启飞汽车

    整车控制系统的要求是根据驾驶员的操作和当前的整车及部件工作的状况,在能保证整车的统一协调和安全可靠满足动力性要求的前提下,以整车经济性能为目标,按照制定的控制策略选择尽可能优化的工作条件,控制能量的合理流动,以达到最佳经济性。与传统内燃机轿车相比, 电动汽车的控制系统更复杂,包含了诸多的控制系统及控制部件。电动汽车需要利用总线网络对整车进行分层综合控制和管理。
    实现电动车的高性能运行,需要对动力系统进行控制, 使各个部件能够协调、高效地工作, 这就是整车控制技术。它是整车控制系统的核心,负责整车动力输出、动力性能和能量管理,通过对采集、接收到的数据按预先设定好的规则进行处理, 然后向各个ECU(ElectricControlUnit)发出控制指令,使其运行在预期的状态下,从而达到提高整车驾驶性能、优化能量利用的目的。整车控制技术对车辆驾驶动力性有重大影响,是纯电动车研究的重要内容。

整车控制功能分为集中式控制和分布式控制两种结构

    ①集中式控制系统由系统核心处理器完成对所有信号和能量数据的处理和分配工作,系统运行时, 核心控制器通过数字或者模拟的方式直接接收所有需要用到的数据, 然后根据控制策略对数据进行分析处理, 再发出对各个单元执行机构的控制命令, 集中控制系统具有处理集中、实施性强、响应快、成本低的优点, 但存在布线和维护困难等缺点, 现在汽车中已经基本不再采用。
    ②分布式控制系统由核心控制器通过现场总线与各个电控制ECU通信, 在系统运行过程中, 各个电控单元ECU分别采集各自控制对象的反馈信号和动态信息,然后通过现场总线传递给核心控制器。核心控制器根据这些信息,进行控制策略的计算,然后将运算得到的执行指令通过现场总线发送给各个电控单元ECU,各个ECU接收到指令后, 根据被控对象的当前状态参数, 再发出对被控对象的控制命令。分布式控制系统具有模块化、复杂度低和灵活配置等优点。现在纯电动车一般采用分布式控制系统,由CAN总线来实现对各个电控单元ECU的通信与控制。电动汽车整车控制系统是由整车控制器、通信系统、部件控制器以及驾驶员操纵系统构成。以整车控制器为控制核心, 通过CAN总线通信方式对其他控制部件及系统进行协调控制。其控制系统的结构如图一所示。
 

 
图一 整车控制系统的结构

 
    纯电动车的动力控制系统可分为整车控制系统和两个子系统,两个子系统包括电驱动系统和动力电源系统。
    整车控制系统由整车控制器、CAN 通信网络、加速踏板和制动踏板等组成; 电驱动系统由电动机及其控制器、 机械传动装置和驱动车轮组成; 动力电源系统由蓄电池、 蓄电池管理系统组成。
    整车控制器作为纯电动车最主要的控制器, 负责整车的运行管理及对各个相关 ECU 电控单元的控制, 它的基本功能有以下几个方面:

(1)驱动控制功能

    加速踏板和制动踏板是纯电动车中最主要的输入信号, 驾驶员通过对这两个踏板进行操作, 将驾驶员的操作意图传递给车辆, 然后电动车的动力电动机必须根据驾驶员的操作意图输出驱动力矩或制动力矩。因此, 整车控制器要采集踏板信息, 解析出驾驶员的操作意图, 并将其转化为对电动机的力矩输出需求, 这一功能是整车控制器最基本、 最重要的功能。

(2)制动能量回馈控制

    纯电动车以电机作为唯一的动力输出源, 电机除了有电动机的功能外, 还具有发电机的功能。当驾驶员的意图是驱动车辆前行时, 电机就当电动机使用, 当驾驶员的意图是对车辆进行减速时, 电机就可以当发电机使用, 利用电动车的制动能量发电, 同时能量存储在储能装置中, 当满足一定条件时, 将能量反充给动力蓄电池组。在这个过程中, 整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度, 以及当前车速和动力蓄电池的SOC 来判断某一时刻是否进行制动能量回收, 如果可以, 整车控制器向电机控制器发出相关指令, 回收部分制动能量。

(3)整车能量优化管理

    在纯电动车中, 动力蓄电池是提供能量的唯一来源, 蓄电池除了给动力驱动系统供电以外, 还需要给其他车载电控单元提供能量。因此为了获得最大的车辆行驶里程, 整车控制器将负责车辆的能量优化管理, 以获得最佳的能量利用率。

(4)故障诊断与处理

    连续监视整车电控系统进行故障诊断。存储故障代码, 供维修和例行检查时使用。根据故障内容, 及时进行相应安全保护处理。对故障进行分级处理, 对于一些小故障, 能够维持车辆的最基本驾驶, 保障车辆行驶到最近维修站进行维修。

    整车控制器在完成动力总成控制的同时, 还需要管理其他附属部件, 从各个环节上合理控制车辆的运行状态、能源分配, 各个部分工作协调, 以达到发挥各部分的优势和汽车可靠运行的目的。同时车辆需要在满足驾驶员意图, 汽车的动力性、平顺性和其他基本技术性能以及成本控制等要求的前提下选择合适的控制策略。针对各部件的特性及汽车的运行工况,控制策略要实现能量在电机、蓄电池及电动附件之间合理而有效的分配, 使整车系统效率达到最高, 获得整车最大的经济性以及平稳的驾驶感觉。

来源：数据来源于网络整理
 

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