Fordonskontrollern innehåller två huvudkomponenter, hårdvara och mjukvara.Dess kärnmjukvara och program utvecklas i allmänhet av tillverkare, medan leverantörer av bildelar kan tillhandahålla hårdvara för fordonskontroller och underliggande drivrutiner.I detta skede fokuserar utländsk forskning om fordonskontroller för rena elfordon huvudsakligen på rena elfordon som drivs av in-wheelmotorer.För rena elfordon med endast en motor är den vanligtvis inte utrustad med fordonsstyrning utan motorstyrningen används för att styra fordonet.Många stora utländska företag kan tillhandahålla mogna fordonskontrolllösningar, som Continental, Bosch, Delphi, etc.
1. Fordonskontrollantens sammansättning och princip
Fordonskontrollsystemet för rena elfordon är huvudsakligen uppdelat i två system: centraliserad kontroll och distribuerad kontroll.
Grundidén med det centraliserade styrsystemet är att fordonsstyrenheten slutför insamlingen av insignaler ensam, analyserar och bearbetar data enligt styrstrategin och sedan direkt utfärdar styrkommandon till varje ställdon för att driva den normala körningen av ren elbil.Fördelarna med det centraliserade styrsystemet är centraliserad bearbetning, snabb respons och låg kostnad;nackdelen är att kretsen är komplicerad och det är inte lätt att avleda värme.
Grundidén med det distribuerade styrsystemet är att fordonsstyrenheten samlar in några förarsignaler och kommunicerar med motorstyrningen och batterihanteringssystemet via CAN-bussen.Motorstyrningen respektive batterihanteringssystemet samlar in fordonssignalerna via CAN-bussen.skickas till fordonskontrollanten.Fordonskontrollanten analyserar och bearbetar data enligt fordonsinformationen och kombinerat med kontrollstrategin.Efter att motorstyrningen och batterihanteringssystemet tagit emot styrkommandot, styr de motordriften och batteriurladdningen enligt motorns och batteriets aktuella tillståndsinformation.Fördelarna med distribuerade styrsystem är modularitet och låg komplexitet;nackdelen är relativt höga kostnader.
Det schematiska diagrammet för ett typiskt distribuerat fordonskontrollsystem visas i figuren nedan.Det översta lagret av fordonskontrollsystemet är fordonsstyrenheten.Fordonsstyrenheten tar emot information om motorstyrningen och batterihanteringssystemet via CAN-bussen och ger information till motorstyrningen och batteriet.Hanteringssystemet och informationsdisplayen i fordonet skickar kontrollkommandon.Motorstyrningen och batterihanteringssystemet ansvarar för övervakningen och hanteringen av drivmotorn respektive kraftbatterietpack, och det inbyggda informationsdisplaysystemet används för att visa aktuell statusinformation för fordonet.
Schematiskt diagram av ett typiskt distribuerat fordonskontrollsystem
Figuren nedan visar sammansättningsprincipen för den rena elfordonsstyrenheten som utvecklats av ett företag.Hårdvarukretsen för fordonsstyrenheten inkluderar moduler som mikrokontroller, switchkvantitetskonditionering, analog kvantitetskonditionering, relädrift, höghastighets CAN-bussgränssnitt och kraftbatteri.
Schematiskt diagram över sammansättningen av den rena elfordonsstyrenheten utvecklad av ett företag
(1) Mikrokontrollermodul Mikrokontrollermodulen är kärnan i fordonskontrollern.Med tanke på funktionen hos den rena elfordonsstyrenheten och den yttre miljön för dess drift, bör mikrokontrollermodulen ha höghastighetsdatabearbetningsprestanda, rik. Hårdvarugränssnittets egenskaper, låg kostnad och hög tillförlitlighet.
(2) Omkopplarkvantitetskonditioneringsmodul Switchkvantitetskonditioneringsmodulen används för nivåomvandling och formning av switchingångsmängden, vars ena ände är ansluten till ett flertal switchkvantitetssensorer, och den andra änden är ansluten till mikrokontrollern.
(3) Analog konditioneringsmodul Den analoga konditioneringsmodulen används för att samla in de analoga signalerna från gaspedalen och bromspedalen och skicka dem till mikrokontrollern.
(4) Relädrivningsmodul Relädrivningsmodulen används för att driva ett flertal reläer, vars ena ände är ansluten till en mikrokontroller via en optoelektronisk isolator och den andra änden är ansluten till ett flertal reläer.
(5) Höghastighets CAN-buss-gränssnittsmodul Höghastighets-CAN-bussgränssnittsmodulen används för att tillhandahålla ett höghastighets CAN-bussgränssnitt, vars ena ände är ansluten till mikrokontrollern via en optoelektronisk isolator och den andra änden är ansluten till systemets höghastighets CAN-bussen.
(6) Strömförsörjningsmodul Strömförsörjningsmodulen tillhandahåller isolerad strömförsörjning för mikroprocessorn och varje ingångs- och utgångsmodul, övervakar batterispänningen och är ansluten till mikrokontrollern.
Fordonskontrollern hanterar, koordinerar och övervakar alla aspekter av elfordonets kraftkedja för att förbättra fordonets energiutnyttjandeeffektivitet och säkerställa säkerhet och tillförlitlighet.Fordonsstyrenheten samlar in förarens körsignal, erhåller relevant information om drivmotorn och kraftbatterisystemet genom CAN-bussen, analyserar och beräknar, och ger motorstyrningen och batterihanteringsinstruktioner genom CAN-bussen för att realisera fordonets körstyrning och energioptimeringskontroll.och bromsenergiåtervinningskontroll.Fordonskontrollern har också en omfattande instrumentgränssnittsfunktion, som kan visa fordonsstatusinformation;den har fullständiga feldiagnos- och bearbetningsfunktioner;den har funktioner för fordonsgateway och nätverkshantering.
2. Grundläggande funktioner för fordonsstyrenheten
Fordonsstyrenheten samlar in körinformation såsom gaspedalsignal, bromspedalsignal och växlingssignal, och tar samtidigt emot data som skickas av motorstyrningen och batterihanteringssystemet på CAN-bussen, och analyserar informationen i kombination med fordonets styrstrategi. och omdöme, extrahera förarens köravsikt och information om fordonets körtillstånd, och slutligen skicka ut kommandon genom CAN-bussen för att kontrollera arbetet för varje komponentstyrenhet för att säkerställa normal körning av fordonet.Fordonets styrenhet bör ha följande grundläggande funktioner.
(1) Funktionen att styra fordonets körning. Elfordonets drivmotor måste avge driv- eller bromsmomentet enligt förarens avsikt.När föraren trycker ned gaspedalen eller bromspedalen måste drivmotorn avge en viss drivkraft eller regenerativ bromskraft.Ju större pedalöppning, desto större uteffekt från drivmotorn.Därför bör fordonskontrollanten rimligen förklara förarens funktion;ta emot återkopplingsinformation från fordonets delsystem för att ge föraren beslutsfattande feedback;och skicka kontrollkommandon till fordonets delsystem för att uppnå normal körning av fordonet.
(2) Nätverkshantering av hela fordonet Fordonskontrollern är en av de många kontrollerna för elfordon och en nod i CAN-bussen.I fordonsnätverkshantering är fordonsstyrenheten centrum för informationskontroll, ansvarig för informationsorganisation och överföring, nätverksstatusövervakning, nätverksnodhantering och nätverksfeldiagnos och -bearbetning.
(3) Återvinning av bromsenergi Den viktiga egenskapen hos rena elfordon som skiljer sig från fordon med förbränningsmotorer är att de kan återvinna bromsenergi.Detta uppnås genom att driva motorn på rena elfordon i ett regenerativt bromsläge.Analysen av fordonsstyrenheten Förarens bromsavsikt, batteripaketets status och information om körmotorns status, i kombination med styrstrategin för bromsenergiåtervinning, skickar motorlägeskommandon och vridmomentkommandon till motorstyrenheten under förhållanden för återvinning av bromsenergi, så att frekvensomriktaren Motorn arbetar i kraftgenereringsläge och energin som återvinns av den elektriska bromsningen lagras i kraftbatteripaketet utan att bromsprestanda påverkas, för att realisera återvinningen av bromsenergin.
(4) Energihantering och optimering av fordon I rena elfordon levererar kraftbatteriet inte bara ström till drivmotorn, utan också ström till de elektriska tillbehören.Därför, för att få maximal körräckvidd, kommer fordonskontrollanten att ansvara för hela fordonets strömförsörjning.Energihushållning för att förbättra energianvändningen.När batteriets SOC-värde är relativt lågt kommer fordonsstyrenheten att skicka kommandon till vissa elektriska tillbehör för att begränsa uteffekten för de elektriska tillbehören för att öka körräckvidden.
(5) Övervakning och visning av fordonsstatus Information som effekt, total spänning, cellspänning, batteritemperatur och fel, och skicka sedan denna realtidsinformation till fordonets informationsdisplaysystem via CAN-bussen för visning.Dessutom upptäcker fordonsstyrenheten regelbundet kommunikationen för varje modul på CAN-bussen.Om den upptäcker att en nod på bussen inte kan kommunicera normalt kommer den att visa felinformationen på fordonets informationsdisplay och vidta rimliga åtgärder för motsvarande nödsituationer.bearbetning för att förhindra uppkomsten av extrema förhållanden, så att föraren direkt och exakt kan få fordonets aktuella drifttillståndsinformation.
(6) Feldiagnos och felbehandling Övervaka kontinuerligt fordonets elektroniska styrsystem för feldiagnos.Felindikatorn indikerar felkategorin och några felkoder.Enligt felinnehållet, genomför motsvarande säkerhetsskyddsbehandling i tid.För mindre allvarliga fel är det möjligt att köra med låg hastighet till en närliggande underhållsstation för underhåll.
(7) Den externa laddningshanteringen inser anslutningen av laddning, övervakar laddningsprocessen, rapporterar laddningsstatus och avslutar laddningen.
(8) Online-diagnos och offline-detektering av diagnostisk utrustning ansvarar för anslutning och diagnostisk kommunikation med extern diagnostisk utrustning, och realiserar UDS-diagnostjänster, inklusive läsning av dataströmmar, läsning och rensning av felkoder och felsökning av kontrollportar .
Bilden nedan är ett exempel på en ren elfordonskontroller.Den bestämmer förarens avsikt genom att samla in styrsignaler under körning och laddning, hanterar och schemalägger fordonets elektroniska styrutrustning genom CAN-bussen och använder olika modeller för olika modeller.Styrstrategi för att förverkliga fordonsstyrning, energioptimeringskontroll, kontroll av återvinning av bromsenergi och nätverkshantering.Fordonskontrollern antar teknologier som mikrodator, intelligent kraftdrift och CAN-buss, och har egenskaperna för god dynamisk respons, hög samplingsnoggrannhet, stark anti-interferensförmåga och god tillförlitlighet.
Exempel på rena elfordonskontroller
3. Designkrav för fordonskontroller
Sensorer som direkt skickar signaler till fordonskontrollern inkluderar gaspedalsensor, bromspedalsensor och växelomkopplare, där gaspedalsensorn och bromspedalsensorn matar ut analoga signaler, och utsignalen från växelomkopplaren är en switchsignal.Fordonsstyrenheten styr indirekt driften av drivmotorn och laddning och urladdning av kraftbatteriet genom att skicka kommandon till motorstyrningen och batterihanteringssystemet, och realiserar på- och avstängning av den inbyggda modulen genom att styra huvudreläet .
Enligt sammansättningen av fordonskontrollnätverket och analysen av in- och utsignalerna från fordonsstyrenheten, bör fordonsstyrenheten uppfylla följande tekniska krav.
① Vid utformningen av hårdvarukretsen bör körmiljön för det elektriska fordonet beaktas fullt ut, elektromagnetisk kompatibilitet bör uppmärksammas och anti-interferensförmågan bör förbättras.Fordonskontrollanten bör ha en viss självskyddsförmåga i mjukvara och hårdvara för att förhindra att extrema situationer uppstår.
② Fordonsstyrenheten måste ha tillräckligt med I/O-gränssnitt för att snabbt och exakt kunna samla in olika indata, och minst två A/D-konverteringskanaler för att samla in gaspedalsignaler och bromspedalsignaler.En digital ingångskanal används för att samla in fordonets växelsignal, och det bör finnas flera utgångskanaler för drivsignaler för att driva fordonsreläet.
③ Fordonets styrenhet bör ha en mängd olika kommunikationsgränssnitt.CAN-kommunikationsgränssnittet används för att kommunicera med motorstyrningen, batterihanteringssystemet och fordonsinformationsdisplaysystemet.RS232-kommunikationsgränssnittet används för att kommunicera med värddatorn, och ett RS-485-kommunikationsgränssnitt är reserverat./422 kommunikationsgränssnitt, som kan vara kompatibelt med enheter som inte stöder CAN-kommunikation, till exempel vissa modeller av bilpekskärmar.
④ Under olika vägförhållanden kommer bilen att stöta på olika stötar och vibrationer.Fordonets styrenhet bör ha bra stöttålighet för att säkerställa bilens tillförlitlighet och säkerhet.
Posttid: 2022-nov-09