Ovládač vozidla obsahuje dva hlavné komponenty, hardvér a softvér. Jeho základný softvér a programy sú vo všeobecnosti vyvíjané výrobcami, zatiaľ čo dodávatelia autodielov môžu poskytnúť hardvér ovládača vozidla a príslušné ovládače.V tejto fáze sa zahraničný výskum riadiacej jednotky čisto elektrických vozidiel zameriava najmä na čisto elektrické vozidlá poháňané vnútorným kolesommotory.Pri čisto elektrických vozidlách len s jedným motorom zvyčajne nie je vybavený ovládačom vozidla, ale ovládač motora slúži na ovládanie vozidla.Mnoho veľkých zahraničných spoločností môže poskytnúť vyspelé riešenia ovládačov vozidiel, ako napríklad Continental, Bosch, Delphi atď.
1. Zloženie a princíp ovládača vozidla
Riadiaci systém vozidla čistého elektrického vozidla je rozdelený hlavne do dvoch schém: centralizované riadenie a distribuované riadenie.
Základnou myšlienkou centralizovaného riadiaceho systému je, že ovládač vozidla dokončuje zber vstupných signálov sám, analyzuje a spracováva údaje podľa stratégie riadenia a potom priamo vydáva riadiace príkazy každému ovládaču, aby zabezpečil normálnu jazdu vozidla. čisto elektrické vozidlo.Výhody centralizovaného riadiaceho systému sú centralizované spracovanie, rýchla odozva a nízke náklady; nevýhodou je, že okruh je komplikovaný a nie je ľahké odvádzať teplo.
Základnou myšlienkou distribuovaného riadiaceho systému je, že ovládač vozidla zhromažďuje niektoré signály vodiča a komunikuje s ovládačom motora a systémom riadenia batérie cez zbernicu CAN. Riadiaca jednotka motora a systém správy batérie zhromažďujú signály vozidla cez zbernicu CAN. odovzdané riadiacej jednotke vozidla.Riadiaca jednotka vozidla analyzuje a spracováva údaje podľa informácií o vozidle a kombinuje ich so stratégiou riadenia. Potom, čo ovládač motora a systém správy batérie prijmú riadiaci príkaz, riadia činnosť motora a vybíjanie batérie podľa aktuálnych informácií o stave motora a batérie.Výhody distribuovaných riadiacich systémov sú modularita a nízka zložitosť; nevýhodou je relatívne vysoká cena.
Schematický diagram typického distribuovaného riadiaceho systému vozidla je znázornený na obrázku nižšie. Najvyššou vrstvou riadiaceho systému vozidla je ovládač vozidla. Riadiaca jednotka vozidla prijíma informácie riadiacej jednotky motora a systému správy batérie cez zbernicu CAN a poskytuje informácie riadiacej jednotke motora a batérii. Riadiaci systém a informačný systém vo vozidle posielajú riadiace príkazy.Riadiaca jednotka motora a systém správy batérie zodpovedajú za monitorovanie a riadenie hnacieho motora a batériepack a palubný informačný zobrazovací systém slúži na zobrazenie aktuálnych informácií o stave vozidla.
Schematický diagram typického distribuovaného riadiaceho systému vozidla
Na obrázku nižšie je znázornený princíp zloženia ovládača čisto elektrického vozidla vyvinutého spoločnosťou.Hardvérový obvod ovládača vozidla obsahuje moduly, ako je mikrokontrolér, úprava množstva spínačov, úprava analógového množstva, reléový pohon, rozhranie vysokorýchlostnej zbernice CAN a napájacia batéria..
Schematický diagram zloženia ovládača čisto elektrického vozidla vyvinutého spoločnosťou
(1) Modul mikrokontroléra Modul mikrokontroléra je jadrom ovládača vozidla. Vzhľadom na funkciu čistého ovládača elektrického vozidla a vonkajšieho prostredia jeho prevádzky by modul mikrokontroléra mal mať vysokorýchlostný výkon na spracovanie údajov, bohatý na vlastnosti hardvérového rozhrania, nízke náklady a vysokú spoľahlivosť.
(2) Modul úpravy spínacej veličiny Modul úpravy spínacej veličiny sa používa na konverziu úrovne a tvarovanie vstupnej veličiny spínača, ktorého jeden koniec je spojený s viacerými snímačmi spínacej veličiny.a druhý koniec je spojený s mikrokontrolérom.
(3) Analógový modul úpravy Analógový modul úpravy sa používa na zhromažďovanie analógových signálov pedálu akcelerátora a brzdového pedála a ich odosielanie do mikrokontroléra.
(4) Reléový riadiaci modul Reléový riadiaci modul sa používa na riadenie množstva relé, z ktorých jeden koniec je pripojený k mikrokontroléru cez optoelektronický izolátor a druhý koniec je pripojený k množstvu relé.
(5) Modul rozhrania vysokorýchlostnej zbernice CAN Modul rozhrania vysokorýchlostnej zbernice CAN sa používa na poskytovanie vysokorýchlostného rozhrania zbernice CAN, ktorého jeden koniec je pripojený k mikrokontroléru cez optoelektronický izolátor a druhý koniec je pripojený na systémovú vysokorýchlostnú zbernicu CAN.
(6) Napájací modul Napájací modul zabezpečuje izolované napájanie mikroprocesora a každého vstupného a výstupného modulu, monitoruje napätie batérie a je pripojený k mikrokontroléru.
Riadiaca jednotka vozidla riadi, koordinuje a monitoruje všetky aspekty energetického reťazca elektrického vozidla, aby zlepšila účinnosť využitia energie vozidla a zaistila bezpečnosť a spoľahlivosť.Riadiaca jednotka vozidla zhromažďuje jazdný signál vodiča, získava relevantné informácie o hnacom motore a systéme napájacej batérie cez zbernicu CAN, analyzuje a vypočítava a prostredníctvom zbernice CAN dáva pokyny pre riadenie motora a batérie na realizáciu riadenia pohonu vozidla a riadenie optimalizácie energie. a ovládanie rekuperácie brzdnej energie.Ovládač vozidla má tiež komplexnú funkciu prístrojového rozhrania, ktoré môže zobrazovať informácie o stave vozidla; má kompletnú diagnostiku porúch a funkcie spracovania; má funkcie brány vozidla a správy siete.
2. Základné funkcie ovládača vozidla
Ovládač vozidla zhromažďuje informácie o jazde, ako je signál plynového pedálu, signál brzdového pedála a signál radenia prevodových stupňov, a súčasne prijíma údaje odoslané ovládačom motora a systémom správy batérie na zbernici CAN a analyzuje informácie v kombinácii so stratégiou ovládania vozidla. a úsudok, extrahovať vodičov zámer jazdy a informácie o stave vozidla a nakoniec odoslať príkazy cez zbernicu CAN na riadenie práce každého ovládača komponentov, aby sa zabezpečila normálna jazda vozidla.Ovládač vozidla by mal mať nasledujúce základné funkcie.
(1) Funkcia riadenia jazdy vozidla Hnací motor elektrického vozidla musí vydávať hnací alebo brzdný moment podľa úmyslu vodiča.Keď vodič stlačí plynový alebo brzdový pedál, hnací motor musí poskytnúť určitú hnaciu silu alebo rekuperačný brzdný výkon.Čím väčší je otvor pedálu, tým väčší je výstupný výkon hnacieho motora.Preto by mal kontrolór vozidla primerane vysvetliť činnosť vodiča; prijímať spätnoväzbové informácie zo subsystémov vozidla s cieľom poskytnúť vodičovi spätnú väzbu pri rozhodovaní; a posielať riadiace príkazy do podsystémov vozidla na dosiahnutie normálnej jazdy vozidla.
(2) Riadenie siete celého vozidla Ovládač vozidla je jedným z mnohých ovládačov elektrických vozidiel a uzlom v zbernici CAN.Pri správe siete vozidla je ovládač vozidla centrom riadenia informácií, ktorý je zodpovedný za organizáciu a prenos informácií, monitorovanie stavu siete, správu uzlov siete a diagnostiku a spracovanie porúch siete.
(3) Rekuperácia brzdnej energie Dôležitou vlastnosťou čisto elektrických vozidiel, ktorá sa líši od vozidiel so spaľovacím motorom, je schopnosť rekuperovať brzdnú energiu. Dosahuje sa to prevádzkou motora čisto elektrických vozidiel v režime rekuperačného brzdenia. Analýza ovládača vozidla Brzdný zámer vodiča, stav napájacej batérie a informácie o stave hnacieho motora v kombinácii so stratégiou riadenia rekuperácie brzdnej energie posielajú príkazy režimu motora a príkazy krútiaceho momentu do ovládača motora v podmienkach rekuperácie brzdnej energie, takže že pohon Motor pracuje v režime výroby energie a energia získaná elektrickým brzdením je uložená v batérii bez ovplyvnenia brzdného výkonu, aby sa realizovala rekuperácia brzdnej energie.
(4) Riadenie a optimalizácia energie vozidla V čisto elektrických vozidlách napájacia batéria dodáva energiu nielen hnaciemu motoru, ale dodáva energiu aj elektrickému príslušenstvu. Preto, aby sa dosiahol maximálny dojazd, ovládač vozidla bude zodpovedný za napájanie celého vozidla. Energetický manažment na zlepšenie využitia energie.Keď je hodnota SOC batérie relatívne nízka, ovládač vozidla odošle príkazy niektorému elektrickému príslušenstvu, aby obmedzil výstupný výkon elektrického príslušenstva, aby sa zvýšil dojazd.
(5) Monitorovanie a zobrazenie stavu vozidla Informácie, ako je výkon, celkové napätie, napätie článkov, teplota batérie a porucha, a potom tieto informácie v reálnom čase odošlite do systému zobrazenia informácií o vozidle cez zbernicu CAN na zobrazenie.Okrem toho ovládač vozidla pravidelne zisťuje komunikáciu každého modulu na zbernici CAN. Ak zistí, že uzol na zbernici nemôže normálne komunikovať, zobrazí informácie o poruche na informačnom displeji vozidla a prijme primerané opatrenia pre zodpovedajúce núdzové situácie. spracovanie na zamedzenie vzniku extrémnych podmienok, aby vodič mohol priamo a presne získať informácie o aktuálnom prevádzkovom stave vozidla.
(6) Diagnostika a spracovanie porúch Nepretržite monitorujte elektronický riadiaci systém vozidla pre diagnostiku porúch.Indikátor poruchy zobrazuje kategóriu poruchy a niektoré chybové kódy.Podľa obsahu poruchy včas vykonajte príslušné spracovanie bezpečnostnej ochrany.Pri menej závažných poruchách je možné jazdiť nízkou rýchlosťou do neďalekej údržbárskej stanice na údržbu.
(7) Externá správa nabíjania realizuje pripojenie nabíjania, monitoruje proces nabíjania, hlási stav nabíjania a ukončuje nabíjanie.
(8) On-line diagnostika a offline detekcia diagnostického zariadenia je zodpovedná za prepojenie a diagnostickú komunikáciu s externým diagnostickým zariadením a realizuje diagnostické služby UDS vrátane čítania dátových tokov, čítania a vymazávania chybových kódov a ladenia riadiacich portov. .
Na obrázku nižšie je príklad ovládača čisto elektrického vozidla. Určuje zámer vodiča zhromažďovaním riadiacich signálov počas jazdy a nabíjania, spravuje a plánuje elektronické ovládacie zariadenie vozidla cez zbernicu CAN a používa rôzne modely pre rôzne modely. Stratégia riadenia na realizáciu riadenia pohonu vozidla, riadenie optimalizácie energie, riadenie rekuperácie brzdnej energie a riadenie siete.Riadiaca jednotka vozidla využíva technológie ako mikropočítač, inteligentný pohon a zbernicu CAN a má vlastnosti dobrej dynamickej odozvy, vysokej presnosti vzorkovania, silnej odolnosti proti rušeniu a dobrej spoľahlivosti.
Príklad ovládača čisto elektrického vozidla
3. Požiadavky na dizajn ovládača vozidla
Snímače, ktoré priamo vysielajú signály do ovládača vozidla, zahŕňajú snímač plynového pedálu, snímač brzdového pedála a prepínač prevodovky, pričom snímač plynového pedálu a snímač brzdového pedála vydávajú analógové signály a výstupný signál prepínača prevodových stupňov je signál spínača.Riadiaca jednotka vozidla nepriamo riadi činnosť hnacieho motora a nabíjanie a vybíjanie napájacej batérie odosielaním príkazov do riadiacej jednotky motora a systému správy batérie a realizuje zapnutie a vypnutie palubného modulu riadením hlavného relé. .
Podľa zloženia riadiacej siete vozidla a analýzy vstupných a výstupných signálov ovládača vozidla by ovládač vozidla mal spĺňať nasledujúce technické požiadavky.
① Pri navrhovaní hardvérového obvodu by sa malo plne zvážiť jazdné prostredie elektrického vozidla, mala by sa venovať pozornosť elektromagnetickej kompatibilite a mala by sa zlepšiť schopnosť proti rušeniu.Ovládač vozidla by mal mať v softvéri a hardvéri určitú samoochrannú schopnosť, aby sa zabránilo vzniku extrémnych situácií.
② Ovládač vozidla musí mať dostatok I/O rozhraní, aby mohol rýchlo a presne zbierať rôzne vstupné informácie, a aspoň dva A/D konverzné kanály na zhromažďovanie signálov plynového pedálu a signálov brzdového pedála. Digitálny vstupný kanál sa používa na zber signálu prevodovky vozidla a malo by existovať viacero výstupných kanálov signálu pohonu na ovládanie relé vozidla.
③ Ovládač vozidla by mal mať rôzne komunikačné rozhrania. Komunikačné rozhranie CAN sa používa na komunikáciu s ovládačom motora, systémom správy batérie a systémom informačného displeja vozidla. Na komunikáciu s hostiteľským počítačom sa používa komunikačné rozhranie RS232, vyhradené je komunikačné rozhranie RS-485. /422 komunikačné rozhranie, ktoré môže byť kompatibilné so zariadeniami, ktoré nepodporujú komunikáciu CAN, ako sú niektoré modely dotykových obrazoviek automobilov.
④ Za rôznych podmienok na ceste bude auto čeliť rôznym otrasom a vibráciám. Ovládač vozidla by mal mať dobrú odolnosť proti nárazom, aby bola zaistená spoľahlivosť a bezpečnosť vozidla.
Čas uverejnenia: 9. novembra 2022