O controlador do veículo inclui dois componentes principais, hardware e software. Seu software e programas principais são geralmente desenvolvidos pelos fabricantes, enquanto os fornecedores de peças automotivas podem fornecer hardware de controlador de veículo e drivers subjacentes.Nesta fase, a investigação estrangeira sobre o controlador de veículos eléctricos puros centra-se principalmente em veículos eléctricos puros conduzidos por rodasmotores.Para veículos elétricos puros com apenas um motor, geralmente não é equipado com um controlador de veículo, mas o controlador do motor é usado para controlar o veículo.Muitas grandes empresas estrangeiras podem fornecer soluções maduras de controladores de veículos, como Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. A composição e princípio do controlador do veículo
O sistema de controle de veículos elétricos puros é dividido principalmente em dois esquemas: controle centralizado e controle distribuído.
A ideia básica do sistema de controle centralizado é que o controlador do veículo complete a coleta de sinais de entrada sozinho, analise e processe os dados de acordo com a estratégia de controle e, em seguida, emita comandos de controle diretamente para cada atuador para conduzir a condução normal do veículo elétrico puro.As vantagens do sistema de controle centralizado são processamento centralizado, resposta rápida e baixo custo; a desvantagem é que o circuito é complicado e não é fácil dissipar o calor.
A idéia básica do sistema de controle distribuído é que o controlador do veículo colete alguns sinais do motorista e se comunique com o controlador do motor e o sistema de gerenciamento da bateria através do barramento CAN. O controlador do motor e o sistema de gerenciamento da bateria coletam respectivamente os sinais do veículo através do barramento CAN. passado para o controlador do veículo.O controlador do veículo analisa e processa os dados de acordo com as informações do veículo e combinados com a estratégia de controle. Após o controlador do motor e o sistema de gerenciamento da bateria receberem o comando de controle, eles controlam a operação do motor e a descarga da bateria de acordo com as informações do estado atual do motor e da bateria.As vantagens dos sistemas de controle distribuído são modularidade e baixa complexidade; a desvantagem é o custo relativamente alto.
O diagrama esquemático de um sistema típico de controle de veículo distribuído é mostrado na figura abaixo. A camada superior do sistema de controle do veículo é o controlador do veículo. O controlador do veículo recebe as informações do controlador do motor e do sistema de gerenciamento da bateria através do barramento CAN e fornece informações ao controlador do motor e à bateria. O sistema de gerenciamento e o sistema de exibição de informações do veículo enviam comandos de controle.O controlador do motor e o sistema de gerenciamento da bateria são responsáveis, respectivamente, pelo monitoramento e gerenciamento do motor de acionamento e da bateria de alimentaçãopacote, e o sistema de exibição de informações a bordo é usado para exibir as informações de status atuais do veículo.
Diagrama esquemático de um sistema típico de controle de veículo distribuído
A figura abaixo mostra o princípio de composição do controlador de veículo elétrico puro desenvolvido por uma empresa.O circuito de hardware do controlador do veículo inclui módulos como microcontrolador, condicionamento de quantidade de chave, condicionamento de quantidade analógica, acionamento de relé, interface de barramento CAN de alta velocidade e bateria de alimentação.
Diagrama esquemático da composição do controlador de veículo elétrico puro desenvolvido por uma empresa
(1) Módulo microcontrolador O módulo microcontrolador é o núcleo do controlador do veículo. Considerando a função do controlador do veículo elétrico puro e o ambiente externo de sua operação, o módulo microcontrolador deve ter desempenho de processamento de dados de alta velocidade, rico As características da interface de hardware, baixo custo e alta confiabilidade.
(2) Módulo de condicionamento de quantidade de comutação O módulo de condicionamento de quantidade de comutação é usado para conversão de nível e modelagem da quantidade de entrada de comutação, uma extremidade da qual é conectada a uma pluralidade de sensores de quantidade de comutação, e a outra extremidade está conectada ao microcontrolador.
(3) Módulo de condicionamento analógico O módulo de condicionamento analógico é utilizado para coletar os sinais analógicos do pedal do acelerador e do pedal do freio e enviá-los ao microcontrolador.
(4) Módulo de acionamento de relé O módulo de acionamento de relé é usado para acionar uma pluralidade de relés, uma extremidade dos quais é conectada a um microcontrolador através de um isolador optoeletrônico, e a outra extremidade é conectada a uma pluralidade de relés.
(5) Módulo de interface de barramento CAN de alta velocidade O módulo de interface de barramento CAN de alta velocidade é usado para fornecer uma interface de barramento CAN de alta velocidade, uma extremidade da qual é conectada ao microcontrolador através de um isolador optoeletrônico, e a outra extremidade é conectada ao barramento CAN de alta velocidade do sistema.
(6) Módulo de fonte de alimentação O módulo de fonte de alimentação fornece alimentação isolada para o microprocessador e cada módulo de entrada e saída, monitora a tensão da bateria e é conectado ao microcontrolador.
O controlador do veículo gerencia, coordena e monitora todos os aspectos da cadeia de energia do veículo elétrico para melhorar a eficiência da utilização de energia do veículo e garantir segurança e confiabilidade.O controlador do veículo coleta o sinal de condução do motorista, obtém as informações relevantes do motor de acionamento e do sistema de bateria de alimentação através do barramento CAN, analisa e calcula e fornece instruções de controle do motor e gerenciamento da bateria através do barramento CAN para realizar o controle de direção do veículo e controle de otimização de energia. e controle de recuperação de energia de frenagem.O controlador do veículo também possui uma função abrangente de interface de instrumento, que pode exibir informações de status do veículo; possui funções completas de diagnóstico e processamento de falhas; possui gateway de veículo e funções de gerenciamento de rede.
2. Funções básicas do controlador do veículo
O controlador do veículo coleta informações de direção, como sinal do pedal do acelerador, sinal do pedal do freio e sinal do interruptor de marcha, e recebe simultaneamente os dados enviados pelo controlador do motor e sistema de gerenciamento da bateria no barramento CAN e analisa as informações em combinação com a estratégia de controle do veículo e julgamento, extrair a intenção de condução do motorista e as informações do estado de funcionamento do veículo e, finalmente, enviar comandos através do barramento CAN para controlar o trabalho de cada controlador de componente para garantir a condução normal do veículo.O controlador do veículo deve ter as seguintes funções básicas.
(1) A função de controlar a condução do veículo O motor de tração do veículo elétrico deve produzir o torque de condução ou frenagem de acordo com a intenção do motorista.Quando o motorista pressiona o pedal do acelerador ou do freio, o motor de acionamento precisa produzir uma certa potência de acionamento ou potência de frenagem regenerativa.Quanto maior for a abertura do pedal, maior será a potência de saída do motor de acionamento.Portanto, o controlador do veículo deve explicar razoavelmente a operação do condutor; receber informações de feedback dos subsistemas do veículo para fornecer feedback de tomada de decisão ao motorista; e enviar comandos de controle aos subsistemas do veículo para conseguir a condução normal do veículo.
(2) Gerenciamento de rede de todo o veículo O controlador do veículo é um dos muitos controladores de veículos elétricos e um nó no barramento CAN.No gerenciamento de redes de veículos, o controlador do veículo é o centro de controle de informações, responsável pela organização e transmissão de informações, monitoramento do status da rede, gerenciamento de nós de rede e diagnóstico e processamento de falhas de rede.
(3) Recuperação da energia de frenagem A característica importante dos veículos puramente elétricos, diferente dos veículos com motor de combustão interna, é que eles podem recuperar a energia de frenagem. Isto é conseguido operando o motor de veículos eléctricos puros num estado de travagem regenerativa. A análise do controlador do veículo A intenção de frenagem do motorista, o status da bateria de alimentação e as informações de status do motor de acionamento, combinadas com a estratégia de controle de recuperação de energia de frenagem, enviam comandos de modo motor e comandos de torque ao controlador do motor sob as condições de recuperação de energia de frenagem, então que o acionamento do motor funcione no modo de geração de energia, e a energia recuperada pela frenagem elétrica seja armazenada na bateria de potência sem afetar o desempenho da frenagem, de modo a realizar a recuperação da energia de frenagem.
(4) Gerenciamento e otimização de energia do veículo Em veículos elétricos puros, a bateria não apenas fornece energia ao motor de acionamento, mas também fornece energia aos acessórios elétricos. Portanto, para obter a autonomia máxima, o controlador do veículo será responsável por toda a alimentação do veículo. Gestão de energia para melhorar a utilização de energia.Quando o valor SOC da bateria é relativamente baixo, o controlador do veículo enviará comandos a alguns acessórios elétricos para limitar a potência de saída dos acessórios elétricos e aumentar a autonomia de condução.
(5) Monitoramento e exibição do status do veículo Informações como potência, tensão total, tensão da célula, temperatura da bateria e falha e, em seguida, enviar essas informações em tempo real para o sistema de exibição de informações do veículo através do barramento CAN para exibição.Além disso, o controlador do veículo detecta regularmente a comunicação de cada módulo no barramento CAN. Se descobrir que um nó no barramento não consegue se comunicar normalmente, ele exibirá as informações de falha no sistema de exibição de informações do veículo e tomará medidas razoáveis para as situações de emergência correspondentes. processamento para evitar a ocorrência de condições extremas, para que o motorista possa obter de forma direta e precisa as informações atuais do estado operacional do veículo.
(6) Diagnóstico e processamento de falhas Monitore continuamente o sistema de controle eletrônico do veículo para diagnóstico de falhas.O indicador de falha indica a categoria da falha e alguns códigos de falha.De acordo com o conteúdo da falha, execute oportunamente o processamento de proteção de segurança correspondente.Para falhas menos graves, é possível dirigir em baixa velocidade até uma estação de manutenção próxima para manutenção.
(7) O gerenciamento de carregamento externo realiza a conexão de carregamento, monitora o processo de carregamento, relata o status de carregamento e finaliza o carregamento.
(8) O diagnóstico on-line e a detecção off-line de equipamentos de diagnóstico são responsáveis pela conexão e comunicação de diagnóstico com equipamentos de diagnóstico externos e realizam serviços de diagnóstico UDS, incluindo leitura de fluxos de dados, leitura e eliminação de códigos de falha e depuração de portas de controle .
A figura abaixo é um exemplo de controlador de veículo elétrico puro. Ele determina a intenção do motorista coletando sinais de controle durante a condução e carregamento, gerencia e programa o equipamento de controle eletrônico do veículo através do barramento CAN e utiliza diferentes modelos para diferentes modelos. Estratégia de controle para realizar o controle de direção do veículo, controle de otimização de energia, controle de recuperação de energia de frenagem e gerenciamento de rede.O controlador do veículo adota tecnologias como microcomputador, acionamento de energia inteligente e barramento CAN, e possui as características de boa resposta dinâmica, alta precisão de amostragem, forte capacidade anti-interferência e boa confiabilidade.
Exemplo de controlador de veículo elétrico puro
3. Requisitos de projeto do controlador de veículo
Os sensores que enviam sinais diretamente para o controlador do veículo incluem sensor do pedal do acelerador, sensor do pedal do freio e interruptor de marcha, em que o sensor do pedal do acelerador e o sensor do pedal do freio emitem sinais analógicos e o sinal de saída do interruptor de marcha é um sinal de interruptor.O controlador do veículo controla indiretamente a operação do motor de acionamento e o carregamento e descarregamento da bateria, enviando comandos ao controlador do motor e ao sistema de gerenciamento da bateria, e realiza o liga-desliga do módulo integrado controlando o relé principal .
De acordo com a composição da rede de controle do veículo e a análise dos sinais de entrada e saída do controlador do veículo, o controlador do veículo deve atender aos seguintes requisitos técnicos.
① Ao projetar o circuito de hardware, o ambiente de condução do veículo elétrico deve ser totalmente considerado, a compatibilidade eletromagnética deve ser prestada atenção e a capacidade anti-interferência deve ser melhorada.O controlador do veículo deve ter certa capacidade de autoproteção em software e hardware para evitar a ocorrência de situações extremas.
② O controlador do veículo precisa ter interfaces de E/S suficientes para poder coletar várias informações de entrada com rapidez e precisão e pelo menos dois canais de conversão A/D para coletar sinais do pedal do acelerador e do pedal do freio. Um canal de entrada digital é usado para coletar o sinal de marcha do veículo e deve haver vários canais de saída do sinal de acionamento de energia para acionar o relé do veículo.
③ O controlador do veículo deve ter uma variedade de interfaces de comunicação. A interface de comunicação CAN é usada para comunicação com o controlador do motor, o sistema de gerenciamento da bateria e o sistema de exibição de informações do veículo. A interface de comunicação RS232 é usada para comunicação com o computador host e uma interface de comunicação RS-485 é reservada. Interface de comunicação /422, que pode ser compatível com dispositivos que não suportam comunicação CAN, como alguns modelos de telas sensíveis ao toque de automóveis.
④ Sob diferentes condições de estrada, o carro encontrará diferentes choques e vibrações. O controlador do veículo deve ter boa resistência ao choque para garantir a confiabilidade e segurança do carro.
Horário da postagem: 09 de novembro de 2022