純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究

楊天輝 劉力

【摘要】隨著環(huán)境惡化的日益嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視越來越高。空氣污染的一個(gè)主要原因在于汽車尾氣的排放，雖然汽車的使用極大地便利了人們的出行，但是給環(huán)境帶來極大地污染，不利于可持續(xù)發(fā)展。因此，研究純電動(dòng)轎車具有十分重要的意義，本文主要通過對(duì)純電動(dòng)橋車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究，指出了相應(yīng)的控制系統(tǒng)完成形式，希望能夠給相關(guān)電動(dòng)橋車的生產(chǎn)研究企業(yè)提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】純電動(dòng)橋車 動(dòng)力總成 控制系統(tǒng)

一、前言

自從十九世紀(jì)入十年代汽車的誕生以來，汽車在人們?nèi)粘Ｉ钪兴嫉谋戎卦絹碓酱?，汽車工業(yè)的發(fā)展不僅給人們帶來極大的生活便利，而且也推進(jìn)了運(yùn)輸行業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是隨著能源使用的日益增多，各種環(huán)境問題以及資源枯竭問題逐漸顯露出來，尤其是近幾十年來，由于環(huán)境污染而導(dǎo)致的自然災(zāi)害給人們生活帶來極大的威脅，因此，研究清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)己經(jīng)刻不容緩。

二、電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

（一）電動(dòng)汽車分類

目前主要電動(dòng)汽車包括混合動(dòng)力汽車、燃料電動(dòng)汽車以及純電動(dòng)汽車這三種。其中純電動(dòng)汽車與其他兩種電動(dòng)汽車相比結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式行駛。在純電動(dòng)汽車工作的過程中，電能通過蓄電池輸出，并由控制器帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，車輛行駛依靠電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生機(jī)械拉力和摩擦力，根本的動(dòng)力源泉為蓄電池。在純電動(dòng)汽車的使用中，其最大的弊端在于一次充電所能行駛的里程太短，且相對(duì)來說由于蓄電池工作受到溫度的干擾較大，溫度過高或者過低都會(huì)造成蓄電池的耗電速度加快，影響汽車的整體運(yùn)行效率。因此在蓄電池的選擇中，必須要選擇具有高功率密度的動(dòng)力蓄電池，并根據(jù)使用的環(huán)境特點(diǎn)以及經(jīng)常使用的路段進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化。一般來說，由于電動(dòng)汽車的動(dòng)力源特點(diǎn)，電動(dòng)汽車的體量不會(huì)過大，以中小型汽車為主，而且相對(duì)于燃料動(dòng)力汽車來說，電動(dòng)汽車更需要維護(hù)和保養(yǎng)。在電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)期間，要盡可能減輕汽車的重量以保證蓄電池的工作效率，可以將主車架設(shè)計(jì)為縱直車架，以保證車輛的剛度和質(zhì)量合乎要求。此外，可以把汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源與成員空間完全分離開來使得車廂內(nèi)部有足夠的成員空間，車身前部位置集中配置高壓電氣系統(tǒng)以及電動(dòng)機(jī)等。

（二）國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

目前來看，我國(guó)電動(dòng)汽車相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來說，雖然起步較晚，但是發(fā)展速度較快，且有相應(yīng)的政策扶持。自從上世紀(jì)九十年代新一代汽車合作計(jì)劃啟動(dòng)以來，美國(guó)能源部在新能源汽車發(fā)的研發(fā)上提供了大量的資金和人力物力財(cái)力，而且取得了相對(duì)較高的研究成果。福特公司是最早研究電動(dòng)轎車的汽車公司，通用汽車公司目前的S10以及EV1電動(dòng)汽車，在市場(chǎng)中占有很大比重。

三、電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)

（一）整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

（1）分布式控制網(wǎng)絡(luò)布局。純電動(dòng)轎車中主要包含七個(gè)控制器，分別為儀表盤控制器、PTCM、DMCM、BPCM、ADM、空調(diào)控制器以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制器等，各個(gè)控制器之間通過有效的信息交互來完成整車的功能。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成控制器以分布式控制器為主，整車通訊網(wǎng)絡(luò)保證每個(gè)元件的工作效率和信息傳遞，具有重要意義。

（2）整車運(yùn)行狀態(tài)邏輯。在整車控制網(wǎng)絡(luò)建成之后要完成各個(gè)控制系統(tǒng)的綜合開發(fā)工作，要根據(jù)整車系統(tǒng)的運(yùn)行目的以及相應(yīng)的各個(gè)控制器之間的接口邏輯，按照特殊的狀態(tài)要求和目的進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)的開發(fā)。在整車控制器的策略中不僅需要結(jié)合車輛運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)完成各個(gè)子系統(tǒng)的管理，而且還要充分了解各個(gè)控制器的工作原理，根據(jù)車輛實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)完成整體操作。在各個(gè)控制器的工作原理列了解之后，分不同的運(yùn)行狀態(tài)操作整車控制器。

（二）控制器通訊網(wǎng)絡(luò)的研究

由于純電動(dòng)車各個(gè)元器件之間有著十分廣泛的信息交互行為，因此必須要保證各個(gè)控制器之間存在高速可靠的通訊總線，保證整體控制策略的完成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)在電動(dòng)汽車工作期間是一個(gè)交變磁場(chǎng)，電子元器件會(huì)受到電流大小變化以及電磁信號(hào)的干擾，因此為了保證控制器通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，我們使用CAN總線通訊的方式來完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。CAN網(wǎng)絡(luò)保證各個(gè)控制器之間的信息共享，并適時(shí)傳遞反饋信號(hào)和控制信號(hào)等，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳送，而且也實(shí)現(xiàn)了空間布局的優(yōu)化和硬件成本的降低。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬信號(hào)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，CAN總線數(shù)據(jù)的可靠性更強(qiáng)，抗干擾性更好且更為迅速，由此可見，總線通訊對(duì)實(shí)際系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度的提高具有十分關(guān)鍵的意義。在現(xiàn)場(chǎng)總線開放式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，由于其只是簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層這兩種情況，因此根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議，CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須以四種不同形式的幀來控制接收和發(fā)送，以保證整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，純電動(dòng)轎車的設(shè)計(jì)和發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源的節(jié)約具有十分關(guān)鍵的意義，本文主要通過對(duì)純電動(dòng)轎車動(dòng)力總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行研究，指出了純電動(dòng)轎車網(wǎng)絡(luò)總線的主要的控制方法，尤其是相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)，希望能夠促進(jìn)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提高，增加純電動(dòng)汽車的市場(chǎng)份額，促進(jìn)環(huán)境友好型社會(huì)的建立。

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