Controlerul vehiculului include două componente majore, hardware și software. Software-ul și programele sale de bază sunt, în general, dezvoltate de producători, în timp ce furnizorii de piese auto pot furniza hardware pentru controlerul vehiculului și driverele de bază.În această etapă, cercetările străine privind controlerul vehiculelor pur electrice se concentrează în principal pe vehiculele pur electrice conduse de roți.motoare.Pentru vehiculele pur electrice cu un singur motor, de obicei nu este echipat cu un controler de vehicul, dar controlerul de motor este folosit pentru a controla vehiculul.Multe companii străine mari pot oferi soluții mature de control al vehiculelor, cum ar fi Continental, Bosch, Delphi etc.
1. Compoziția și principiul controlerului vehiculului
Sistemul de control al vehiculului pur electric este împărțit în principal în două scheme: control centralizat și control distribuit.
Ideea de bază a sistemului de control centralizat este că controlerul vehiculului completează singur colectarea semnalelor de intrare, analizează și procesează datele în conformitate cu strategia de control și apoi emite direct comenzi de control către fiecare actuator pentru a conduce conducerea normală a vehicul pur electric.Avantajele sistemului de control centralizat sunt procesarea centralizată, răspunsul rapid și costul redus; dezavantajul este ca circuitul este complicat si nu este usor de disipat caldura.
Ideea de bază a sistemului de control distribuit este că controlerul vehiculului colectează unele semnale ale șoferului și comunică cu controlerul motorului și sistemul de gestionare a bateriei prin magistrala CAN. Controlerul motorului și respectiv sistemul de gestionare a bateriei colectează semnalele vehiculului prin magistrala CAN. transmis controlorului vehiculului.Controlerul vehiculului analizează și prelucrează datele în funcție de informațiile vehiculului și combinate cu strategia de control. După ce controlerul motorului și sistemul de gestionare a bateriei primesc comanda de control, acestea controlează funcționarea motorului și descărcarea bateriei conform informațiilor despre starea curentă a motorului și a bateriei.Avantajele sistemelor de control distribuit sunt modularitatea și complexitatea redusă; dezavantajul este costul relativ ridicat.
Diagrama schematică a unui sistem tipic de control al vehiculului distribuit este prezentată în figura de mai jos. Stratul superior al sistemului de control al vehiculului este controlerul vehiculului. Controlerul vehiculului primește informații despre controlerul motorului și sistemul de gestionare a bateriei prin magistrala CAN și furnizează informații controlerului motorului și bateriei. Sistemul de management și sistemul de afișare a informațiilor din interiorul vehiculului trimit comenzi de control.Controlerul motorului și, respectiv, sistemul de gestionare a bateriei sunt responsabile pentru monitorizarea și gestionarea motorului de antrenare și a bateriei de alimentarepachet, iar sistemul de afișare a informațiilor de la bord este utilizat pentru a afișa informațiile despre starea curentă a vehiculului.
Diagrama schematică a unui sistem tipic de control distribuit al vehiculului
Figura de mai jos arată principiul compoziției controlerului pur electric pentru vehicule dezvoltat de o companie.Circuitul hardware al controlerului vehiculului include module precum microcontroler, condiționare a cantității de comutator, condiționare a cantității analogice, acționare cu releu, interfață de magistrală CAN de mare viteză și baterie de alimentare.
Diagrama schematică a compoziției controlerului vehiculului pur electric dezvoltat de o companie
(1) Modulul microcontroler Modulul microcontrolerului este nucleul controlerului vehiculului. Având în vedere funcția controlerului vehiculului pur electric și mediul extern al funcționării acestuia, modulul microcontrolerului ar trebui să aibă performanțe de procesare a datelor de mare viteză, bogate Caracteristicile interfeței hardware, cost scăzut și fiabilitate ridicată.
(2) Modulul de condiționare a cantității de comutator Modulul de condiționare a cantității de comutator este utilizat pentru conversia de nivel și modelarea cantității de intrare a comutatorului, un capăt al căruia este conectat cu o multitudine de senzori de cantitate de comutator, iar celălalt capăt este conectat la microcontroler.
(3) Modulul de condiționare analogic Modulul de condiționare analogic este utilizat pentru a colecta semnalele analogice ale pedalei de accelerație și ale pedalei de frână și să le trimită la microcontroler.
(4) Modulul de comandă a releului Modulul de comandă a releului este utilizat pentru a conduce o multitudine de relee, dintre care un capăt este conectat la un microcontroler printr-un izolator optoelectronic, iar celălalt capăt este conectat la o multitudine de relee.
(5) Modulul de interfață de magistrală CAN de mare viteză Modulul de interfață de magistrală CAN de mare viteză este utilizat pentru a furniza o interfață de magistrală CAN de mare viteză, al cărei capăt este conectat la microcontroler printr-un izolator optoelectronic, iar celălalt capăt este conectat la magistrala CAN de mare viteză a sistemului.
(6) Modulul de alimentare Modulul de alimentare oferă sursă de alimentare izolată pentru microprocesor și fiecare modul de intrare și ieșire, monitorizează tensiunea bateriei și este conectat la microcontroler.
Controlorul vehiculului gestionează, coordonează și monitorizează toate aspectele lanțului de putere al vehiculului electric pentru a îmbunătăți eficiența utilizării energiei a vehiculului și pentru a asigura siguranța și fiabilitatea.Controlerul vehiculului colectează semnalul de conducere al șoferului, obține informații relevante despre motorul de antrenare și sistemul de baterie de putere prin intermediul magistralei CAN, analizează și calculează și oferă instrucțiuni de control al motorului și de gestionare a bateriei prin magistrala CAN pentru a realiza controlul conducerii vehiculului și controlul optimizării energetice. și controlul recuperării energiei de frânare.Controlerul vehiculului are, de asemenea, o funcție de interfață cu instrumente cuprinzătoare, care poate afișa informații despre starea vehiculului; are funcții complete de diagnosticare și procesare a defecțiunilor; are gateway pentru vehicule și funcții de gestionare a rețelei.
2. Funcțiile de bază ale controlerului vehiculului
Controlerul vehiculului colectează informații de conducere, cum ar fi semnalul pedalei de accelerație, semnalul pedalei de frână și semnalul comutatorului de viteze, și primește simultan datele trimise de controlerul motorului și sistemul de gestionare a bateriei pe magistrala CAN și analizează informațiile în combinație cu strategia de control al vehiculului și judecată, extrageți informațiile despre intenția de conducere a șoferului și despre starea de funcționare a vehiculului și, în cele din urmă, trimiteți comenzi prin magistrala CAN pentru a controla activitatea fiecărui controler de componentă pentru a asigura conducerea normală a vehiculului.Controlerul vehiculului ar trebui să aibă următoarele funcții de bază.
(1) Funcția de control al conducerii vehiculului Motorul de antrenare al vehiculului electric trebuie să elibereze cuplul de conducere sau de frânare conform intenției conducătorului auto.Când șoferul apasă pedala de accelerație sau pedala de frână, motorul de antrenare trebuie să emită o anumită putere de conducere sau putere de frânare regenerativă.Cu cât deschiderea pedalei este mai mare, cu atât puterea de ieșire a motorului de antrenare este mai mare.Prin urmare, controlorul vehiculului ar trebui să explice în mod rezonabil funcționarea șoferului; să primească informații de feedback de la subsistemele vehiculului pentru a oferi șoferului feedback de luare a deciziilor; și trimite comenzi de control către subsistemele vehiculului pentru a realiza conducerea normală a vehiculului.
(2) Gestionarea rețelei a întregului vehicul Controlerul vehiculului este unul dintre numeroasele controlere ale vehiculelor electrice și un nod în magistrala CAN.În gestionarea rețelei vehiculului, controlerul vehiculului este centrul controlului informațiilor, responsabil pentru organizarea și transmiterea informațiilor, monitorizarea stării rețelei, gestionarea nodurilor de rețea și diagnosticarea și procesarea defecțiunilor rețelei.
(3) Recuperarea energiei de frânare Caracteristica importantă a vehiculelor pur electrice care diferă de vehiculele cu motor cu ardere internă este că pot recupera energia de frânare. Acest lucru se realizează prin acţionarea motorului vehiculelor pur electrice într-o stare de frânare regenerativă. Analiza controlerului vehiculului Intenția de frânare a șoferului, starea bateriei de putere și informațiile despre starea motorului de conducere, combinate cu strategia de control al recuperării energiei de frânare, trimite comenzi pentru modul motor și comenzi de cuplu către controlerul motorului în condițiile recuperării energiei de frânare, deci motorul funcționează în modul de generare a energiei, iar energia recuperată de frânarea electrică este stocată în acumulatorul de putere fără a afecta performanța de frânare, astfel încât să se realizeze recuperarea energiei de frânare.
(4) Gestionarea și optimizarea energiei vehiculului În vehiculele pur electrice, bateria de putere nu numai că furnizează energie motorului de antrenare, ci și accesoriilor electrice. Prin urmare, pentru a obține autonomia maximă de rulare, controlerul vehiculului va fi responsabil de alimentarea cu energie a întregului vehicul. Managementul energiei pentru a îmbunătăți utilizarea energiei.Când valoarea SOC a bateriei este relativ scăzută, controlerul vehiculului va trimite comenzi unor accesorii electrice pentru a limita puterea de ieșire a accesoriilor electrice pentru a crește autonomia de rulare.
(5) Monitorizarea și afișarea stării vehiculului Informații cum ar fi puterea, tensiunea totală, tensiunea celulei, temperatura bateriei și defecțiunea, apoi trimiteți aceste informații în timp real către sistemul de afișare a informațiilor vehiculului prin magistrala CAN pentru afișare.În plus, controlerul vehiculului detectează în mod regulat comunicarea fiecărui modul pe magistrala CAN. Dacă constată că un nod de pe autobuz nu poate comunica în mod normal, va afișa informațiile de eroare pe sistemul de afișare a informațiilor vehiculului și va lua măsuri rezonabile pentru situațiile de urgență corespunzătoare. procesare pentru a preveni apariția unor condiții extreme, astfel încât șoferul să poată obține în mod direct și precis informațiile despre starea curentă de funcționare a vehiculului.
(6) Diagnosticarea și procesarea defecțiunilor Monitorizați continuu sistemul de control electronic al vehiculului pentru diagnosticarea defecțiunilor.Indicatorul de eroare indică categoria de eroare și unele coduri de eroare.În funcție de conținutul defecțiunii, efectuați în timp util procesarea corespunzătoare de protecție a siguranței.Pentru defecțiuni mai puțin grave, este posibil să conduceți cu o viteză mică până la o stație de întreținere din apropiere pentru întreținere.
(7) Managementul extern de încărcare realizează conexiunea de încărcare, monitorizează procesul de încărcare, raportează starea încărcării și încheie încărcarea.
(8) Diagnosticarea on-line și detectarea offline a echipamentelor de diagnosticare este responsabilă pentru conectarea și comunicarea de diagnosticare cu echipamentele de diagnosticare externe și realizează servicii de diagnosticare UDS, inclusiv citirea fluxurilor de date, citirea și ștergerea codurilor de eroare și depanarea porturilor de control .
Figura de mai jos este un exemplu de controler pur pentru vehicule electrice. Determină intenția șoferului prin colectarea semnalelor de control în timpul conducerii și încărcării, gestionează și programează echipamentul de control electronic al vehiculului prin intermediul magistralei CAN și utilizează diferite modele pentru diferite modele. Strategie de control pentru a realiza controlul conducerii vehiculului, controlul optimizării energiei, controlul recuperării energiei de frânare și managementul rețelei.Controlerul vehiculului adoptă tehnologii precum microcomputer, acționare inteligentă a puterii și magistrală CAN și are caracteristicile unui răspuns dinamic bun, precizie ridicată de eșantionare, capacitate puternică anti-interferență și fiabilitate bună.
Exemplu de controler de vehicul pur electric
3. Cerințe de proiectare pentru controlerul vehiculului
Senzorii care trimit direct semnale către controlerul vehiculului includ senzorul pedalei de accelerație, senzorul pedalei de frână și comutatorul de viteză, în care senzorul pedalei de accelerație și senzorul pedalei de frână emit semnale analogice, iar semnalul de ieșire al comutatorului de viteze este un semnal de comutare.Controlerul vehiculului controlează indirect funcționarea motorului de antrenare și încărcarea și descărcarea bateriei de alimentare prin trimiterea de comenzi către controlerul motorului și sistemul de gestionare a bateriei și realizează pornirea și oprirea modulului de bord controlând releul principal .
Conform compoziției rețelei de control al vehiculului și analizei semnalelor de intrare și ieșire ale controlerului vehiculului, controlerul vehiculului ar trebui să îndeplinească următoarele cerințe tehnice.
① La proiectarea circuitului hardware, mediul de conducere al vehiculului electric ar trebui să fie pe deplin luat în considerare, compatibilitatea electromagnetică trebuie acordată atenție și capacitatea anti-interferență ar trebui îmbunătățită.Controlerul vehiculului ar trebui să aibă o anumită capacitate de autoprotecție în software și hardware pentru a preveni apariția situațiilor extreme.
② Controlerul vehiculului trebuie să aibă suficiente interfețe I/O pentru a putea colecta rapid și precis diverse informații de intrare și cel puțin două canale de conversie A/D pentru a colecta semnale ale pedalei de accelerație și semnale ale pedalei de frână. Un canal de intrare digitală este utilizat pentru a colecta semnalul treptei vehiculului și ar trebui să existe mai multe canale de ieșire a semnalului de propulsie pentru a conduce releul vehiculului.
③ Controlerul vehiculului ar trebui să aibă o varietate de interfețe de comunicare. Interfața de comunicare CAN este utilizată pentru a comunica cu controlerul motorului, sistemul de gestionare a bateriei și sistemul de afișare a informațiilor vehiculului. Interfața de comunicare RS232 este utilizată pentru a comunica cu computerul gazdă, iar o interfață de comunicare RS-485 este rezervată. Interfață de comunicare /422, care poate fi compatibilă cu dispozitivele care nu acceptă comunicarea CAN, cum ar fi unele modele de ecrane tactile pentru mașini.
④ În diferite condiții de drum, mașina va întâmpina diferite șocuri și vibrații. Controlerul vehiculului ar trebui să aibă o rezistență bună la șocuri pentru a asigura fiabilitatea și siguranța mașinii.
Ora postării: 09-nov-2022