电动汽车整车控制系统介绍
27174063_纯电动汽车学习入门(九)——整车控制系统(上)
◆文/北京 李玉茂纯电动汽车学习入门(九)——整车控制系统(上)(接上期)一、概述1.整车控制系统整车控制系统(VMS)是电动汽车的神经中枢，承担了各系统的数据交换、信息传递、动力电池能量管理、驾驶人意图解析、安全监控、故障诊断等作用，对电动汽车动力性、经济性、安全性和舒适性等有很大的影响。
整车控制系统分成三大子系统，如图1所示，包括低压电气系统、高压电气系统、网络控制系统。
图中弱电控制部件称作ECU(ECM)，强电控制部件称作控制器。
(1)低压电气系统主要由12V电池、低压线路、点火开关、继电器、电动水泵、电动制动真空泵、电动助力转向器、ICM(组合仪表)等组成。
作用是为各电子控制单元、各高压部件控制器、各12V电动辅助设备供电。
(2)高压电气系统主要由动力电池、驱动电机、MCU(驱动电机控制器)、OBC(车载充电机)、DC/DC变换器、空调压缩机、压缩机控制器、PTC、PTC控制器等组成。
作用是将电能转换成机械能，或者整流、逆变、直流电压变换。
(3)网络控制系统主要由V C U (整车控制单元)、B M S (电池管理系统)、RMS(远程通信终端)、网关、CAN总线等组成。
作用是控制低压电气系统和高压电气系统。
2.整车控制单元(1)VCU基本作用整车控制单元英文缩写VCU，英文全称Vehicle Controller Unit，如图2所示。
VCU是整车控制系统的核心部件，VCU接收加速踏板、制动踏板、车速和剩余电量等信息，通过网络综合控制驱动车所需要的工作部件，属于整个车辆的管理协调型控制部件。
图2 VCU(2)VCU分层管理VCU的组成包括微处理器、电源及保护电路模块、I/O接口图1 整车控制系统和调试模块、A/D模数转换模块、CAN总线通讯模块等，根据信号重要程度和实现次序，运算分为四层，如图3所示。
图3 VCU分为四层运算①数据交换管理层，接收CAN总线信息，对馈入VCU的物理量进行采集处理，并通过CAN总线发送控制指令，通过I/O接口提供对显示单元和继电器等的驱动信号，该层的功能是实现其他功能的基础和前提。
纯电动汽车整车控制器的构成、原理、功能说明
纯电动汽车整车控制器的构成、原理、功能说明整车控制器是电动汽车正常行驶的控制中枢，是整车控制系统的核心部件，是纯电动汽车的正常行驶、再生制动能量回收、故障诊断处理和车辆状态监视等功能的主要控制部件。
整车控制器包括硬件和软件两大组成部分，它的核心软件和程序一般由生产厂商研发，而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱动程序。
现阶段国外对纯电动汽车整车控制器的研究主要集中在以轮毂电机驱动的纯电动汽车。
对于只有一个电机的纯电动汽车通常不配备整车控制器，而是利用电机控制器进行整车控制。
国外很多大企业都能够提供成熟的整车控制器方案，如大陆、博世、德尔福等。
1整车控制器组成与原理纯电动汽车整车控制系统主要分为集中式控制和分布式控制两种方案。
集中式控制系统的基本思想是整车控制器独自完成对输入信号的采集，并根据控制策略对数据进行分析和处理，然后直接对各执行机构发出控制指令，驱动纯电动汽车的正常行驶。
集中式控制系统的优点是处理集中、响应快和成本低；缺点是电路复杂，并且不易散热。
分布式控制系统的基本思想是整车控制器采集一些驾驶员信号，同时通过CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信，电机控制器和电池管理系统分别将各自采集的整车信号通过CAN总线传递给整车控制器。
整车控制器根据整车信息，并结合控制策略对数据进行分析和处理，电机控制器和电池管理系统收到控制指令后，根据电机和电池当前的状态信息，控制电机运转和电池放电。
分布式控制系统的优点是模块化和复杂度低；缺点是成本相对较高。
典型分布式整车控制系统示意图如下图所示，整车控制系统的顶层是整车控制器，整车控制器通过CAN总线接收电机控制器和电池管理系统的信息，并对电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统发送控制指令。
电机控制器和电池管理系统分别负责驱动电机和动力电池组的监控与管理，车载信息显示系统用于显示车辆当前的状态信息等。
典型分布式整车控制系统示意图下图为某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图。
整车控制系统的组成与功能
CAN 总线系统-基础概念
二进制:二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进 制数据是用0和1两个数码来表示的数。
60
00 111100
80
01 010000
CAN 总线组成 CAN 总线 通信节点
硬件
通信节点
软件
数据传输终端
数据传输线
数据传输终端
CAN 总线组成-硬件（导线）
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换——CAN数 据总线
通过该种数据传递形式，所有的信息，不管控制单元的多少和信息 容量的大小，都可以通过这两条数据线进行传递，能大规模的减少 系统的复杂性。
CAN 总线-优点
5 个控制器 10 个连接线
40-60 个控制器... 780-1000 个连接线
二、整车控制器的主要功能： 6. 车辆状态监测和显示 Ø 整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测, 并且将各 个子系统的信息发送给车载信息显示系统, 其过程是通过 传感器和 CAN 总线, 检测车辆状态及其动力系统及相关 电器附件相关各子系统状态信息驱动显示仪表, 将状态信 息和故障诊断信息通过数字仪表显示出来。显示内容包括： 车速、里程、电机的转速、温度、电池的电量、电压、电 流、故障信息等。
为了减少干扰， CAN-Bus的传输线采用双绞线，其绞距为 20mm，截面积为0.35mm2或0.5mm2 。
CAN 总线组成-硬件（导线）
修理要求： 修理时不能有大于50mm的线段不绞合。 修理点之间的距离至少要相隔100 mm，以避免干扰。
CAN 总线组成-硬件（导线信号） 导线上的具体是什么样的电信号呢？
二、整车控制器的主要功能： 4. 制动能量回馈控制 Ø 电动汽车的电机可以工作在再生制动状态，对制动能 量进行回收利用是电动汽车和传统能源汽车的重要区别。 整车控制器根据行驶速度、驾驶员制动意图和动力电池组 状态( 如电池荷电状态SOC 值) 进行综合判断后，对制动 能量回馈进行控制。如果达到回收制动能量的条件，整车 控制器向电机控制单元发送控制指令，使电机工作在发电 状态，将部分制动能量储存在动力电池组中，提高车辆能 量利用效率。
纯电动汽车整车控制器(VCU)详细介绍
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍嘿，伙计们！今天我要给大家讲讲一个非常酷的东西——纯电动汽车整车控制器(VCU)。
别看它是个小小的东西，但它可是电动汽车的大脑，负责控制着整个车辆的运行呢！让我们一起来揭开它神秘的面纱吧！咱们来了解一下什么是VCU。
VCU是英文“Vehicle Control Unit”的缩写，翻译成中文就是“车辆控制单元”。
它是一种专门用于控制电动汽车的电子设备，可以实现对电池管理系统、电机控制系统、辅助系统等多种功能的综合控制。
有了VCU,电动汽车就可以像传统汽车一样行驶了！那么，VCU到底是怎么工作的呢？其实很简单，它就像是一个指挥家，指挥着电动汽车的各个部件协同工作。
当驾驶员踩下油门时，VCU会接收到这个信号，然后通过电池管理系统向电机控制系统发送指令，让电机产生动力；VCU还会根据车辆的速度、加速度等参数，调整能量回收系统的工作状态，确保电池的能量得到最大限度的利用。
接下来，我们再来聊聊VCU的一些重要功能。
首先就是电池管理系统。
这个系统负责监控和管理电动汽车的电池，确保电池在良好的状态下运行。
它可以实时监测电池的剩余电量、充电状态、温度等参数，并根据这些信息制定相应的充放电策略。
这样一来，不仅可以延长电池的使用寿命，还能提高电动汽车的续航里程。
其次就是电机控制系统。
这个系统负责控制电动机的转速和扭矩，从而实现对车辆的驱动。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向电机控制系统发送指令，让电动机产生合适的动力输出。
VCU还会对电机的工作状态进行监控和保护，防止因为过载或故障导致的损坏。
最后就是辅助系统。
这个系统包括了很多辅助功能，比如空调、音响、照明等。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向这些系统发送指令，实现各种功能的切换和调节。
这样一来，即使在没有发动机的情况下，电动汽车也可以享受到舒适便捷的驾驶体验。
VCU是电动汽车的核心部件之一，它的存在使得电动汽车变得更加智能、高效和环保。
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍⼀、国外产品介绍：（1）丰⽥公司整车控制器丰⽥公司整车控制器的原理图如下图所⽰。
该车是后轮驱动，左后轮和右后轮分别由2个轮毂电机驱动。
其整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号，其中驾驶员的操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、换档位置信号和转向⾓度信号，汽车的运动传感器信号包括横摆⾓速度信号、纵向加速信号、横向加速信号和4个车轮的转速信号。
整车控制器将这些信号经过控制策略计算，通过左右2组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。
（2）⽇⽴公司整车控制器⽇⽴公司纯电动汽车整车控制器的原理图如下图所⽰。
图中电动汽车是四轮驱动结构，其中前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动，后轮由⾼速感应电机通过差速器驱动。
整车控制器的控制策略是在不同的⼯况下使⽤不同的电机驱动电动汽车，或者按照⼀定的扭矩分配⽐例，联合使⽤2台电机驱动电动汽车，使系统动⼒传动效率最⼤。
当电动汽车起步或爬坡时，由低速、⼤扭矩永磁同步电机驱动前轮。
当电动汽车⾼速⾏驶时，由⾼速感应电机驱动后轮。
（3）⽇产公司整车控制器⽇产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车，搭载锂离⼦电池，续驶⾥程是160km。
采⽤200V家⽤交流电，⼤约需要8h可以将电池充满；快速充电需要10min，可提供其⾏驶50km的⽤电量。
⽇产聆风LEAF的整车控制器原理图如下图所⽰，它接收来⾃组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电⼦信号，通过⼦控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动⼒电池、太阳能电池、再⽣制动系统。
（4）英飞凌新能源汽车VCU & HCU解决⽅案该控制器可兼容12V及24V两种供电环境，可⽤于新能源乘⽤车、商⽤车电控系统，作为整车控制器或混合动⼒控制器。
该控制器对新能源汽车动⼒链的各个环节进⾏管理、协调和监控，以提⾼整车能量利⽤效率，确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进⾏分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
电动汽车整车控制器原理
电动汽车整车控制器原理概述电动汽车整车控制器是电动汽车的核心控制装置，负责对电动汽车的电池、电机、变速器等关键组件进行控制和协调，以实现电动汽车的各种功能和性能要求。
本文将从整车控制器的工作原理、主要功能以及电动汽车整车控制系统的组成等方面进行介绍。
一、整车控制器的工作原理电动汽车整车控制器的工作原理与传统汽车的发动机控制系统有所不同。
整车控制器通过接收来自车载传感器和控制单元的输入信号，对电池组、电机和变速器等关键组件进行精确的控制和调节。
整车控制器通过对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于最佳状态，延长电池组的寿命。
同时，整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，通过对电机的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。
二、整车控制器的主要功能1. 电池管理：整车控制器可以对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于安全范围内，并延长电池组的使用寿命。
2. 电机控制：整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，并根据车辆的需求对电机进行精确的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。
3. 能量管理：整车控制器可以根据电池组的状态和车辆的需求，对能量的分配和利用进行优化，以提高电动汽车的能源利用效率。
4. 故障诊断：整车控制器可以实时监测车辆的各种参数和状态，并通过故障诊断功能，对车辆的故障进行判断和排除，提高车辆的可靠性和安全性。
5. 通信与互联：整车控制器可以与车载传感器、控制单元和车辆网络进行通信和互联，实现信息的传递和共享，提高车辆的智能化和互联化水平。
三、电动汽车整车控制系统的组成电动汽车整车控制系统由整车控制器、车载传感器、控制单元和车辆网络等多个组成部分组成。
整车控制器作为系统的核心控制装置，负责对车辆的关键组件进行控制和协调。
车载传感器负责对车辆的各种参数和状态进行实时监测和采集。
控制单元负责对采集到的数据进行处理和分析，并生成相应的控制指令。
纯电动汽车整车控制系统原理与检修课件
▲ 课程导读
随着能源以及环境问题的日益严峻,世界上各个汽车生产大国都将把越来越 多的电动汽车投入市场。 电动汽车的一个重要特点就是带有高压动力回路,其工 作回路中的电压甚至可以达到600V 以上。因此在考虑电动汽车给我们带来环保 效益的同时,高压安全问题同样不容忽视。因此,认识高压元器件变得尤为重要。
图 1-1-10 高压配电盒 (北 汽 EV160)
如图1-1-11所示为高压配电盒总成内部机构。
图 1-1-11 高压配电盒总成内部机构 (比 亚迪 E6)
3. 驱动电机+电机控制器
驱动电机系统作为电动汽车三大核心构成之一,是车辆行驶的主要执行机构,其特 性决定了车辆的 主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。电动 汽车驱动电机系统主要由整车控制 器 (VCU)、电机控制器 (MCU)、驱动电机、机械传 动装置和冷却系统等构成。如图1-1-12所示。
如图1-1-16所示
图1-1-17
7. 以北汽为例: 三合一、 四合一
三合一是指由车载充电机、DC-DC、高压控制盒组成。四合一是指由车载充 电机、DC-DC、高压 控制盒、电机控制器组成。如图1-1-18所示。
图 1-1-18 以北汽为例:三合一、四合一
整车高压用电设备:动力电池组、动力电池配电箱、驱动电机控制器、动力电 机、DC-DC、空调驱 动器、压缩机、PTC加热器、高压线束。如图1-1-19所示
任务1 纯电动汽车高压系统的认识
▲ 任务要求
了解纯电动汽车高压系统的各组成部件,认识各高压部件及其作用。
▲ 知识内容
一、 常规能源汽车与纯电动汽车的结构的区别 1. 汽车动力系统 常规能源汽车与新能源汽车的动力系统发生了变化:由四冲程机 械发动机转变成电动机。由此结构也发生了很大的变化。如图1-1-1所示。
新能源汽车技术 第2版 第6章 电动汽车控制系统
整车控制器通过采集加速踏板信号、 制动踏板信号及其他部件信号, 做出相应判断, 控制下层各部件控制器的动作, 通 过 CAN 总线对网络信息进行管理、 调度、 分析和运算, 针对车型的不同配置进行相应的能量管理实现整车驱动控制、 能量优化控制、 制动回馈控制和网络管理等 功能。 在汽车行驶过程中具体执 行的任务包括:
1. CAN 总线结构 CAN 总线采用双线串行通信方式, 通过 CAN 总线、 传感器、 控制器和执行器将串行数据 线连接起来。 CAN 控制器对于 控制单元处理器传送的数据进行处理并发送至 CAN 收发器, 同 时接收 CAN 收发器的数据传送至控制单元处理器; 所有数据 通过 CAN 收发器连接至数据传输 线上。 为减少干扰, 数据传输线多采用双绞线、 同轴电缆或光纤, 分为 CAN-H 和 CAN-L。 其 电压值为镜像关系, 数据通过线轴上的差分电压进行传送。 总线末端接有抑制反射的负载电 阻, 阻值一般为 120Ω, 作 用是阻止数据在传输至终端反射回来时产生反射波而破坏数据。 其 拓扑结构如图 6-3 所示。
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电动汽车整车控制系统介绍本文主要探讨纯电动汽车整车控制系统功能及研发流程。
根据用途,整个电气系统可分为动力系统、能源系统、底盘电子控制系统、照明指示系统、仪表显示系统、辅助系统、整车综合控制系统、空调系统和舒适性安全系统等子系统。
其中很多功能模块都需要和整车综合控制系统相关。
整车电气系统列出如表1所示。
整车综合控制系统根据驾驶员的操作指示(油门、刹车等),综合汽车当前的状态解释出驾驶员的意图,并根据各个单元的当前状态作出最优协调控制。
1 整车控制器系统配置整车控制器与整车其他电气系统连接如图1所示。
整车控制器通过CAN总线与电池ECU、电机ECU、电源分配ECU、ABS系统、中控门锁、仪表显示系统连接。
与其余的电气系统通过IO端口连接(也可使用CAN通讯)。
下面分别对各电气单元的功能要求分别叙述。
1.1 动力系统提供整车的动力输出,其核心是驱动电机和电机驱动ECU电机驱动ECU通过CAN总线与整车综合控制器通讯。
应能提供电机转速、转矩、功率、电压、电流、水温、工作模式等参数。
并应该能接受整车控制器发来的控制命令。
1.2 能源系统包括电池、电池管理单元和电源分配系统与整车控制器通讯的有电池管理ECU和电源分配ECU。
电池管理ECU对电池进行充放电管理及保护。
它应能提供电池组总电压、电流、单体电池电压、温度、剩余电量、电池健康状态、故障类型等信息。
电源分配ECU应能提供各个子电源的电压、电流和工作温度以及故障类型等信息。
1.3 ABS系统应能提供各个车轮的转速、液压系统状态、各个制动阀的状态以及自身的工作状态等信息1.4 中控门锁,应提供各车门状态等信息1.5 仪表显示系统,应向整车控制系统提供所显示信息的全部内容1.6 照明指示系统,可以通过CAN总线来控制,也可以通过IO来指示照明指示系统的运行状态1.7 转向助力、制动助力、变速箱需提供档位位置、液压压力、工作状态等信息可以是简单的开关量也可以用CAN总线通讯。
1.8 驾驶员的油门踏板和制动踏板经信号调理后接入到整车控制器内2 整车控制器详细功能纯电动汽车的整车控制器的主要功能包括:汽车驱动控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视、行车记录等。
整车控制器功能框图如图2所示。
整车控制器通过CAN总线和IO端口来获得如加速踏板开度、电池SOC、车速等信息,并根据这些信息输出不同的控制动作。
下面分别介绍各部分实现的具体功能。
2.1 汽车驱动控制根据司机的驾驶要求、车辆状态等状况,经分析和处理,向电机控制器发出指令,满足驾驶工况要求。
包括启动、前进、倒退、回馈制动、故障检测和处理等工况。
2.2 整车能量优化管理通过对电动汽车的电机驱动系统、电池管理系统、传动系统以及其它车载能源动力系统(如空调)的协调和管理,以获得最佳的能量利用率。
2.3 网络管理整车控制器作为信息控制中心,负责组织信息传输,网络状态监控,网络节点管理等功能,网络故障诊断和处理。
2.4 回馈制动控制根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息,向电机控制器发出制动指令,在不影响原车制动性能的前提下,回收部分能量。
2.5 故障诊断和处理连续监视整车电控系统,进行故障诊断。
存储故障码,供维修时查看。
故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。
根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。
对于不太严重的故障,能做到“跛行回家”。
2.6 车辆状态监测和显示整车控制器通过传感器和CAN总线,检测车辆状态及其各子系统状态信息,驱动显示仪表,将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。
显示内容包括:车速,里程,电机的转速、温度,电池的电量、电压、电流,故障信息等。
2.7 行车记录行车记录记录一段时期内的整车运行数据记录,包括电池电压、电流、SOC、各单元温度、油门踏板/刹车踏板状态、车速等信息。
3 整车控制器研发流程整车控制器的主要功能是根据整车设计要求及选择的各单元总成的性能,采用适当的控制方法,使整车的整体功能/性能达到设计要求,并满足相关国标/行标要求。
因此,整车控制器的功能/性能试验是和整车试验结合在一起的。
而整车试验需经过多种试验方式,因而整车控制系统的试验也需经过多种试验过程。
由于整车性能试验比较耗时耗力,因此有必要在整车道路试验前,尽量进行完备的仿真、测试和试验。
因此,整车控制器研发过程中,仿真和测试是很重要的手段。
整车控制器研发过程可分为参数计算、系统仿真、半实物在环系统仿真、台架及道路试验这四个阶段。
3.1 参数计算参数计算阶段要根据整车设计提出的性能要求及各总成单元的性能,进行验证计算,并选择适当的控制参数及策略,使整车性能达到设计要求。
和整车控制器相关的计算参数包括汽车一般参数、动力性参数、制动性参数。
整车设计总体要求及关键技术涉及的参数参见附录1。
附录1中列出了纯电动汽车整车方案设计中各总成的技术参数。
我们可根据附录1中所列出参数,选择适当的控制策略和控制参数,计算得到整车续行里程、动力特性、爬坡能力、加速能力、制动能力等参数。
3.2 系统建模仿真系统仿真阶段可根据整车各总成建立相应模型,仿真验证参数计算的结果,并优化相关控制策略。
一般EV常采用的仿真软件有Advisor、PSAT等。
仿真软件可以提供如下仿真功能。
3.2.1 道路仿真仿真软件可提供道路循环、多重循环和测试过程三种仿真工况来仿真车辆的性能。
(1)道路循环提供了CYC_ECE、CYC_ FTP和CYC_1015等56种国外标准的道路循环供用户选择,另外提供了行程设计器可以将多达八种不同的道路循环任意组合在一起,综合仿真车辆的性能。
(2)多重循环功能可以用批处理的方式以相同的初始条件,快速计算和保存不同的道路循环情况下的仿真结果,并将它们显示在一起,供用户进行比较。
(3)测试过程包括TEST_CITY_HWY和TEST_FTP等八种标准的测试过程供用户选择仿真。
3.2.2 加速度性能仿真该功能可以仿真以下车辆性能:三组从初速度加速到末速度所需要的最短时间、某一时间段内车辆行驶的最大距离、行驶某一段距离所需要的最短时间、最大加速度和最大速度。
3.2.3 爬坡能力仿真在设置车辆速度、持续时间、质量和多能源动力系统等参数后,可以仿真出车辆在给定速度下的爬坡性能。
3.2.4 参数研究该功能可以选择1～3个部件参数,在三维坐标图上用不同的颜色代表不同数值的方式,来分析这些参数对车辆的能源经济性和环保特性等性能的影响。
3.2.5 计算辅助电器的负荷该功能可以计算车辆上辅助电器的能源消耗。
这些电器设备包括除霜设备、收音机和照明设备等。
用户定义这些设备的电流一电压特性和与道路循环相关联的使用时间等数据后,就可以仿真出辅助电器的负荷。
3.2.6 交互式仿真该功能由系统控制、车辆控制与显示和仿真输出三部分组成,它支持实时地输入道路循环和动态显示每个仿真计算步长的结果。
系统控制部分负责控制仿真速度和动态输入当前仿真时间步长的道路循环,它包括请求速度和坡度。
车辆控制与显示部分模拟显示出车辆内部发动机转速表、车辆速度表、燃油表、能源储存系统的SOC表、加速踏板和换挡开关等仪表和控制开关的动态变化,用可视化的形式输出仿真结果。
3.3 半实物在环系统仿真仿真技术是研究整车控制器的重要手段。
但是,采用计算机仿真很难准确地反映实际情况,但随着计算机技术的高速发展和车辆动力学模型的不断完善,混合仿真技术已逐渐成为整车控制器开发的重要手段。
这种技术是一种实时仿真技术,它把部分实际产品利用计算机接口嵌入到软件环境中去,并要求系统的软件和硬件都要实时运行,从而模拟整个系统的运行状态。
对电动汽车整车控制器进行半实物在环仿真,以模拟汽车驾驶环境为基础,通过模拟驾驶台,可以进行电动汽车的主要驾驶操作,并可得到车辆的主要响应信息。
它可完成整车控制器软件调试、策略研究和功能测试等功能。
其中软件调试要达到评估整车控制器的整车控制与调度的管理能力的目的,策略研究则要对主控制系统的策略可行性以及实用性提出意见。
半实物在环系统仿真系统构成如图3所示。
3.4 台架及道路试验试验是控制系统开发的重要手段,对于整车控制器必须进行完备的实验。
一般试验分为台架试验和道路试验。
为了保证上车之后的安全可靠,同时也可以避免上车调试的诸多不便,在上车调试之前,有必要进行台架试验。
在保证各种控制逻辑和故障处理的正确性,优化整个控制系统和控制参数,以求达到提高整车的能量利用率的结果。
台架试验结束后可进行整车道路试验。
3.4.1 台架试验台架试验系统主要由整车控制器、电机、电机控制器、电池、电池管理系统等组成。
电机和1台电力测功机相连,能实现对电机扭矩的测量和倒拖电机以实现回馈制动。
电机控制器控制电机的一切操作,并管理电机的冷却风扇。
电池管理系统负责对电池状态的监视和管理。
整车控制器负责协调整车电器状态和电机扭矩的分配。
测功机可以根据试验要求对电机施加不同的扭矩,从而可以进行各种功能测试和路况模拟测试。
3.4.2 道路试验尽管台架试验可模拟道路情况,但台架不能完全代替道路的实际情况。
为了真正检验动力系统的在实际道路上的性能,需要进行实际道路试验。
在实际的道路试验中,根据试验效果,可对驱动策略参数、制动回馈策略参数、能量管理策略参数以及CAN通讯调度参数等进行优化匹配。
3.4.3 车载监控及标定系统为了配合台架及道路试验,需要一套车载监控及标定系统,来完成对整车实时监控及在线数据匹配标定功能。
其主要功能包括:(1)可以实时显示CAN总线上全部的通信内容,并依据应用协议进行解释,通过CAN总线可以监控车辆系统的全部信息。
(2)查看CAN总线网络的通信状况,包括网络负载情况、网络故障显示等。
(3)可以不丢帧地将CAN总线上的全部通信消息记录于硬盘。
(4)可以按实际运行状态,以文本和图形方式,回放所记录的CAN 总线通信全过程,回放车辆和试验操作的全过程。
(5)可在线修改动力总成控制器中主要控制参数,进行系统匹配标定研究。
4 结语综上所述,整车控制器与整车选型设计密切相关,根据不同车型,整车控制器需调整不同的控制参数及控制策略。
要点总结如下。
(1)整车控制器是整车设计的一部分,必须根据整车性能要求和选用的各总成单元性能进行参数匹配,使整车整体性能达到设计要求。
(2)为满足国标/行标,整车需进行道路试验。
道路试验需要消耗大量的时间和费用,因此为加快研发速度、规避研发风险及降低研发费用,有必要采取系统仿真技术、半实物仿真或台架试验。
根据实际条件,可选择不同的试验手段。
应在道路试验前,尽量做出完备的测试。
(3)整车道路试验需要一套车载监控及标定系统。
在道路试验中需对控制参数和策略进行优化。