De voertuigcontroller bevat twee hoofdcomponenten: hardware en software. De kernsoftware en -programma's worden over het algemeen ontwikkeld door fabrikanten, terwijl leveranciers van auto-onderdelen hardware voor voertuigcontrollers en onderliggende stuurprogramma's kunnen leveren.In dit stadium richt het buitenlandse onderzoek naar de voertuigcontroller van puur elektrische voertuigen zich vooral op puur elektrische voertuigen die worden aangedreven door in-wheelmotoren.Bij puur elektrische voertuigen met slechts één motor is deze meestal niet uitgerust met een voertuigcontroller, maar wordt de motorcontroller gebruikt om het voertuig te besturen.Veel grote buitenlandse bedrijven kunnen volwassen voertuigcontrolleroplossingen leveren, zoals Continental, Bosch, Delphi, enz.
1. De samenstelling en het principe van de voertuigcontroller
Het voertuigbesturingssysteem van puur elektrische voertuigen is hoofdzakelijk verdeeld in twee schema's: gecentraliseerde controle en gedistribueerde controle.
Het basisidee van het gecentraliseerde besturingssysteem is dat de voertuigcontroller alleen de verzameling van ingangssignalen voltooit, de gegevens analyseert en verwerkt volgens de besturingsstrategie, en vervolgens direct besturingsopdrachten aan elke actuator geeft om de normale aansturing van de auto aan te sturen. puur elektrisch voertuig.De voordelen van het gecentraliseerde controlesysteem zijn gecentraliseerde verwerking, snelle respons en lage kosten; het nadeel is dat het circuit ingewikkeld is en het niet gemakkelijk is om warmte af te voeren.
Het basisidee van het gedistribueerde besturingssysteem is dat de voertuigcontroller enkele bestuurderssignalen verzamelt en via de CAN-bus communiceert met de motorcontroller en het batterijbeheersysteem. De motorcontroller en het batterijmanagementsysteem verzamelen respectievelijk de voertuigsignalen via de CAN-bus. doorgegeven aan de voertuigcontroleur.De voertuigcontroller analyseert en verwerkt de gegevens op basis van de voertuiginformatie en gecombineerd met de besturingsstrategie. Nadat de motorcontroller en het batterijbeheersysteem het besturingscommando hebben ontvangen, regelen ze de werking van de motor en het ontladen van de batterij op basis van de huidige statusinformatie van de motor en de batterij.De voordelen van gedistribueerde besturingssystemen zijn modulariteit en lage complexiteit; het nadeel is relatief hoge kosten.
Het schematische diagram van een typisch gedistribueerd voertuigbesturingssysteem wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. De bovenste laag van het voertuigbesturingssysteem is de voertuigcontroller. De voertuigcontroller ontvangt via de CAN-bus de informatie van de motorcontroller en het batterijmanagementsysteem en geeft informatie door aan de motorcontroller en de batterij. Het managementsysteem en het informatiedisplaysysteem in het voertuig verzenden besturingsopdrachten.De motorcontroller en het batterijmanagementsysteem zijn respectievelijk verantwoordelijk voor de bewaking en het beheer van de aandrijfmotor en de vermogensbatterijpack, en het ingebouwde informatiedisplaysysteem wordt gebruikt om de huidige statusinformatie van het voertuig weer te geven.
Schematisch diagram van een typisch gedistribueerd voertuigbesturingssysteem
Onderstaande figuur toont het samenstellingsprincipe van de door een bedrijf ontwikkelde puur elektrische voertuigcontroller.Het hardwarecircuit van de voertuigcontroller omvat modules zoals een microcontroller, schakelaarhoeveelheidsconditionering, analoge hoeveelheidsconditionering, relaisaandrijving, snelle CAN-businterface en stroombatterij.
Schematisch diagram van de samenstelling van de door een bedrijf ontwikkelde voertuigcontroller voor puur elektrische voertuigen
(1) Microcontrollermodule De microcontrollermodule vormt de kern van de voertuigcontroller. Gezien de functie van de puur elektrische voertuigcontroller en de externe omgeving van zijn werking, moet de microcontrollermodule snelle gegevensverwerkingsprestaties hebben, rijk zijn aan de kenmerken van de hardware-interface, lage kosten en hoge betrouwbaarheid.
(2) Schakelhoeveelheidsconditioneringsmodule De schakelhoeveelheidsconditioneringsmodule wordt gebruikt voor niveauconversie en vormgeving van de schakelinvoerhoeveelheid, waarvan het ene uiteinde is verbonden met meerdere schakelhoeveelheidssensorenen het andere uiteinde is verbonden met de microcontroller.
(3) Analoge conditioneringsmodule De analoge conditioneringsmodule wordt gebruikt om de analoge signalen van het gaspedaal en het rempedaal te verzamelen en deze naar de microcontroller te sturen.
(4) Relaisaandrijfmodule De relaisaandrijfmodule wordt gebruikt voor het aansturen van meerdere relais, waarvan het ene uiteinde is verbonden met een microcontroller via een opto-elektronische isolator, en het andere uiteinde is verbonden met een aantal relais.
(5) Snelle CAN-businterfacemodule De hogesnelheid CAN-businterfacemodule wordt gebruikt om een snelle CAN-businterface te bieden, waarvan het ene uiteinde via een opto-elektronische isolator is verbonden met de microcontroller en het andere uiteinde is aangesloten naar de hogesnelheids-CAN-bus van het systeem.
(6) Voedingsmodule De voedingsmodule levert geïsoleerde voeding voor de microprocessor en elke ingangs- en uitgangsmodule, bewaakt de batterijspanning en is aangesloten op de microcontroller.
De voertuigcontroller beheert, coördineert en bewaakt alle aspecten van de aandrijfketen van elektrische voertuigen om de efficiëntie van het energieverbruik van het voertuig te verbeteren en de veiligheid en betrouwbaarheid te garanderen.De voertuigcontroller verzamelt het rijsignaal van de bestuurder, verkrijgt de relevante informatie over de aandrijfmotor en het accusysteem via de CAN-bus, analyseert en berekent en geeft de motorbesturing en batterijbeheerinstructies via de CAN-bus om de rijbesturing van het voertuig te realiseren en controle op energieoptimalisatie. en controle van remenergieterugwinning.De voertuigcontroller heeft ook een uitgebreide instrumentinterfacefunctie, die informatie over de voertuigstatus kan weergeven; het beschikt over volledige foutdiagnose- en verwerkingsfuncties; het heeft voertuiggateway- en netwerkbeheerfuncties.
2. Basisfuncties van de voertuigcontroller
De voertuigcontroller verzamelt rijinformatie zoals het gaspedaalsignaal, het rempedaalsignaal en het schakelsignaal, en ontvangt tegelijkertijd de gegevens die door de motorcontroller en het batterijmanagementsysteem op de CAN-bus worden verzonden, en analyseert de informatie in combinatie met de voertuigbesturingsstrategie en oordeel, extraheer de rijintentie van de bestuurder en informatie over de voertuigstatus, en verzend ten slotte opdrachten via de CAN-bus om het werk van elke componentcontroller te controleren om het normale rijgedrag van het voertuig te garanderen.De voertuigcontroller moet de volgende basisfuncties hebben.
(1) De functie van het besturen van het voertuig. De aandrijfmotor van het elektrische voertuig moet het rij- of remkoppel leveren overeenkomstig de bedoeling van de bestuurder.Wanneer de bestuurder het gaspedaal of het rempedaal indrukt, moet de aandrijfmotor een bepaald aandrijfvermogen of regeneratief remvermogen leveren.Hoe groter de pedaalopening, hoe groter het uitgangsvermogen van de aandrijfmotor.Daarom moet de voertuigcontroleur de handeling van de bestuurder redelijkerwijs uitleggen; feedbackinformatie ontvangen van de subsystemen van het voertuig om besluitvormingsfeedback voor de bestuurder te geven; en besturingsopdrachten naar de subsystemen van het voertuig sturen om het normale rijden van het voertuig te bereiken.
(2) Netwerkbeheer van het gehele voertuig De voertuigcontroller is een van de vele controllers van elektrische voertuigen en een knooppunt in de CAN-bus.Bij voertuignetwerkbeheer is de voertuigcontroller het centrum van informatiecontrole, verantwoordelijk voor de organisatie en transmissie van informatie, monitoring van de netwerkstatus, beheer van netwerkknooppunten en diagnose en verwerking van netwerkfouten.
(3) Terugwinning van remenergie Het belangrijke kenmerk van puur elektrische voertuigen, dat verschilt van voertuigen met een verbrandingsmotor, is dat zij remenergie kunnen terugwinnen. Dit wordt bereikt door de motor van puur elektrische voertuigen in een regeneratieve remtoestand te laten werken. De analyse van de voertuigcontroller De remintentie van de bestuurder, de status van het accupakket en de statusinformatie van de aandrijfmotor, gecombineerd met de regelstrategie voor het terugwinnen van remenergie, sturen motormoduscommando's en koppelcommando's naar de motorcontroller onder de omstandigheden van remenergieterugwinning, zodat dat de aandrijving De motor werkt in de energieopwekkingsmodus en de energie die wordt teruggewonnen door het elektrisch remmen wordt opgeslagen in het batterijpakket zonder de remprestaties te beïnvloeden, om de terugwinning van remenergie te realiseren.
(4) Voertuigenergiebeheer en -optimalisatie Bij puur elektrische voertuigen levert de accu niet alleen stroom aan de aandrijfmotor, maar ook aan de elektrische accessoires. Om het maximale rijbereik te verkrijgen, zal de voertuigcontroller daarom verantwoordelijk zijn voor de stroomvoorziening van het gehele voertuig. Energiebeheer om het energieverbruik te verbeteren.Wanneer de SOC-waarde van de accu relatief laag is, zal de voertuigcontroller opdrachten naar sommige elektrische accessoires sturen om het uitgangsvermogen van de elektrische accessoires te beperken en zo het rijbereik te vergroten.
(5) Bewaking en weergave van voertuigstatusinformatie zoals vermogen, totale spanning, celspanning, batterijtemperatuur en storing, en stuur deze realtime informatie vervolgens via de CAN-bus naar het voertuiginformatieweergavesysteem voor weergave.Bovendien detecteert de voertuigcontroller regelmatig de communicatie van elke module op de CAN-bus. Als het constateert dat een knooppunt in de bus niet normaal kan communiceren, zal het de foutinformatie weergeven op het voertuiginformatiedisplaysysteem en redelijke maatregelen nemen voor overeenkomstige noodsituaties. verwerking om het optreden van extreme omstandigheden te voorkomen, zodat de bestuurder direct en nauwkeurig de huidige bedrijfsstatusinformatie van het voertuig kan verkrijgen.
(6) Foutdiagnose en -verwerking Controleer voortdurend het elektronische besturingssysteem van het voertuig op foutdiagnose.De foutindicator geeft de foutcategorie en enkele foutcodes aan.Voer overeenkomstig de foutinhoud tijdig de overeenkomstige veiligheidsbeschermingsverwerking uit.Bij minder ernstige storingen is het mogelijk om met lage snelheid naar een nabijgelegen onderhoudsstation te rijden voor onderhoud.
(7) Het externe laadbeheer realiseert de aansluiting van het opladen, bewaakt het laadproces, rapporteert de laadstatus en beëindigt het opladen.
(8) Online diagnose en offline detectie van diagnostische apparatuur is verantwoordelijk voor de verbinding en diagnostische communicatie met externe diagnostische apparatuur en realiseert UDS-diagnostische diensten, waaronder het lezen van datastromen, het lezen en wissen van foutcodes en het debuggen van controlepoorten .
De onderstaande afbeelding is een voorbeeld van een voertuigcontroller voor puur elektrische voertuigen. Het bepaalt de intentie van de bestuurder door stuursignalen te verzamelen tijdens het rijden en opladen, beheert en plant de elektronische regelapparatuur van het voertuig via de CAN-bus en gebruikt verschillende modellen voor verschillende modellen. Controlestrategie om voertuigaandrijfcontrole, energieoptimalisatiecontrole, remenergieterugwinningscontrole en netwerkbeheer te realiseren.De voertuigcontroller maakt gebruik van technologieën zoals microcomputer, intelligente aandrijving en CAN-bus, en heeft de kenmerken van een goede dynamische respons, hoge bemonsteringsnauwkeurigheid, sterk anti-interferentievermogen en goede betrouwbaarheid.
Voorbeeld van een puur elektrische voertuigcontroller
3. Ontwerpvereisten voor voertuigcontrollers
Sensoren die rechtstreeks signalen naar de voertuigcontroller sturen, zijn onder meer de gaspedaalsensor, de rempedaalsensor en de versnellingsschakelaar, waarbij de gaspedaalsensor en de rempedaalsensor analoge signalen uitvoeren en het uitgangssignaal van de versnellingsschakelaar een schakelsignaal is.De voertuigcontroller regelt indirect de werking van de aandrijfmotor en het opladen en ontladen van de vermogensaccu door opdrachten te sturen naar de motorcontroller en het accubeheersysteem, en realiseert het aan-uitschakelen van de boordmodule door het hoofdrelais te besturen .
Afhankelijk van de samenstelling van het voertuigbesturingsnetwerk en de analyse van de in- en uitgangssignalen van de voertuigcontroller moet de voertuigcontroller aan de volgende technische eisen voldoen.
① Bij het ontwerpen van het hardwarecircuit moet volledig rekening worden gehouden met de rijomgeving van het elektrische voertuig, moet aandacht worden besteed aan elektromagnetische compatibiliteit en moet het anti-interferentievermogen worden verbeterd.De voertuigcontroller moet over een bepaald zelfbeschermingsvermogen in software en hardware beschikken om het optreden van extreme situaties te voorkomen.
② De voertuigcontroller moet voldoende I/O-interfaces hebben om snel en nauwkeurig verschillende invoerinformatie te kunnen verzamelen, en ten minste twee A/D-conversiekanalen om gaspedaalsignalen en rempedaalsignalen te verzamelen. Een digitaal ingangskanaal wordt gebruikt om het versnellingssignaal van het voertuig te verzamelen, en er moeten meerdere uitgangskanalen voor aandrijfsignalen zijn voor het aansturen van het voertuigrelais.
③ De voertuigcontroller moet over verschillende communicatie-interfaces beschikken. De CAN-communicatie-interface wordt gebruikt om te communiceren met de motorcontroller, het batterijbeheersysteem en het weergavesysteem voor voertuiginformatie. De RS232-communicatie-interface wordt gebruikt om met de hostcomputer te communiceren, en een RS-485-communicatie-interface is gereserveerd. /422-communicatie-interface, die compatibel kan zijn met apparaten die geen CAN-communicatie ondersteunen, zoals sommige modellen auto-aanraakschermen.
④ Onder verschillende wegomstandigheden zal de auto verschillende schokken en trillingen tegenkomen. De voertuigcontroller moet een goede schokbestendigheid hebben om de betrouwbaarheid en veiligheid van de auto te garanderen.
Posttijd: 09-nov-2022