능도 있습니다. 완벽한 결함 진단 및 처리 기능을 갖추고 있습니다. 차량 게이트웨이 및 네트워크 관리 기능이 있습니다.
2. 차량 컨트롤러의 기본 기능
차량 컨트롤러는 가속 페달 신호, 브레이크 페달 신호, 기어 스위치 신호 등의 주행 정보를 수집하고, 모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템에서 CAN 버스로 전송하는 데이터를 동시에 수신하여 차량 제어 전략과 결합하여 정보를 분석합니다. 판단하고 운전자의 운전 의도와 차량 주행 상태 정보를 추출한 후 마지막으로 CAN 버스를 통해 명령을 보내 각 구성 요소 컨트롤러의 작업을 제어하여 차량의 정상적인 주행을 보장합니다.차량 컨트롤러는 다음과 같은 기본 기능을 가지고 있어야 합니다.
(1) 차량의 주행을 제어하는 기능 전기자동차의 구동모터는 운전자의 의도에 따라 구동 또는 제동 토크를 출력해야 한다.운전자가 가속 페달이나 브레이크 페달을 밟을 때 구동모터는 일정한 구동력이나 회생제동력을 출력해야 한다.페달 개방도가 클수록 구동 모터의 출력 전력도 커집니다.따라서 차량 관제사는 운전자의 조작을 합리적으로 설명해야 합니다. 운전자에게 의사 결정 피드백을 제공하기 위해 차량의 하위 시스템으로부터 피드백 정보를 수신합니다. 차량의 정상적인 주행을 달성하기 위해 차량의 하위 시스템에 제어 명령을 보냅니다.
(2) 차량 전체의 네트워크 관리 차량 컨트롤러는 전기 자동차의 수많은 컨트롤러 중 하나이자 CAN 버스의 노드입니다.차량 네트워크 관리에서 차량 컨트롤러는 정보 구성 및 전송, 네트워크 상태 모니터링, 네트워크 노드 관리, 네트워크 오류 진단 및 처리를 담당하는 정보 제어의 중심입니다.
(3) 제동에너지 회수 순수전기자동차는 내연기관차와 다른 중요한 특징은 제동에너지를 회수할 수 있다는 점이다. 이는 순수 전기차의 모터를 회생제동 상태에서 작동시킴으로써 달성된다. 차량 컨트롤러 분석 운전자의 제동 의도, 전원 배터리 팩 상태 및 구동 모터 상태 정보는 제동 에너지 회수 제어 전략과 결합되어 제동 에너지 회수 조건에서 모터 모드 명령과 토크 명령을 모터 컨트롤러에 보냅니다. 드라이브는 발전 모드에서 모터가 작동하고 전기 제동으로 회수된 에너지는 제동 성능에 영향을 주지 않고 전원 배터리 팩에 저장되어 제동 에너지 회수를 실현합니다.
(4) 차량 에너지 관리 및 최적화 순수 전기차에서 파워 배터리는 구동 모터뿐만 아니라 전기 액세서리에도 전원을 공급합니다. 따라서 최대 주행거리를 확보하기 위해서는 차량 컨트롤러가 차량 전체의 전원 공급을 책임지게 된다. 에너지 활용도를 높이기 위한 에너지 관리.배터리의 SOC 값이 상대적으로 낮으면 차량 컨트롤러는 일부 전기 액세서리에 명령을 보내 전기 액세서리의 출력 전력을 제한하여 주행 거리를 늘립니다.
(5) 차량 상태 모니터링 및 표시 전력, 총 전압, 셀 전압, 배터리 온도 및 결함과 같은 정보를 CAN 버스를 통해 차량 정보 표시 시스템에 실시간으로 전송하여 표시합니다.또한 차량 컨트롤러는 CAN 버스에 있는 각 모듈의 통신을 정기적으로 감지합니다. 버스의 노드가 정상적으로 통신할 수 없는 것으로 확인되면 차량 정보 표시 시스템에 오류 정보를 표시하고 해당 긴급 상황에 대한 합리적인 조치를 취합니다. 운전자가 차량의 현재 운행상태 정보를 직접적이고 정확하게 얻을 수 있도록 극한상황 발생을 방지하기 위한 처리를 수행합니다.
(6) 결함 진단 및 처리 결함 진단을 위해 차량 전자 제어 시스템을 지속적으로 모니터링합니다.오류 표시기는 오류 범주와 일부 오류 코드를 나타냅니다.결함 내용에 따라 적절한 안전 보호 처리를 적시에 수행하십시오.덜 심각한 결함의 경우 정비를 위해 가까운 정비소까지 저속으로 주행할 수 있습니다.
(7) 외부 충전 관리는 충전 연결을 실현하고, 충전 과정을 모니터링하고, 충전 상태를 보고하고, 충전을 종료합니다.
(8) 진단 장비의 온라인 진단 및 오프라인 감지는 외부 진단 장비와의 연결 및 진단 통신을 담당하며 데이터 스트림 읽기, 오류 코드 읽기 및 삭제, 제어 포트 디버깅을 포함한 UDS 진단 서비스를 실현합니다. .
아래 그림은 순수 전기차 차량 컨트롤러의 예시이다. 주행 및 충전 시 제어 신호를 수집하여 운전자의 의도를 파악하고, CAN 버스를 통해 차량의 전자 제어 장비를 관리 및 스케줄링하며, 모델별로 다른 모델을 사용합니다. 차량 구동 제어, 에너지 최적화 제어, 제동 에너지 회수 제어 및 네트워크 관리를 실현하기 위한 제어 전략입니다.차량 컨트롤러는 마이크로컴퓨터, 지능형 전력 구동 및 CAN 버스와 같은 기술을 채택하고 있으며 우수한 동적 응답, 높은 샘플링 정확도, 강력한 간섭 방지 능력 및 우수한 신뢰성 등의 특성을 가지고 있습니다.
순수 전기차 차량 컨트롤러 예시
3. 차량 컨트롤러 설계 요구 사항
차량 제어기에 직접 신호를 보내는 센서로는 가속 페달 센서, 브레이크 페달 센서, 기어 스위치 등이 있으며, 가속 페달 센서와 브레이크 페달 센서는 아날로그 신호를 출력하고, 기어 스위치의 출력 신호는 스위치 신호이다.차량 컨트롤러는 모터 컨트롤러와 배터리 관리 시스템에 명령을 보내 구동 모터의 작동과 파워 배터리의 충전 및 방전을 간접적으로 제어하고, 메인 릴레이를 제어하여 온보드 모듈의 온-오프를 구현합니다. .
차량 제어 네트워크의 구성과 차량 컨트롤러의 입출력 신호 분석에 따라 차량 컨트롤러는 다음과 같은 기술적 요구 사항을 충족해야 합니다.
① 하드웨어 회로 설계 시 전기차의 주행 환경을 충분히 고려하고 전자파 적합성에 주의하며 간섭 방지 능력을 향상시켜야 한다.차량 컨트롤러는 극한 상황 발생을 방지하기 위해 소프트웨어와 하드웨어에 일정한 자기 보호 능력을 갖춰야 한다.
② 차량 제어기는 다양한 입력 정보를 신속하고 정확하게 수집할 수 있도록 충분한 I/O 인터페이스가 필요하며, 가속 페달 신호와 브레이크 페달 신호를 수집하기 위한 A/D 변환 채널이 2개 이상 필요합니다. 디지털 입력 채널은 차량 기어 신호를 수집하는 데 사용되며 차량 릴레이를 구동하려면 여러 개의 동력 구동 신호 출력 채널이 있어야 합니다.
③ 차량 컨트롤러에는 다양한 통신 인터페이스가 있어야 합니다. CAN 통신 인터페이스는 모터 컨트롤러, 배터리 관리 시스템 및 차량 정보 표시 시스템과 통신하는 데 사용됩니다. RS232 통신 인터페이스는 호스트 컴퓨터와 통신하는 데 사용되며 RS-485 통신 인터페이스는 예약되어 있습니다. /422 통신 인터페이스는 일부 자동차 터치 스크린 모델과 같이 CAN 통신을 지원하지 않는 장치와 호환될 수 있습니다.
④ 다양한 도로 상황에서 자동차는 다양한 충격과 진동을 겪게 됩니다. 차량 컨트롤러는 차량의 신뢰성과 안전성을 보장하기 위해 충격 저항성이 좋아야 합니다.
게시 시간: 2022년 11월 9일