Контролер автомобіля складається з двох основних компонентів: апаратного та програмного забезпечення.Основне програмне забезпечення та програми, як правило, розробляються виробниками, тоді як постачальники автозапчастин можуть надати апаратне забезпечення контролера автомобіля та основні драйвери.На цьому етапі зарубіжні дослідження контролера транспортних засобів чисто електричних транспортних засобів зосереджені в основному на чисто електричних транспортних засобах, що приводяться в рух колесом.двигуни.Для чисто електричних транспортних засобів лише з одним двигуном він зазвичай не оснащений контролером автомобіля, але контролер двигуна використовується для керування транспортним засобом.Багато великих іноземних компаній можуть надати зрілі рішення для керування автомобілями, наприклад Continental, Bosch, Delphi тощо.
1. Склад і принцип роботи контролера автомобіля
Система керування транспортним засобом чистого електричного автомобіля в основному поділяється на дві схеми: централізоване керування та розподілене керування.
Основна ідея централізованої системи керування полягає в тому, що контролер транспортного засобу самостійно збирає вхідні сигнали, аналізує та обробляє дані відповідно до стратегії керування, а потім безпосередньо видає команди керування кожному приводу для нормального керування приводом. чистий електричний автомобіль.Перевагами централізованої системи управління є централізована обробка, швидка реакція та низька вартість;недолік полягає в тому, що схема складна і нелегко розсіювати тепло.
Основна ідея розподіленої системи керування полягає в тому, що контролер автомобіля збирає деякі сигнали водія та спілкується з контролером двигуна та системою керування батареєю через шину CAN.Контролер двигуна та система керування акумулятором відповідно збирають сигнали автомобіля через шину CAN.передано диспетчеру автомобіля.Контролер автомобіля аналізує та обробляє дані відповідно до інформації про транспортний засіб і в поєднанні зі стратегією керування.Після того, як контролер двигуна та система керування батареєю отримують команду керування, вони контролюють роботу двигуна та розряд батареї відповідно до поточної інформації про стан двигуна та батареї.Перевагами розподілених систем управління є модульність і низька складність;недоліком є відносно висока вартість.
Принципова схема типової розподіленої системи керування транспортним засобом показана на малюнку нижче.Верхнім рівнем системи керування транспортним засобом є контролер автомобіля.Контролер транспортного засобу отримує інформацію від контролера двигуна та системи керування акумулятором через шину CAN і передає інформацію контролеру двигуна та акумулятору.Система керування та система відображення інформації автомобіля надсилають команди керування.Контролер двигуна та система керування батареєю відповідно відповідають за моніторинг та керування приводним двигуном та батареєю живлення відповідноpack, а бортова система відображення інформації використовується для відображення інформації про поточний стан автомобіля.
Принципова схема типової розподіленої системи керування транспортним засобом
На малюнку нижче показано принцип композиції повністю електричного контролера автомобіля, розробленого компанією.Апаратна схема контролера транспортного засобу включає такі модулі, як мікроконтролер, кондиціонування кількості перемикача, кондиціонування аналогової кількості, релейний привід, високошвидкісний інтерфейс шини CAN та акумулятор живлення.
Принципова схема складу повністю електричного контролера транспортного засобу, розробленого компанією
(1) Модуль мікроконтролера Модуль мікроконтролера є ядром контролера автомобіля.Враховуючи функцію контролера транспортного засобу виключно електричного транспортного засобу та зовнішнє середовище його роботи, модуль мікроконтролера повинен мати високу швидкість обробки даних, багаті характеристики апаратного інтерфейсу, низьку вартість і високу надійність.
(2) Модуль кондиціювання кількості перемикача. Модуль кондиціювання кількості перемикача використовується для перетворення рівня та формування вхідної величини перемикача, один кінець якого з’єднаний з кількома датчиками кількості перемикача., а інший кінець підключений до мікроконтролера.
(3) Аналоговий модуль кондиціювання Аналоговий модуль кондиціонування використовується для збору аналогових сигналів педалі акселератора та педалі гальма та надсилання їх до мікроконтролера.
(4) Модуль керування реле. Модуль керування реле використовується для керування кількома реле, один кінець яких підключено до мікроконтролера через оптоелектронний ізолятор, а інший кінець підключено до кількох реле.
(5) Модуль інтерфейсу високошвидкісної шини CAN Модуль інтерфейсу високошвидкісної шини CAN використовується для забезпечення високошвидкісного інтерфейсу шини CAN, один кінець якого підключений до мікроконтролера через оптоелектронний ізолятор, а інший кінець підключений до системної високошвидкісної шини CAN.
(6) Модуль живлення Модуль живлення забезпечує ізольоване джерело живлення для мікропроцесора та кожного модуля вводу та виводу, контролює напругу акумулятора та під’єднується до мікроконтролера.
Контролер транспортного засобу керує, координує та контролює всі аспекти електричного ланцюга електромобіля, щоб підвищити ефективність використання енергії автомобіля та забезпечити безпеку та надійність.Контролер транспортного засобу збирає керівний сигнал водія, отримує відповідну інформацію про приводний двигун і систему акумуляторної батареї через шину CAN, аналізує та обчислює, а також дає вказівки керування двигуном і керування акумулятором через шину CAN для реалізації керування приводом автомобіля та управління оптимізацією енергії.і контроль рекуперації енергії гальмування.Контролер автомобіля також має повну функцію інтерфейсу приладів, яка може відображати інформацію про стан автомобіля;він має повну діагностику несправностей і функції обробки;він має шлюз автомобіля та функції керування мережею.
2. Основні функції контролера автомобіля
Контролер транспортного засобу збирає інформацію про рух, таку як сигнал педалі акселератора, сигнал педалі гальма та сигнал перемикання передач, і одночасно отримує дані, надіслані контролером двигуна та системою керування акумулятором по шині CAN, і аналізує інформацію в поєднанні зі стратегією керування транспортним засобом. і судження, отримувати інформацію про наміри водія під час водіння та стан руху транспортного засобу та, нарешті, надсилати команди через шину CAN для керування роботою кожного контролера компонентів для забезпечення нормального керування транспортним засобом.Контролер автомобіля повинен мати такі основні функції.
(1) Функція керування керуванням транспортним засобом Приводний двигун електромобіля повинен видавати рушійний або гальмівний момент відповідно до намірів водія.Коли водій натискає на педаль акселератора або педаль гальма, приводний двигун повинен видавати певну рушійну потужність або потужність рекуперативного гальмування.Чим більший хід педалі, тим більша вихідна потужність приводного двигуна.Тому диспетчер транспортного засобу повинен розумно пояснити роботу водія;отримувати інформацію зворотного зв'язку від підсистем транспортного засобу для забезпечення прийняття рішень водієм;і надсилати команди керування підсистемам транспортного засобу для досягнення нормального керування транспортним засобом.
(2) Мережне керування всім транспортним засобом Контролер транспортного засобу є одним із багатьох контролерів електромобілів і вузлом у шині CAN.У управлінні мережею автомобіля контролер автомобіля є центром контролю інформації, відповідальним за організацію та передачу інформації, моніторинг стану мережі, керування мережевими вузлами та діагностику та обробку несправностей мережі.
(3) Рекуперація енергії гальмування Важливою особливістю чисто електричних транспортних засобів, яка відрізняється від транспортних засобів з двигуном внутрішнього згоряння, є те, що вони можуть рекуперувати енергію гальмування.Це досягається за рахунок роботи двигуна чисто електричних транспортних засобів у режимі рекуперативного гальмування.Аналіз контролера транспортного засобу Намір водія гальмувати, стан акумуляторної батареї та інформація про стан приводного двигуна в поєднанні зі стратегією керування рекуперацією енергії гальмування надсилають команди режиму двигуна та команди крутного моменту до контролера двигуна в умовах рекуперації енергії гальмування, тому що привід. Двигун працює в режимі генерації електроенергії, а енергія, відновлена електричним гальмуванням, зберігається в блоку живлення, не впливаючи на продуктивність гальмування, щоб реалізувати рекуперацію енергії гальмування.
(4) Управління енергією транспортного засобу та оптимізація У чисто електричних транспортних засобах батарея живить не лише приводний двигун, але й живить електричні аксесуари.Таким чином, щоб отримати максимальний запас ходу, контролер транспортного засобу відповідатиме за все електропостачання автомобіля.Енергетичний менеджмент для покращення використання енергії.Коли значення SOC батареї є відносно низьким, контролер транспортного засобу надсилатиме команди деяким електричним аксесуарам, щоб обмежити вихідну потужність електричних аксесуарів, щоб збільшити запас ходу.
(5) Моніторинг і відображення інформації про стан автомобіля, такої як потужність, загальна напруга, напруга елемента, температура акумулятора та несправність, а потім надсилання цієї інформації в режимі реального часу до системи відображення інформації про транспортний засіб через шину CAN для відображення.Крім того, контролер автомобіля регулярно виявляє зв’язок кожного модуля на шині CAN.Якщо він виявить, що вузол на шині не може нормально спілкуватися, він відобразить інформацію про несправність на системі відображення інформації про транспортний засіб і вживе розумних заходів для відповідних надзвичайних ситуацій.обробка, щоб запобігти виникненню екстремальних умов, щоб водій міг безпосередньо та точно отримати інформацію про поточний робочий стан автомобіля.
(6) Діагностика та обробка несправностей Постійно контролюйте електронну систему керування транспортним засобом для діагностики несправностей.Індикатор несправності вказує на категорію несправності та деякі коди несправностей.Відповідно до вмісту несправності своєчасно виконайте відповідну обробку захисту безпеки.Для менш серйозних несправностей можна проїхати на низькій швидкості до найближчої станції технічного обслуговування для проведення технічного обслуговування.
(7) Зовнішнє керування заряджанням реалізує підключення заряджання, контролює процес заряджання, повідомляє про стан заряджання та завершує заряджання.
(8) Онлайн-діагностика та автономне виявлення діагностичного обладнання відповідає за з’єднання та діагностичний зв’язок із зовнішнім діагностичним обладнанням і реалізує діагностичні послуги UDS, включаючи зчитування потоків даних, зчитування та очищення кодів несправностей, а також налагодження портів керування .
На малюнку нижче наведено приклад чисто електричного транспортного засобу.Він визначає наміри водія, збираючи керуючі сигнали під час руху та заряджання, керує електронним обладнанням керування транспортним засобом і планує його роботу через шину CAN, а також використовує різні моделі для різних моделей.Стратегія управління для реалізації керування приводом автомобіля, керування оптимізацією енергії, керування рекуперацією енергії гальмування та керування мережею.Контролер транспортного засобу використовує такі технології, як мікрокомп’ютер, інтелектуальний силовий привід і шину CAN, і має такі характеристики, як хороша динамічна відповідь, висока точність вибірки, сильна здатність проти перешкод і висока надійність.
Приклад чисто електричного транспортного засобу
3. Вимоги до конструкції транспортного засобу
Датчики, які безпосередньо надсилають сигнали до контролера автомобіля, включають датчик педалі акселератора, датчик педалі гальма та перемикач передач, при цьому датчик педалі акселератора та датчик педалі гальма видають аналогові сигнали, а вихідний сигнал перемикача передач є сигналом перемикання передач.Контролер транспортного засобу опосередковано керує роботою приводного двигуна, а також заряджанням і розряджанням батареї живлення, надсилаючи команди контролеру двигуна та системі керування батареєю, і реалізує ввімкнення та вимкнення бортового модуля, керуючи головним реле .
Відповідно до складу мережі керування транспортним засобом та аналізу вхідних і вихідних сигналів контролера транспортного засобу, контролер транспортного засобу повинен відповідати наступним технічним вимогам.
① При розробці схеми апаратного забезпечення слід повністю враховувати умови водіння електромобіля, приділити увагу електромагнітній сумісності та покращити здатність проти перешкод.Контролер автомобіля повинен мати певну здатність самозахисту в програмному та апаратному забезпеченні, щоб запобігти виникненню екстремальних ситуацій.
② Контролер транспортного засобу повинен мати достатню кількість інтерфейсів вводу/виводу, щоб мати можливість швидко й точно збирати різноманітну вхідну інформацію, а також принаймні два канали аналого-цифрового перетворення для збору сигналів педалі акселератора та сигналів педалі гальма.Цифровий вхідний канал використовується для збору сигналу передачі транспортного засобу, і має бути кілька вихідних каналів силового приводу для керування реле автомобіля.
③ Контролер автомобіля повинен мати різноманітні комунікаційні інтерфейси.Інтерфейс зв’язку CAN використовується для зв’язку з контролером двигуна, системою керування батареєю та системою відображення інформації про автомобіль.Інтерфейс зв'язку RS232 використовується для зв'язку з головним комп'ютером, а інтерфейс зв'язку RS-485 зарезервований.Інтерфейс зв'язку /422, який може бути сумісний з пристроями, які не підтримують зв'язок CAN, наприклад, деякі моделі автомобільних сенсорних екранів.
④ За різних дорожніх умов автомобіль зазнає різних ударів і вібрацій.Контролер автомобіля повинен мати хорошу ударостійкість, щоб забезпечити надійність і безпеку автомобіля.
Час публікації: 09 листопада 2022 р