Контроллер автомобиля состоит из двух основных компонентов: аппаратного и программного обеспечения.Его основное программное обеспечение и программы обычно разрабатываются производителями, а поставщики автозапчастей могут предоставить аппаратное обеспечение контроллера транспортного средства и базовые драйверы.На данном этапе зарубежные исследования в области контроллеров чисто электромобилей в основном сосредоточены на чисто электромобилях с приводом от колес.моторы.Чистые электромобили только с одним двигателем обычно не оснащены контроллером транспортного средства, но для управления транспортным средством используется контроллер двигателя.Многие крупные иностранные компании могут предоставить зрелые решения для управления транспортными средствами, такие как Continental, Bosch, Delphi и т. д.
1. Состав и принцип работы контроллера автомобиля
Система управления электромобилем в основном разделена на две схемы: централизованное управление и распределенное управление.
Основная идея централизованной системы управления заключается в том, что контроллер транспортного средства самостоятельно осуществляет сбор входных сигналов, анализирует и обрабатывает данные в соответствии со стратегией управления, а затем напрямую выдает команды управления каждому исполнительному устройству для обеспечения нормального вождения автомобиля. чистый электромобиль.Преимуществами централизованной системы управления являются централизованная обработка, быстрое реагирование и низкая стоимость;недостатком является то, что схема сложна и отводить тепло нелегко.
Основная идея распределенной системы управления заключается в том, что контроллер автомобиля собирает некоторые сигналы водителя и связывается с контроллером двигателя и системой управления аккумулятором через шину CAN.Контроллер двигателя и система управления аккумулятором соответственно собирают сигналы автомобиля через шину CAN.передан диспетчеру транспортного средства.Контроллер транспортного средства анализирует и обрабатывает данные в соответствии с информацией об автомобиле и в сочетании со стратегией управления.После того, как контроллер двигателя и система управления аккумулятором получают команду управления, они управляют работой двигателя и разрядкой аккумулятора в соответствии с информацией о текущем состоянии двигателя и аккумулятора.Преимуществами распределенных систем управления являются модульность и низкая сложность;Недостатком является относительно высокая стоимость.
Принципиальная схема типовой распределенной системы управления транспортным средством представлена на рисунке ниже.Верхним уровнем системы управления транспортным средством является контроллер транспортного средства.Контроллер автомобиля получает информацию от контроллера двигателя и системы управления аккумулятором через шину CAN и передает информацию контроллеру двигателя и аккумулятору.Система управления и система отображения бортовой информации посылают команды управления.Контроллер двигателя и система управления аккумулятором отвечают соответственно за мониторинг и управление приводным двигателем и силовой батареей.пакет, а бортовая система отображения информации используется для отображения информации о текущем состоянии автомобиля.
Принципиальная схема типовой распределенной системы управления транспортным средством
На рисунке ниже показан принцип построения чистого контроллера электромобиля, разработанного компанией.Аппаратная схема контроллера автомобиля включает в себя такие модули, как микроконтроллер, устройство формирования количества переключателей, устройство формирования аналогового количества, релейный привод, высокоскоростной интерфейс шины CAN и аккумуляторная батарея..
Принципиальная схема состава контроллера чистого электромобиля, разработанного компанией
(1) Модуль микроконтроллера Модуль микроконтроллера является ядром контроллера автомобиля.Учитывая функцию чистого контроллера электромобиля и внешнюю среду его работы, модуль микроконтроллера должен иметь высокоскоростную обработку данных, богатые характеристики аппаратного интерфейса, низкую стоимость и высокую надежность.
(2) Модуль формирования количества переключений Модуль формирования количества переключений используется для преобразования уровня и формирования входной величины переключения, один конец которого соединен с множеством датчиков количества переключений., а другой конец подключен к микроконтроллеру.
(3) Модуль аналогового преобразования Модуль аналогового преобразования используется для сбора аналоговых сигналов педали акселератора и педали тормоза и отправки их в микроконтроллер.
(4) Модуль управления реле Модуль управления реле используется для управления множеством реле, один конец которого подключен к микроконтроллеру через оптоэлектронный изолятор, а другой конец подключен к множеству реле.
(5) Модуль интерфейса высокоскоростной шины CAN. Модуль интерфейса высокоскоростной шины CAN используется для обеспечения высокоскоростного интерфейса шины CAN, один конец которого подключен к микроконтроллеру через оптоэлектронный изолятор, а другой конец подключен. к системной высокоскоростной CAN-шине.
(6) Модуль питания Модуль питания обеспечивает изолированное питание микропроцессора и каждого модуля ввода и вывода, контролирует напряжение батареи и подключается к микроконтроллеру.
Контроллер транспортного средства управляет, координирует и контролирует все аспекты энергетической цепи электромобиля, чтобы повысить эффективность использования энергии транспортного средства и обеспечить безопасность и надежность.Контроллер транспортного средства собирает сигнал движения водителя, получает соответствующую информацию о приводном двигателе и системе аккумуляторной батареи через шину CAN, анализирует и вычисляет, а также дает инструкции по управлению двигателем и аккумулятором через шину CAN для реализации управления движением автомобиля и контроль оптимизации энергопотребления.и управление рекуперацией энергии торможения.Контроллер транспортного средства также имеет комплексную функцию интерфейса прибора, которая может отображать информацию о состоянии транспортного средства;он имеет полную диагностику неисправностей и функции обработки;он имеет шлюз транспортного средства и функции управления сетью.
2. Основные функции контроллера автомобиля
Контроллер транспортного средства собирает информацию о вождении, такую как сигнал педали акселератора, сигнал педали тормоза и сигнал переключения передач, и одновременно получает данные, отправленные контроллером двигателя и системой управления аккумулятором по шине CAN, и анализирует информацию в сочетании со стратегией управления транспортным средством. и суждение, извлекают информацию о намерении водителя вождения и состоянии транспортного средства и, наконец, отправляют команды через шину CAN для управления работой каждого компонента контроллера, чтобы обеспечить нормальное вождение транспортного средства.Контроллер транспортного средства должен иметь следующие основные функции.
(1) Функция управления движением транспортного средства. Приводной двигатель электромобиля должен выдавать крутящий момент или тормозной момент в соответствии с намерением водителя.Когда водитель нажимает педаль акселератора или педаль тормоза, приводной двигатель должен выдавать определенную мощность движения или мощность рекуперативного торможения.Чем больше открытие педали, тем больше выходная мощность приводного двигателя.Поэтому контролер транспортного средства должен разумно объяснять действия водителя;получать информацию обратной связи от подсистем транспортного средства для обеспечения обратной связи для принятия решений водителем;и отправлять команды управления подсистемам транспортного средства для достижения нормального вождения транспортного средства.
(2) Сетевое управление всем транспортным средством. Контроллер транспортного средства является одним из многих контроллеров электромобилей и узлом шины CAN.При управлении сетью транспортного средства контроллер транспортного средства является центром управления информацией, отвечающим за организацию и передачу информации, мониторинг состояния сети, управление сетевыми узлами, а также диагностику и обработку неисправностей сети.
(3) Рекуперация энергии торможения Важной особенностью электромобилей, отличающей их от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, является то, что они могут рекуперировать энергию торможения.Это достигается за счет работы двигателя чисто электромобилей в режиме рекуперативного торможения.Анализ контроллера транспортного средства. Намерение водителя на торможение, состояние аккумуляторной батареи и информация о состоянии приводного двигателя в сочетании со стратегией управления рекуперацией энергии торможения отправляют команды режима двигателя и команды крутящего момента на контроллер двигателя в условиях восстановления энергии торможения, поэтому что привод Двигатель работает в режиме выработки электроэнергии, а энергия, восстановленная при электрическом торможении, сохраняется в аккумуляторной батарее, не влияя на эффективность торможения, чтобы реализовать рекуперацию энергии торможения.
(4) Управление энергопотреблением и оптимизация транспортного средства. В чисто электрических транспортных средствах аккумуляторная батарея не только обеспечивает питание приводного двигателя, но также обеспечивает питание электрических аксессуаров.Таким образом, чтобы получить максимальный запас хода, контроллер автомобиля будет отвечать за электропитание всего автомобиля.Управление энергопотреблением для улучшения использования энергии.Когда значение SOC батареи относительно низкое, контроллер автомобиля отправляет команды некоторым электрооборудованию, чтобы ограничить выходную мощность электрических аксессуаров и увеличить запас хода.
(5) Мониторинг и отображение информации о состоянии транспортного средства, такой как мощность, общее напряжение, напряжение элемента, температура аккумулятора и неисправность, а затем отправка этой информации в реальном времени в систему отображения информации о транспортном средстве через шину CAN для отображения.Кроме того, контроллер автомобиля регулярно обнаруживает связь каждого модуля по шине CAN.Если он обнаружит, что узел на шине не может нормально обмениваться данными, он отобразит информацию о неисправности в системе отображения информации о транспортном средстве и примет разумные меры для соответствующих аварийных ситуаций.обработка для предотвращения возникновения экстремальных условий, чтобы водитель мог напрямую и точно получать информацию о текущем рабочем состоянии транспортного средства.
(6) Диагностика и обработка неисправностей Постоянно контролируйте электронную систему управления автомобилем на предмет диагностики неисправностей.Индикатор неисправности указывает категорию неисправности и некоторые коды неисправностей.В зависимости от содержания неисправности своевременно выполняйте соответствующую обработку по обеспечению безопасности.При менее серьезных неисправностях можно на низкой скорости проехать на ближайшую станцию технического обслуживания для проведения технического обслуживания.
(7) Внешнее управление зарядкой реализует подключение зарядки, контролирует процесс зарядки, сообщает о состоянии зарядки и завершает зарядку.
(8) Онлайн-диагностика и автономное обнаружение диагностического оборудования отвечают за подключение и диагностическую связь с внешним диагностическим оборудованием и реализуют диагностические услуги UDS, включая чтение потоков данных, считывание и очистку кодов неисправностей, а также отладку портов управления. .
На рисунке ниже показан пример контроллера электромобиля.Он определяет намерение водителя, собирая управляющие сигналы во время вождения и зарядки, управляет и планирует работу электронного оборудования управления автомобилем через шину CAN и использует разные модели для разных моделей.Стратегия управления для реализации управления движением транспортного средства, управления оптимизацией энергопотребления, управления рекуперацией энергии торможения и управления сетью.Контроллер транспортного средства использует такие технологии, как микрокомпьютер, интеллектуальный силовой привод и шина CAN, и обладает характеристиками хорошего динамического отклика, высокой точности выборки, сильной защиты от помех и хорошей надежности.
Пример контроллера чистого электромобиля
3. Требования к конструкции контроллера транспортного средства
Датчики, которые непосредственно отправляют сигналы на контроллер транспортного средства, включают в себя датчик педали акселератора, датчик педали тормоза и переключатель переключения передач, при этом датчик педали акселератора и датчик педали тормоза выдают аналоговые сигналы, а выходной сигнал переключателя передач является сигналом переключения.Контроллер автомобиля косвенно управляет работой приводного двигателя, а также зарядкой и разрядкой силового аккумулятора, отправляя команды контроллеру двигателя и системе управления аккумулятором, а также реализует включение-выключение бортового модуля, управляя главным реле. .
Согласно составу сети управления транспортным средством и анализу входных и выходных сигналов контроллера транспортного средства, контроллер транспортного средства должен соответствовать следующим техническим требованиям.
① При проектировании аппаратной схемы следует полностью учитывать условия вождения электромобиля, уделять внимание электромагнитной совместимости и улучшать помехоустойчивость.Контроллер транспортного средства должен обладать определенной способностью самозащиты в программном и аппаратном обеспечении для предотвращения возникновения экстремальных ситуаций.
② Контроллер транспортного средства должен иметь достаточное количество интерфейсов ввода-вывода, чтобы иметь возможность быстро и точно собирать различную входную информацию, а также как минимум два канала аналого-цифрового преобразования для сбора сигналов педали акселератора и сигналов педали тормоза.Цифровой входной канал используется для сбора сигнала передачи транспортного средства, и должно быть несколько выходных каналов сигнала силового привода для управления реле транспортного средства.
③ Контроллер транспортного средства должен иметь различные интерфейсы связи.Интерфейс связи CAN используется для связи с контроллером двигателя, системой управления аккумулятором и системой отображения информации автомобиля.Интерфейс связи RS232 используется для связи с главным компьютером, а интерфейс связи RS-485 зарезервирован./422 интерфейс связи, который может быть совместим с устройствами, не поддерживающими связь CAN, например, с некоторыми моделями автомобильных сенсорных экранов.
④ В различных дорожных условиях автомобиль будет подвергаться различным ударам и вибрациям.Контроллер транспортного средства должен иметь хорошую ударопрочность, чтобы обеспечить надежность и безопасность автомобиля.
Время публикации: 9 ноября 2022 г.