浅谈国内外电动汽车整车控制器

来源:米乐app体育下载 日期:2023-12-16 21:20:19

  其整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号,其中驾驶员的操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、换档位置信号和转向角度信号,汽车的运动传感器信号包括横摆角速度信号、纵向加速信号、横向加速信号和4个车轮的转速信号。

  整车控制器将这些信号经过控制策略计算,通过左右2组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。

  图中电动汽车是四轮驱动结构, 其中前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动,后轮由高速感应电机通过差速器驱动。

  整车控制器的控制策略是在不同的工况下使用不相同的电机驱动电动汽车,或者按照一定的扭矩分配比例,联合使用2台电机驱动电动汽车,使系统动力传动效率最大。

  当电动汽车起步或爬坡时,由低速、大扭矩永磁同步电机驱动前轮。当电动汽车高速行驶时,由高速感应电机驱动后轮。

  日产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车,搭载锂离子电池,续驶里程是160km。采用200V家用交流电,大约需要8h可以将电池充满;快充需要10min,可提供其行驶50km的用电量。

  日产聆风LEAF的整车控制器原理图如下图所示,它接收来自组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电子信号,通过子控制器控制直流电压变换器DC/DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动力电池、太阳能电池、再生制动系统。

  该控制器可兼容12V及24V两种供电环境,可用于新能源乘用车、商用车电控系统,作为整车控制器或混合动力控制器。该控制器对新能源汽车动力链的所有的环节来管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。

  该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,做多元化的分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。具备完善的故障诊断和处理功能。

  此外,该控制器还采用专门加入了一个16位处理器单元用于实现针对主处理器的安全监控及Safety IO的控制。

  国内市场的整车控制器主要由一些高校和研究单位研发。其技术方案是通过微处理器的嵌入结构,编写控制软件代码,实现高效率驱动纯电动汽车的功能。它一般采集加速踏板、制动踏板、换档位置、车速等信号,使用CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信,实现对整车的管理与控制。

  (1)天津清源电动车辆有限责任公司和一汽天津夏利股份有限公司牵头,中国汽车技术研究中心、天津大学、天津和平海湾公司和天津蓝天高科公司等十几个单位共同参与合作开发出XL2000型纯电动轿车。其控制管理系统如下图所示。

  该电动汽车采用集中电机驱动方式,利用CAN通讯总线连接各个控制节点。整车控制器对采集到的模拟量、开关量以及其他控制单元反馈的数据来进行综合处理,判断车辆行驶工况,控制电机以及其他部件协调工作,保证纯电动汽车的正常行驶。

  众泰2008EV是众泰汽车集团开发的国内第1款纯电动SUV汽车,2009年3月参加上海车展。2010年7月,众泰5008EV纯电动车以10.08万元出售给了杭州一位个人客户,成为中国首台挂牌上路的纯电动汽车。

  众泰5008EV采用锂离子动力电池,配置了车载充电机,可选择家用电源充电模式或快速充电模式进行充电。最大功率是27 kW,最高车速可达110km/h,充满电后续驶里程为300 km,百公里的耗电仅12kW·h。

  目前,众泰5008EV在享受国家6万元补贴及杭州市地方补贴之后,价格是10.08万元。众泰2008EV的整车控制器 (VCU) 原理图如下图所示。

  它连接加速踏板、控制电机控制器、电池管理系统、直流电压变换器DC/DC、电动助力转向系统EPS、真空助力系统、空调系统、组合仪表。整车控制器能够统计整车所有电器设备的功耗,对比动力电池能够提供的电量,根据功率模型计算结果,输出控制器指令信号至电机控制器,电机控制器调整牵引电机的转矩值。

  当整车控制器接收到加速踏板输入的功率需求信息后,根据整车所有电器设备的功率分配情况和电池管理系统输入的供电电池的电压、电流等信息做综合分析,合理地调整牵引电机的扭矩输出,保证其具有足够的牵引力。

  整车控制器是纯电动汽车的核心控制器件,主要功能为采集车辆信息、驾驶员意图,控制车辆运行,诊断车辆故障等。

  (4) 故障诊断处理:诊断传感器、执行器和系统其他部件故障并进行相应的故障处理,按照标准格式存储故障码。标准故障码显示;

  (5) 在线配置和维护:通过车载标准CAN端口,进行控制参数修改,匹配标定,功能配置,监控,基于标准接口的调试能力等;

  (6) 能量管理:通过对电动汽车车载耗能系统(如空调、电动泵等)的协调和管理,以获得最佳的能量利用率;

  (7) 功率分配:通过综合车辆信息、电池和电机信息计算电机功率的分配,进行车辆的驱动控制和制动能量回馈控制。从而在系统允许范围内获得最佳的驾驶性能;

  完成与电机控制器、电池管理系统、仪表系统的CAN总线标准。三路独立CAN总线)可靠性、电磁兼容性方面满足:

  10 s;停留时间:-40℃时停留40 min、90℃时停留20 min温度冲击试验后,能满足常温正常使用的要求

  <平均无故障时间 ﹥6000小时

  1)优秀的硬件电路设计、接口保护、电磁防护设计、器件选型等硬件系统是整车控制器的硬件基础,是驱动软件、应用软件、网络调试、控制策略运行的载体。强力稳定的硬件设计可以提高整个系统的稳定性、可靠性,减少故障率。

  b、数字电路电源与功率电路电源分开,数字地与功率地分割设计,减少耦合干扰

  h、整车器件选型依照汽车级标准,保证在温度、震动、形变方面具备汽车级标准

  整车软件采用实时控制,采样间隔时间1ms。采用合理的底层驱动编写,减少处理时间,为上层应用程序的驾驶员意图判断、策略解析等提供支持。

  (1)在线程序更新、匹配标定、离线故障诊断支持软件开发根据在线程序更新工具的需求,在动力总成控制器中嵌入基于CAN通讯协议的程序更新接口;根据ISO15765或SAE J1939/73协议标准,在VCU中嵌入基于CAN协议的故障诊断软件的支持接口。这些接口将为整车控制器的更新、优化、诊断带来便利。

  电动卡车需要根据实际使用工况,制定适合车辆的运行策略,以达到提高运行效率,减少能量消耗的目的。由此,在响应驾驶员加速踏板、刹车踏板等信息时就需要结合当前车辆状态进行修正、并输出合适的动力。

  能量回馈是指车辆在制动时利用电机特性进行电能反馈到动力电池同时产生制动力矩的一种能量回收策略。其制动扭矩安全输出问题由以下条件约束:电池快充能力约束,电池单体以及SOC状态约束,前后桥制动力平衡约束。

  再生制动导致的车辆前后轴制动力分配不均问题,保证ABS系统的可靠性和整车制动系统标准。

  如下图所示,如仍采用传统车的定比例制动力分配策略,新的“机械+再生制动”分配曲线将会在I曲线之上,在附着力低的路面上会出现后轮先抱死的不稳定工况,影响ABS系统的可靠性。要研究电动卡车专用制动系统,以保证整车制动系统达到标准要求。

  回馈制动策略:限制最大回馈制动力,同时在轮速低于一定阈值时,退出能量回馈制动。

  早些时候, 特斯拉 官方曾宣布与美国连 锁 便利店及加油站企业Wawa展开跨界合作,共同布局超级充电站网络。截止目前,据海外媒体统计,特斯拉已经在16家Wawa门店中建设超级充电站,双方计划在明年年底前将超级充电站的数目翻倍,总数将超过30家。 这些年以来,特斯拉一直积极推动超级充电站的规模,曾多次与其他企业合作,不过总体数量展示没有达到预期。 但特斯拉作为全球最好的快充网络公司,其布局数量是别的企业望尘莫及的,并且一直在充电桩及充电站建设上持续保持投入。截止目前特斯拉在全世界内运营着1604家超级充电站,充电桩数量合计14081个。此外,今年3月特斯拉还率先推出了第三代超级充电站的 测试 版,并与美国旧金山湾

  快速充电网络 /

  近日由美国加州政府和美国能源部资助的一项研究表明,电动汽车电池可以“再生”,但是电池剩余价值的发现并不代表未来电动汽车价格会因此下降。 日产聆风电池包     位于圣地亚哥的加州可持续能源中心(CCSE)对此进行了多年研究,得到了加州能源委员会的部分资金支持,该州电动汽车和插电式混合动力车保有率占全美的35%。上述研究项目的发起人是该中心的交通运输项目经理Mike Ferry,目的是降低电动汽车成本。     他表示,电动汽车使用8到10年后,电池常规使用的寿命也相应损耗,有必要发展更好的电池技术,因此有了发现电池二次利用的想法。目前正在研究一些主要电动汽车公司,包括日产、雪佛兰、特斯拉、三菱和福特的电池。日产

  中国上海——2021年10月13日-15日,博世在上海举办博世汽车与智能交通技术创新体验日。作为全世界领先的汽车与智能交通技术供应商,博世带来了丰富的产品并展现了其在智能汽车、电动出行、无人驾驶等领域的技术积累。 其中,智能化方面首次展出了博世第五代毫米波雷达至尊版(4D成像雷达),同时博世驾驶辅助升级版功能和已量产的智能座舱域控制器也集体亮相;电动化方面则主要展示了博世首款三合一电桥、燃料电池模块等核心部件。传统“技艺”方面:博世带来了能支持更高阶驾驶辅助的电液混合助力转向系统,同时,出现在体验日赛道上还有基于智能集成制动系统IPB开发的本土创新功能舒适制动,它将给你带来“老司机”般的体验感。 乘用车部分 作为迈向

  Analog Devices, Inc. (Nasdaq: ADI)宣布英国知名品牌路特斯汽车计划在其下一代电动汽车(EV)架构中采用ADI的无线电池管理系统(无线BMS)。ADI的无线BMS凭借不断的提高的设计灵活性、更高的电池可维护性以及更轻的重量,成为路特斯之选。此次工程合作将助力路特斯安全稳步扩展其未来电动汽车平台,持续突破设计和技术边界。 ADI的无线BMS技术省去了传统线%的线%的电池组体积。此外,它还提高了设计灵活性和可制造性,同时不会影响电池常规使用的寿命内的里程数和充电精度。ADI的无线BMS简化了电池组的装配与拆卸过程,确保能快速高效地移除并修复故障电池电芯。 路特斯动力与底盘工程总

  2019年5月6日,北京讯——德州仪器(TI)近日推出了经过全面测试的电池管理和牵引逆变器系统参考设计,以及具有先进监控和保护功能的新型模拟电路,有助于减少二氧化碳排放,并使混合动力电动汽车和电动汽车(HEV/EV)能够续航更久时间。 加快上市时间,同时实现更准确的电池监控 德州仪器新型电池管理系统(BMS)参考设计——可扩展至6串至96串的电池监控电路,使用先进的BQ79606A-Q1精密电池监控器和均衡器。工程师可使用参考设计快速将其汽车设计推向市场。该设计以菊花链配置实现电池监控,从而为3串至378串、12 V至1.5 kV锂离子电池组创建高度准确和可靠的系统模块设计。 高度集成的BQ79606A-Q1 可精确监控温度

  中实现更高的系统可靠性 /

  近些年,新能源汽车作为汽车市场的新兴产品,在整体市场不景气的情况下,新能源汽车上半年销量同比大增65.7%。随着新能源车保有量持续增长,当车辆基数逐渐变大,有关新能源车的事故也频繁发生,从而动摇了不少人购买新能源车的信心。 特别是近段时间的爆燃事故,根源不能离开动力 电池 ,动力电池作为新能源汽车的能源供给,其重要性不言而喻,称其为新能源汽车最核心部件也不为过。新能源汽车动力电池的安全性、可靠性、以及质保问题又被推向舆论的风口浪尖。那么,作为消费者如果购买新能源车,车上的动力电池能享受到什么样的保障,你是否了解清楚呢? 新能源汽车与传统燃油汽车一样,国家制定了质保的有关政策,规定厂家对其搭载的动力电池一定要满足8年12万公里的

  的动力电池容量衰减问题 /

  这两年,电动汽车成为了主流,国外的特斯拉带起了一波电动车的风潮,国内国外的一些传统汽车厂商也开始纷纷涉足电动车行业,毕竟新能源才是未来。 但由于去年国家对于新能源车补贴的审核机制不太完善,造成了很多新能源厂家作假,以此来获取新能源汽车的补贴金额。今年的审核机制调整后新能源车补贴被降低很多,2020年后我们国家新能源补贴将完全取消,如果有意向购买新能源汽车的小伙伴可优先考虑是否入手的问题,毕竟有补贴能便宜不少。 提到新能源汽车就必须提电池技术了,现在新能源其实是以电能为主。目前新能源汽车的厂商最为重视的还是电池,毕竟新能源汽车的核心是续航,车的舒适度之类都是建立在续航能力的基础之上,怎么样才可以提高电池的续航能力?这是新能源厂商一直在研

  国内近年在政策补助的鼓励之下,电动车产业可说是蒸蒸日上,大大小小的电动车品牌如雨后春笋冒出,传统车厂、消费性品牌以及新创业者都积极投入,国内直接变成全球最大的电动车市场。 而为了持续推高电动车的销售量,各家品牌都加速新功能的导入,使得电动车的开发周期,比起传统汽车加速非常多。 国内电动车是台系车用芯片业者耕耘的重点领域 姑且不论这样的发展的新趋势对于电动车的安全性,或是其本来主打的永续性,有没有造成反效果,但至少对于车用芯片业者来说,国内电动车产业变成最佳的出海口和练兵场,台系IC设计业者也积极争取分一杯羹的机会。 据了解,国内的电动车消费者,尤其是年轻族群,愈来愈倾向于像购买新手机一样频繁更换电动车,2~3年就转售并购买

  用动力蓄电池安全要求及试验方法.PDF

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