整車控制系統(tǒng)、整車控制器

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1、整車控制系統(tǒng)電動汽車動力系統(tǒng)各零部件的工作都是由整車控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)?！　?對純電動汽車而言，電動機驅動和制動能量回收的最大功率都受到電池放電／充電能力的制約?！　旌先剂想姵剞I車和燃料電池大巴而言，由于其具有兩個或兩個以上的動力源，增加了系統(tǒng)設計和控制的靈活性，使汽車可以在多種模式下工作適應不同工況下的需求，獲得比傳統(tǒng)汽車更好的燃料電池性能，降低了有害物的排放，減小對環(huán)境的污染和危害，從而達到環(huán)保和節(jié)能的雙重標準?！　∈紫纫槍o定的車輛和參數(shù)的條件，選擇合適的動力系統(tǒng)構型，完成動力?系統(tǒng)的參數(shù)匹配和優(yōu)化。在此基礎上，建

2、立整車控制系統(tǒng)來協(xié)調(diào)汽車工作模式的切換和多個動力源／能量源之間的功率／能量流的在線優(yōu)化控制。　　整車控制系統(tǒng)由整車控制器、通信系統(tǒng)、零部件控制器以及駕駛員操縱系統(tǒng)構成，其主要功能是根據(jù)駕駛員的操作和當前的整車和零部件工作狀況，在保證安全和動力性的前提下，選擇盡可能優(yōu)化的工作模式和能量分配比例，以達到最佳的燃料經(jīng)濟性和排放指標。　　(1)整車控制系統(tǒng)及功能分析　　1)控制對象：電動汽車驅動系統(tǒng)包括幾種不同的能量和儲能元件（燃料電池，內(nèi)燃機或其他熱機，動力電池和／或超級電容），在實際工作過程中包括了化學能、電能和機械能之間的轉

3、化?！　‰妱悠噭恿ο到y(tǒng)能流圖如圖5—6所示?！　?)整車控制系統(tǒng)結構：電動汽車動力系統(tǒng)的部件都有自己的控制器，為分布式分層控制提供了基礎。分布式分層控制可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的拓撲分離和功能分離。拓撲分離使得物理結構上各個子系統(tǒng)控制系統(tǒng)分布在不同位置上，從而減少了電磁干擾，功能分離使得各個子部件完成相對獨立的功能，從而可以減少子部件的相互影響并提高了容錯能力?！　‰妱悠嚪謱咏Y構控制系統(tǒng)如圖5-7所示。最底層是執(zhí)行層，由部件控制器和一些執(zhí)行單元組成，其任務是正確執(zhí)行中間層發(fā)送的指令，這些指令通過CAN總線進行交互，并且有一定的

4、自適應和極限保護功能；中間層是協(xié)調(diào)層，也就是整車控制器(VMS)，它的主要任務一方面根據(jù)駕駛員的各種操作和汽車當前的狀態(tài)解釋駕駛員的意圖，另一方面根據(jù)執(zhí)行層的當前狀態(tài)，做出最優(yōu)的協(xié)調(diào)控制；最高層是組織層，由駕駛員或者制動駕駛儀來實現(xiàn)車輛控制的閉環(huán)。　　3)整車控制系統(tǒng)對車輛性能的影響主要有三個方面：　?、賱恿π院徒?jīng)濟性：整車控制器決定發(fā)動機和電動機轉矩的輸出，直接關系到汽車動力性能，影響駕駛員的操縱感覺；燃料電池轎車和大巴有兩個或兩個以上的能量來源，在汽車實際行使過程中，整車控制器實施控制能量源之間的能量分配，從而實現(xiàn)整車

5、能量的優(yōu)化，獲得較高的經(jīng)濟性?！　、诎踩裕喝剂想姵剞I車和大巴上包括氫氣瓶，動力電池等能量儲存單元和動力總線，電動汽車電機及其控制器等強電環(huán)節(jié)，除了原有的車輛安全性問題（如制動和操作穩(wěn)定性）之外，還增加了高壓電安全和氫安全等新的安全隱患。整車控制器必須從整車的角度及時檢測個部件的工作狀態(tài)，并對可能出現(xiàn)的危險進行及時處理，以保證成員和車輛的安全?！　、垴{駛舒適性及整車的協(xié)調(diào)控制：采用整車控制器管理汽車上的各部件工作，可以整合汽車上各項功能，如自動巡航、ABS、自動換檔等，實現(xiàn)信息共享???和全局控制，改善駕駛舒適性。整車控制

6、器根據(jù)駕駛員操作信號進行駕駛意圖解釋，根據(jù)各個部件和整車工作的狀態(tài)進行整車安全管理和能量分配決策，通過CAN總線向部件ECU發(fā)送命令，并通過硬件資源驅動整車安全操作和儀表顯示?！　‰妱悠囌嚳刂葡到y(tǒng)如圖5-8所示：　　(2)整車控制器　　1)整車控制器功能：整車控制器是控制系統(tǒng)的核心，承擔了數(shù)據(jù)交換、安全管理和能量分配的任務。根據(jù)重要程度和實現(xiàn)次序，其功能劃分如下。　　①數(shù)據(jù)交互管理：整車控制器要實時采集駕駛員的操作信息和其他各個部件的工作狀態(tài)信息，這是實現(xiàn)整車控制器其他功能的基礎和前提。該層接受CAN總線的信息，對直接

7、饋入整車控制器的物理層進行采樣處理，并且通過CAB發(fā)送控制命令，通過I/O、D／A和PWM提供對顯示單元、繼電器等的驅動信號。　　②安全故障管理層：實車運行中，任何部件都可能產(chǎn)生差錯，從而可能導致器件損壞甚至危及車輛安全。電動汽車控制器要能對汽車各種可能的故障進行分析處理，這是保證汽車行駛安全的必備條件。對車輛而言，故障可能出現(xiàn)在任何地方，但對整車控制器而言，故障只體現(xiàn)在第一層中繼承的數(shù)據(jù)中。對繼承的數(shù)據(jù)進行分析判斷將是該層的主要工作之一。在檢測出錯誤后，該層會做出相應的處理，在保證車輛足夠安全的條件下，給各部件提供可使用

8、的工作范圍，以便盡可能地滿足駕駛員的駕駛意圖?！　、垴{駛員意圖層：駕駛員的所有與驅動駕駛相關的操作信號都直接進入整車控制器，整車控制器對采集的駕駛員操作信息進行正確的分析處理，計算出驅動系統(tǒng)的目標轉矩和車輛的需求功率來實現(xiàn)駕駛員的意圖?！　、苣芰苛鞴芾韺樱涸搶拥闹饕ぷ魇窃诙鄠€能量源之間進行需求功率分配