8.1-整車控制器設(shè)計(jì)規(guī)范

1、整車控制器設(shè)計(jì)規(guī)范,1-整車控制器控制功能和原理,整車控制器的存在必要性： 電動(dòng)汽車是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括電池、電機(jī)、制動(dòng)等動(dòng)力系統(tǒng)，以及其它附件如空調(diào)、助力轉(zhuǎn)向等。 各子系統(tǒng)幾乎都通過(guò)自己的控制單元（ECU）來(lái)完成各自功能。為了滿足整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的目標(biāo)，一方面必須具有智能化的人車交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配。因此，純電動(dòng)車需要整車控制器來(lái)協(xié)調(diào)和管理純電動(dòng)汽車中的各個(gè)部件的共同工作。,整車控制器功能,純電動(dòng)車輛以整車控制器為主節(jié)點(diǎn)的、基于高速CAN總線的分布式動(dòng)力系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)，整車控制器可以對(duì)純電動(dòng)車輛動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和

2、監(jiān)控，提高整車能量利用效率，確保車輛安全性和可靠性。,整車控制器功能,1）駕駛員的駕駛意圖識(shí)別：驅(qū)動(dòng)車輛行駛； 2）網(wǎng)絡(luò)管理：通信網(wǎng)絡(luò)、信息調(diào)度、網(wǎng)關(guān)； 3）儀表顯示； 4）故障診斷與處理：診斷系統(tǒng)部件故障并相應(yīng)的故障處理，按照標(biāo)準(zhǔn)格式存儲(chǔ)故障碼。 5）參數(shù)標(biāo)定：通過(guò)CAN總線，進(jìn)行控制參數(shù)的修改、標(biāo)定； 6）能量管理：通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和控制動(dòng)力電源系統(tǒng)的能量輸出與關(guān)閉,2-電動(dòng)汽車動(dòng)力總成分布式基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),基于CAN總線的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制的理想途徑；采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)還可以大大減少個(gè)設(shè)備間的連接線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)控水平； 采用拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其主要的優(yōu)點(diǎn)是：

3、電纜短，容易布線； 總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是無(wú)源元件，可靠性高；易于擴(kuò)充，增加新節(jié)點(diǎn)只需在總線的某點(diǎn)將其接入,電動(dòng)汽車動(dòng)力總成分布式基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),電動(dòng)汽車動(dòng)力總成分布式基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),整車控制器通過(guò)采集駕駛員的駕駛意圖，通過(guò)CAN總線對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行管理，調(diào)度，分析和運(yùn)算，針對(duì)所配置的不同車型，進(jìn)行相應(yīng)的能量管理，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)控制、能量?jī)?yōu)化控制、制動(dòng)回饋控制和網(wǎng)絡(luò)管理等功能。,3-標(biāo)準(zhǔn)的整車控制器開發(fā)流程V模式,現(xiàn)代的開發(fā)流程是采用計(jì)算機(jī)輔助工具來(lái)進(jìn)行的，可以支持從需求定義直到最終產(chǎn)品的全過(guò)程。 下圖是簡(jiǎn)化模式V模式。自頂向下，開發(fā)逐漸細(xì)化最終形成開發(fā)的ECU原型；從下向上，通過(guò)測(cè)試形成與最初設(shè)想一致的

4、產(chǎn)品； 經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外汽車著名開發(fā)商如: Audi, AVL, BMW, Bosch, Ricardo Engineering, Siemens, Ford等的了解，他們普遍采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)開發(fā)流程：離線功能仿真快速控制原型自動(dòng)代碼生成硬件在回路仿真參數(shù)標(biāo)定所構(gòu)成的“V模式” 新的開發(fā)流程符合國(guó)際汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ASAM/ASAP),標(biāo)準(zhǔn)的整車控制器開發(fā)流程V模式,3.1-整車及控制策略仿真,采用仿真為主，硬件在環(huán)測(cè)試和實(shí)車標(biāo)定為輔的方式相結(jié)合來(lái)研究整車的控制策略； 首先利用Cruise建立電動(dòng)汽車的整車模型。在matlab/simulink下建立整車的控制策略模式，利用Cruise和matlab/s

5、imulink相互耦合就可以在不同的工況下計(jì)算并評(píng)價(jià)車輛的經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能及控制的平順性等，從而可以評(píng)價(jià)控制策略的優(yōu)劣和車輛的性能,整車及控制策略仿真,整車及控制策略仿真,CRUISE是由奧地利著名的發(fā)動(dòng)機(jī)制造與咨詢公司AVL公司開發(fā)的，用于研究汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放性能及制動(dòng)性能的高級(jí)模擬分析軟件； 其靈活的模塊化理念使得CRUISE可以對(duì)任意結(jié)構(gòu)形式的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。它可用于汽車開發(fā)過(guò)程中的動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配、汽車性能預(yù)測(cè)和整車仿真計(jì)算； 通過(guò)仿真的研究，可以確定整車控制策略，對(duì)控制策略中的參數(shù)進(jìn)行初步的設(shè)定。,3.2-整車控制器開發(fā)規(guī)范,整車控制器的軟硬件的整體

6、需求為： 1）適用于12V/24V的不同類型的電動(dòng)汽車需求，電壓的工作范圍為632V； 2）工作的溫度范圍-40 105； 3）軟件和硬件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化； 4）基于實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度的軟件結(jié)構(gòu)； 5）電源反接保護(hù)； 6）電源的浪涌，過(guò)壓保護(hù)；,7）ESD保護(hù)(防靜電)； 8）功率器件過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)溫保護(hù)； 9）輸入和輸出管腳對(duì)地，對(duì)電源短接和開路保護(hù)及診斷； 10）所有的傳感器都具有故障時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)；,11）需要參考的標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2423.1電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法的規(guī)定； GT/T2423.2電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)B：高溫試驗(yàn)方法的規(guī)定； GB/T 2

7、423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第二部分：試驗(yàn)發(fā)放 試驗(yàn)Fc和導(dǎo)則：振動(dòng)（正弦）的規(guī)定； GB/T 4942.2低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)的要求； GB/T 17619機(jī)動(dòng)車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測(cè)量方法的規(guī)定,3.3-整車控制器的硬件在環(huán)測(cè)試,電控單元（ECU)的復(fù)雜程度快速增加，控制算法與功能不斷增強(qiáng)，對(duì)整車而言還集成了各種總線通訊功能、在線故障診斷(OBD)等功能，所以傳統(tǒng)的檢測(cè)方法面對(duì)復(fù)雜的測(cè)試需求開始顯得力不從心； 硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試是一套與電子控制器真實(shí)連接的測(cè)試系統(tǒng)，用于檢測(cè)整車控制器控制功能及邏輯錯(cuò)誤、故障等； 整車控制器的測(cè)試采用了基于dSPACE的硬件在環(huán)測(cè)試。

8、,首先通過(guò)Matlab/Simulink建立除整車控制器外的其他電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)仿真模型，建立的模式可以通過(guò)RTW接口下載到dSPACE中 通過(guò)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)就可以模擬除整車控制器外的整個(gè)電動(dòng)系統(tǒng)，能夠在上車之前對(duì)整車控制器的控制功能及控制策略進(jìn)行全面的測(cè)試,通過(guò)實(shí)時(shí)仿真模型dSPACE具有以下的功能： 產(chǎn)生加速踏板、制動(dòng)踏板和鑰匙等控制信號(hào)； 產(chǎn)生檔位信號(hào)； 實(shí)現(xiàn)與控制器的CAN通信 設(shè)置總成部件的狀態(tài)參數(shù)，改變邊界條件； 設(shè)置各種傳感器故障； 實(shí)時(shí)將車輛運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)傳給控制器； 捕捉ECU的控制參數(shù)。,整車控制器在硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中需要測(cè)試的功能 1-整車控制器硬件測(cè)試功能,2-整車控制器基

9、本控制策略功能測(cè)試,3-整車控制器故障處理功能測(cè)試,4-整車控制器標(biāo)定系統(tǒng),整車控制器采用國(guó)際上標(biāo)準(zhǔn)的CCP來(lái)實(shí)現(xiàn)整車控制器的標(biāo)定。CCP(CAN CalibratI/On Protocol)是一種基于CAN總線的應(yīng)用協(xié)議，該協(xié)議為標(biāo)定系統(tǒng)開發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。 CCP主要用于電控單元數(shù)據(jù)標(biāo)定及測(cè)量，最初由Audi、BMW、Mercedes-Benz、Volkswagen等歐洲汽車公司成立的標(biāo)準(zhǔn)化組織ASAP(StandardizatI/On of ApplicatI/On CalibratI/On Systems Task Force)發(fā)展而來(lái)，由于該系統(tǒng)在電控系統(tǒng)開發(fā)方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，因此已逐

10、漸為世界各大汽車公司所采用,4.1-基于CCP的整車控制器標(biāo)定協(xié)議框圖,整車控制器的標(biāo)定框圖如下所示，CCP的標(biāo)定工具從符合ASAP2標(biāo)準(zhǔn)的A2L文件中讀取ECU內(nèi)部變量的描述，再根據(jù)CCP協(xié)議的規(guī)定發(fā)送命令，從而獲取或標(biāo)定整車控制器的變量。,4.2-CCP主從模式的通信配置示意圖,監(jiān)控及標(biāo)定界面通過(guò)整車控制器站地址的配置實(shí)時(shí)地建立監(jiān)控及標(biāo)定界面和整車控制器之間的邏輯連接。該連接在其他ECU的地址被選中或當(dāng)前連接通過(guò)指令被明確斷開之前一直有效。,4.3-電動(dòng)汽車整車控制器的標(biāo)定流程,1）傳感器校正 整車控制器的傳感器的校正主要包括油門踏板傳感器及制動(dòng)壓力傳感器。利用在線監(jiān)控及標(biāo)定軟件對(duì)其范圍進(jìn)

11、行校正。 2）開關(guān)狀態(tài)的驗(yàn)證 為了確保整個(gè)車輛控制策略的運(yùn)行狀態(tài)，需要確定鑰匙開關(guān)狀態(tài)、擋位的開關(guān)狀態(tài)、空調(diào)、暖風(fēng)的開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行模式的開關(guān)狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)的一致。 3）執(zhí)行器的狀態(tài)確定 為了確保整個(gè)車輛控制策略的運(yùn)行狀態(tài)，需要確定指示燈、繼電器控制狀態(tài)是否正常,4.3-電動(dòng)汽車整車控制器的標(biāo)定流程,4）指令接收的確定 利用在線監(jiān)控及標(biāo)定軟件調(diào)用整車控制器的調(diào)試軟件，查看整車控制器對(duì)電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)等部件發(fā)送的信息接收的正確性 5）整車輔助部件控制參數(shù)的標(biāo)定 空調(diào)管理的參數(shù)標(biāo)定：空調(diào)開啟時(shí)電池的SOC狀態(tài)，空調(diào)關(guān)閉的SOC條件；暖風(fēng)管理的參數(shù)標(biāo)定：暖風(fēng)開啟時(shí)電池的SOC狀態(tài)，暖風(fēng)關(guān)閉的SOC條件,4.3-電動(dòng)汽車整車控制器的標(biāo)定流程,6）驅(qū)動(dòng)工況試驗(yàn) 驅(qū)動(dòng)工況的