CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制器

辛剛

摘要：隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的進(jìn)一步深化，綠色環(huán)保成為社會(huì)發(fā)展的主要方向，電動(dòng)汽車的在大的綠色環(huán)境中得到了迅速發(fā)展，為能提高電動(dòng)汽車的能源利用效率，就要從整車控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)用方面加強(qiáng)重視。本文先就我國(guó)電動(dòng)汽車整車控制器發(fā)展現(xiàn)狀以及整體動(dòng)力結(jié)構(gòu)方案加以闡述，然后就CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制器策略以及具體設(shè)計(jì)詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；CAN總線；整車控制器

0.引言

能源緊缺以及環(huán)境污染成為當(dāng)前世界發(fā)展難題，燃油汽車逐漸被電動(dòng)汽車所替代，開(kāi)發(fā)新能源節(jié)能環(huán)保汽車是未來(lái)汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在當(dāng)前對(duì)電動(dòng)汽車控制器的CAN總線設(shè)計(jì)是比較重要的，這是提高電動(dòng)汽車整車控制器的能源利用水平的要點(diǎn)，通過(guò)從理論層面深化研究就能為實(shí)際設(shè)計(jì)提供相應(yīng)參考。

1.我國(guó)電動(dòng)汽車整車控制器發(fā)展現(xiàn)狀及整體動(dòng)力結(jié)構(gòu)方案

1.1我國(guó)電動(dòng)汽車整車控制器發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的汽車技術(shù)和國(guó)外還有很大的差距，而從電動(dòng)汽車的發(fā)展來(lái)看，就和國(guó)外的發(fā)展水平相追平，當(dāng)前正是我國(guó)汽車工業(yè)的彎道超車最佳時(shí)機(jī)，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也有著廣闊前景。電動(dòng)汽車整車控制器是核心的技術(shù)，我國(guó)在電動(dòng)汽車整車控制器的研究水平上海需要進(jìn)一步提升，產(chǎn)業(yè)化的能力不足的問(wèn)題還比較突出[1]。CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制器將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的方向，CAN總線和電機(jī)控制器以及電池管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)整車的管理控制，在這一方面我國(guó)的技術(shù)積累還需要進(jìn)一步完備。開(kāi)發(fā)基于CAN通信網(wǎng)絡(luò)的高效節(jié)能可靠的整車控制器有著很重要意義。

1.2我國(guó)電動(dòng)汽車整車控制器整體動(dòng)力結(jié)構(gòu)方案

電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)主要是通過(guò)主輔雙電機(jī)協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作的，有著創(chuàng)新性，和傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)比較來(lái)看，系統(tǒng)增加了電機(jī)系統(tǒng)以及動(dòng)力電池，多了前軸輔助電機(jī)以及離合器。輔助電機(jī)間沒(méi)有直接接卸連接，是整車控制器控制策略指揮電機(jī)控制器直接控制兩電機(jī)協(xié)調(diào)[2]。結(jié)合一般的電機(jī)工作特性，電機(jī)負(fù)載公路在額定功率70%左右時(shí)候，電機(jī)運(yùn)行效率最佳，感應(yīng)電機(jī)能達(dá)到90%以上，電機(jī)負(fù)載小于50%的時(shí)候電機(jī)的效率會(huì)隨之明顯降低，電機(jī)的負(fù)載率在50%-100%是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，可結(jié)合需求轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)合適控制策略。

2.CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制策略及具體設(shè)計(jì)

2.1CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制策略設(shè)計(jì)

CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制策略的設(shè)計(jì)是比較關(guān)鍵的，核心的策略是需要結(jié)合捷愛(ài)士元加速踏板信號(hào)以及制動(dòng)踏板信號(hào)等信號(hào)計(jì)算給出整車需求扭矩，采用控制策略判斷選擇合適電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。產(chǎn)品能夠電動(dòng)汽車的工作模式能夠發(fā)現(xiàn)，主要有幾個(gè)不同的模式，其中的啟動(dòng)模式就是整車控制器檢測(cè)到鑰匙開(kāi)關(guān)打到ON位置進(jìn)入自檢狀態(tài)，整車控制器會(huì)自動(dòng)的系統(tǒng)檢測(cè)，系統(tǒng)正常通過(guò)自檢打火啟動(dòng)[3]。而正常驅(qū)動(dòng)模式，主要是車輛于整車控制器控制策略作用下，結(jié)合駕駛員操縱意圖保障車輛的安全行駛。故障模式也是工作模式之一，整車控制器檢測(cè)電動(dòng)汽車系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)發(fā)出警報(bào)提供駕駛員車輛存在問(wèn)題，然后結(jié)合故障等級(jí)來(lái)調(diào)整車輛狀態(tài)。

CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制策略的實(shí)施中，主要是通過(guò)扭矩分配算法控制策略加以應(yīng)用，這一策略的實(shí)施進(jìn)行解析駕駛員操縱意圖，然后結(jié)合駕駛員加速踏板以及制動(dòng)踏板信號(hào)，結(jié)合工況選擇合適的運(yùn)行效率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保護(hù)電機(jī)避免長(zhǎng)時(shí)間處在過(guò)載運(yùn)載狀態(tài)，造成大電流沖擊，能延長(zhǎng)電機(jī)以及動(dòng)力電池使用壽命。策略的實(shí)施過(guò)程中，整車需求扭矩是主電機(jī)額定扭矩，是主電機(jī)峰值扭矩，如果是通過(guò)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛就由主電機(jī)制動(dòng)回饋，是輔助電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的，就要通過(guò)輔助電機(jī)制動(dòng)回饋，兩者如果是一同工作，制動(dòng)就通過(guò)兩個(gè)電機(jī)同時(shí)制動(dòng)回饋。電機(jī)制動(dòng)的時(shí)候發(fā)電，把電能回饋動(dòng)力電池進(jìn)行儲(chǔ)存，為避免過(guò)充電，在SOC≥SOCmax時(shí)，全部采用機(jī)械制動(dòng)，電機(jī)不進(jìn)行回饋制動(dòng)[3]。0

2.2CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制器體設(shè)計(jì)

CAN總線有著鮮明的特征，這也是其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，作為高可靠以及性能和低成本的串行通信總線，其通過(guò)非破壞總線仲裁技術(shù)，在兩個(gè)及以上節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要結(jié)合報(bào)文優(yōu)先等級(jí)高低，優(yōu)先級(jí)高的保溫獲得總線傳輸權(quán)，能不受任何影響傳輸數(shù)據(jù)[4]?？偩€能自動(dòng)進(jìn)行判斷總線上的錯(cuò)誤類型，能結(jié)合總線驅(qū)動(dòng)能力掛載多通信節(jié)點(diǎn)。電動(dòng)汽車整車控制器的硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中，結(jié)合駕駛員的駕駛需求和電機(jī)電池狀態(tài)信息，協(xié)調(diào)整車可靠安全，為將來(lái)擴(kuò)展預(yù)留相應(yīng)功能接口方便產(chǎn)品升級(jí)。整車控制器硬件包含中央處理器以及開(kāi)關(guān)信號(hào)電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等。整車控制器硬件設(shè)計(jì)總架構(gòu)確定后，就要選擇合適的微處理器作為CPU，這就需要結(jié)合功能擴(kuò)展以及系統(tǒng)升級(jí)的需求。

最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，主要是對(duì)時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路等進(jìn)行的設(shè)計(jì)，如對(duì)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)當(dāng)中，時(shí)鐘信號(hào)獲得通過(guò)內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，還有是采用外部時(shí)鐘源產(chǎn)生，設(shè)計(jì)良好復(fù)位電路保障整體系統(tǒng)的安全可靠，也能有效避免程序跑飛以及死機(jī)的問(wèn)題[5]。開(kāi)關(guān)信號(hào)接口的設(shè)計(jì)也是比較重要的，整車控制器當(dāng)中需要大量輸入輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)有鑰匙以及開(kāi)關(guān)信號(hào)等。輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)是控制繼電器開(kāi)啟關(guān)閉的，汽車當(dāng)中需要諸多繼電器，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)就顯得比較關(guān)鍵。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，CAN總線的電動(dòng)汽車整車控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)用，是提高整車控制效能的重要保障，所以要在設(shè)計(jì)中和實(shí)際的應(yīng)用需求緊密結(jié)合起來(lái)，保障設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。通過(guò)上文對(duì)CAN總線電動(dòng)汽車整車控制器的設(shè)計(jì)探究，就能為實(shí)際的設(shè)計(jì)提供有意發(fā)展思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘文浩.電動(dòng)汽車CAN報(bào)文的解析及應(yīng)用[J].汽車電器.2017（06）

[2]李炯，張承寧，宋強(qiáng)，王志福.基于CAN總線的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)開(kāi)發(fā)[J].電機(jī)與控制應(yīng)用.2016（04）

[3]鐘勇，鐘志華，余群明.電動(dòng)汽車CAN總線通用協(xié)議的應(yīng)用研究[J].汽車工程.2016（05）

[4]曹軍義，吳寶峰，曹秉剛.基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)汽車控制[J]. 機(jī)床與液壓.2015（11）

[5]鄭敏信，齊鉑金.基于雙CAN總線的電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)[J]. 汽車工程.2018（09）