Pengawal kenderaan termasuk dua komponen utama, perkakasan dan perisian.Perisian dan program terasnya biasanya dibangunkan oleh pengeluar, manakala pembekal alat ganti kereta boleh menyediakan perkakasan pengawal kenderaan dan pemandu asas.Pada peringkat ini, penyelidikan asing mengenai pengawal kenderaan bagi kenderaan elektrik tulen tertumpu terutamanya pada kenderaan elektrik tulen yang dipandu oleh roda dalam.motor.Untuk kenderaan elektrik tulen dengan hanya satu motor, ia biasanya tidak dilengkapi dengan pengawal kenderaan, tetapi pengawal motor digunakan untuk mengawal kenderaan.Banyak syarikat asing yang besar boleh menyediakan penyelesaian pengawal kenderaan yang matang, seperti Continental, Bosch, Delphi, dll.
1. Komposisi dan prinsip pengawal kenderaan
Sistem kawalan kenderaan kenderaan elektrik tulen dibahagikan kepada dua skim: kawalan berpusat dan kawalan teragih.
Idea asas sistem kawalan berpusat ialah pengawal kenderaan melengkapkan pengumpulan isyarat input sahaja, menganalisis dan memproses data mengikut strategi kawalan, dan kemudian secara langsung mengeluarkan arahan kawalan kepada setiap penggerak untuk memacu pemanduan biasa kenderaan elektrik tulen.Kelebihan sistem kawalan berpusat ialah pemprosesan berpusat, tindak balas yang cepat dan kos rendah;kelemahannya ialah litarnya rumit dan tidak mudah untuk menghilangkan haba.
Idea asas sistem kawalan teragih ialah pengawal kenderaan mengumpul beberapa isyarat pemandu, dan berkomunikasi dengan pengawal motor dan sistem pengurusan bateri melalui bas CAN.Pengawal motor dan sistem pengurusan bateri masing-masing mengumpul isyarat kenderaan melalui bas CAN.diserahkan kepada pengawal kenderaan.Pengawal kenderaan menganalisis dan memproses data mengikut maklumat kenderaan dan digabungkan dengan strategi kawalan.Selepas pengawal motor dan sistem pengurusan bateri menerima arahan kawalan, mereka mengawal operasi motor dan nyahcas bateri mengikut maklumat keadaan semasa motor dan bateri.Kelebihan sistem kawalan teragih ialah modulariti dan kerumitan rendah;kelemahannya ialah kos yang agak tinggi.
Gambarajah skematik sistem kawalan kenderaan teragih biasa ditunjukkan dalam rajah di bawah.Lapisan atas sistem kawalan kenderaan ialah pengawal kenderaan.Pengawal kenderaan menerima maklumat pengawal motor dan sistem pengurusan bateri melalui bas CAN, dan memberikan maklumat kepada pengawal motor dan bateri.Sistem pengurusan dan sistem paparan maklumat dalam kenderaan menghantar arahan kawalan.Pengawal motor dan sistem pengurusan bateri masing-masing bertanggungjawab untuk pemantauan dan pengurusan motor pemanduan dan bateri kuasapek, dan sistem paparan maklumat on-board digunakan untuk memaparkan maklumat status semasa kenderaan.
Gambarajah skematik sistem kawalan kenderaan teragih biasa
Rajah di bawah menunjukkan prinsip komposisi pengawal kenderaan elektrik tulen yang dibangunkan oleh sebuah syarikat.Litar perkakasan pengawal kenderaan termasuk modul seperti mikropengawal, penyaman kuantiti suis, penyaman kuantiti analog, pemacu geganti, antara muka bas CAN berkelajuan tinggi dan bateri kuasa.
Gambar rajah skema komposisi pengawal kenderaan elektrik tulen yang dibangunkan oleh sebuah syarikat
(1) Modul mikropengawal Modul mikropengawal adalah teras pengawal kenderaan.Memandangkan fungsi pengawal kenderaan elektrik tulen dan persekitaran luaran operasinya, modul mikropengawal harus mempunyai prestasi pemprosesan data berkelajuan tinggi, kaya Ciri-ciri antara muka perkakasan, kos rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi.
(2) Modul penyaman kuantiti suis Modul penyaman kuantiti suis digunakan untuk penukaran tahap dan membentuk kuantiti input suis, satu hujungnya disambungkan dengan kepelbagaian penderia kuantiti suis, dan hujung yang satu lagi disambungkan dengan mikropengawal.
(3) Modul pelaziman analog Modul pelaziman analog digunakan untuk mengumpul isyarat analog pedal pemecut dan pedal brek, dan menghantarnya ke mikropengawal.
(4) Modul pemacu geganti Modul pemacu geganti digunakan untuk memacu kepelbagaian geganti, satu hujungnya disambungkan kepada mikropengawal melalui pengasing optoelektronik, dan hujung satu lagi disambungkan kepada kepelbagaian geganti.
(5) Modul antara muka bas CAN berkelajuan tinggi Modul antara muka bas CAN berkelajuan tinggi digunakan untuk menyediakan antara muka bas CAN berkelajuan tinggi, satu hujungnya disambungkan kepada mikropengawal melalui pengasing optoelektronik, dan hujung satu lagi disambungkan kepada bas CAN berkelajuan tinggi sistem.
(6) Modul bekalan kuasa Modul bekalan kuasa menyediakan bekalan kuasa terpencil untuk mikropemproses dan setiap modul input dan output, memantau voltan bateri, dan disambungkan kepada mikropengawal.
Pengawal kenderaan mengurus, menyelaras dan memantau semua aspek rantaian kuasa kenderaan elektrik untuk meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga kenderaan dan memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan.Pengawal kenderaan mengumpul isyarat pemanduan pemandu, mendapatkan maklumat berkaitan motor pemacu dan sistem bateri kuasa melalui bas CAN, menganalisis dan mengira, dan memberikan kawalan motor dan arahan pengurusan bateri melalui bas CAN untuk merealisasikan kawalan pemanduan kenderaan dan kawalan pengoptimuman tenaga.dan kawalan pemulihan tenaga brek.Pengawal kenderaan juga mempunyai fungsi antara muka instrumen yang komprehensif, yang boleh memaparkan maklumat status kenderaan;ia mempunyai diagnosis kesalahan lengkap dan fungsi pemprosesan;ia mempunyai gerbang kenderaan dan fungsi pengurusan rangkaian.
2. Fungsi asas pengawal kenderaan
Pengawal kenderaan mengumpul maklumat pemanduan seperti isyarat pedal pemecut, isyarat pedal brek dan isyarat suis gear, dan pada masa yang sama menerima data yang dihantar oleh pengawal motor dan sistem pengurusan bateri pada bas CAN, dan menganalisis maklumat dalam kombinasi dengan strategi kawalan kenderaan dan pertimbangan, ekstrak niat pemanduan pemandu dan maklumat keadaan kenderaan yang sedang berjalan, dan akhirnya menghantar arahan melalui bas CAN untuk mengawal kerja setiap pengawal komponen untuk memastikan pemanduan biasa kenderaan.Pengawal kenderaan harus mempunyai fungsi asas berikut.
(1) Fungsi mengawal pemanduan kenderaan Motor pemacu kenderaan elektrik mesti mengeluarkan daya kilas pemanduan atau brek mengikut niat pemandu.Apabila pemandu menekan pedal pemecut atau pedal brek, motor pemacu perlu mengeluarkan kuasa pemanduan tertentu atau kuasa brek penjanaan semula.Lebih besar bukaan pedal, lebih besar kuasa keluaran motor pemacu.Oleh itu, pengawal kenderaan harus menjelaskan dengan munasabah operasi pemandu;menerima maklumat maklum balas daripada subsistem kenderaan untuk memberikan maklum balas membuat keputusan untuk pemandu;dan menghantar arahan kawalan kepada subsistem kenderaan untuk mencapai pemanduan biasa kenderaan.
(2) Pengurusan rangkaian seluruh kenderaan Pengawal kenderaan adalah salah satu daripada banyak pengawal kenderaan elektrik dan nod dalam bas CAN.Dalam pengurusan rangkaian kenderaan, pengawal kenderaan ialah pusat kawalan maklumat, bertanggungjawab untuk organisasi dan penghantaran maklumat, pemantauan status rangkaian, pengurusan nod rangkaian, dan diagnosis dan pemprosesan kerosakan rangkaian.
(3) Pemulihan tenaga brek Ciri penting kenderaan elektrik tulen yang berbeza daripada kenderaan enjin pembakaran dalaman ialah ia boleh memulihkan tenaga brek.Ini dicapai dengan mengendalikan motor kenderaan elektrik tulen dalam keadaan brek regeneratif.Analisis pengawal kenderaan Niat brek pemandu, status pek bateri kuasa dan maklumat status motor pemacu, digabungkan dengan strategi kawalan pemulihan tenaga brek, hantar arahan mod motor dan arahan tork kepada pengawal motor di bawah syarat pemulihan tenaga brek, jadi bahawa pemacu Motor berfungsi dalam mod penjanaan kuasa, dan tenaga yang diperoleh semula oleh brek elektrik disimpan dalam pek bateri kuasa tanpa menjejaskan prestasi brek, untuk merealisasikan pemulihan tenaga brek.
(4) Pengurusan dan pengoptimuman tenaga kenderaan Dalam kenderaan elektrik tulen, bateri kuasa bukan sahaja membekalkan kuasa kepada motor pemacu, tetapi juga membekalkan kuasa kepada aksesori elektrik.Oleh itu, untuk mendapatkan jarak pemanduan maksimum, pengawal kenderaan akan bertanggungjawab ke atas keseluruhan bekalan kuasa kenderaan.Pengurusan tenaga untuk meningkatkan penggunaan tenaga.Apabila nilai SOC bateri agak rendah, pengawal kenderaan akan menghantar arahan kepada beberapa aksesori elektrik untuk mengehadkan kuasa output aksesori elektrik untuk meningkatkan julat pemanduan.
(5) Pemantauan dan paparan status kenderaan Maklumat seperti kuasa, jumlah voltan, voltan sel, suhu bateri dan kerosakan, dan kemudian hantar maklumat masa nyata ini ke sistem paparan maklumat kenderaan melalui bas CAN untuk paparan.Di samping itu, pengawal kenderaan kerap mengesan komunikasi setiap modul pada bas CAN.Jika ia mendapati bahawa nod pada bas tidak dapat berkomunikasi secara normal, ia akan memaparkan maklumat kerosakan pada sistem paparan maklumat kenderaan, dan mengambil langkah yang munasabah untuk situasi kecemasan yang sepadan.pemprosesan untuk mengelakkan berlakunya keadaan yang melampau, supaya pemandu boleh secara langsung dan tepat mendapatkan maklumat keadaan operasi semasa kenderaan.
(6) Diagnosis dan pemprosesan kerosakan Pantau secara berterusan sistem kawalan elektronik kenderaan untuk diagnosis kerosakan.Penunjuk kerosakan menunjukkan kategori kerosakan dan beberapa kod kerosakan.Mengikut kandungan kesalahan, tepat pada masanya menjalankan pemprosesan perlindungan keselamatan yang sepadan.Untuk kesalahan yang kurang serius, adalah mungkin untuk memandu pada kelajuan rendah ke stesen penyelenggaraan berdekatan untuk penyelenggaraan.
(7) Pengurusan pengecasan luaran menyedari sambungan pengecasan, memantau proses pengecasan, melaporkan status pengecasan, dan menamatkan pengecasan.
(8) Diagnosis dalam talian dan pengesanan luar talian peralatan diagnostik bertanggungjawab untuk sambungan dan komunikasi diagnostik dengan peralatan diagnostik luaran, dan merealisasikan perkhidmatan diagnostik UDS, termasuk membaca aliran data, membaca dan mengosongkan kod kesalahan, dan nyahpepijat port kawalan .
Rajah di bawah ialah contoh pengawal kenderaan elektrik tulen.Ia menentukan niat pemandu dengan mengumpul isyarat kawalan semasa memandu dan mengecas, mengurus dan menjadualkan peralatan kawalan elektronik kenderaan melalui bas CAN, dan menggunakan model yang berbeza untuk model yang berbeza.Strategi kawalan untuk merealisasikan kawalan pemanduan kenderaan, kawalan pengoptimuman tenaga, kawalan pemulihan tenaga brek dan pengurusan rangkaian.Pengawal kenderaan menggunakan teknologi seperti mikrokomputer, pemacu kuasa pintar dan bas CAN, dan mempunyai ciri-ciri tindak balas dinamik yang baik, ketepatan pensampelan yang tinggi, keupayaan anti-gangguan yang kuat dan kebolehpercayaan yang baik.
Contoh pengawal kenderaan elektrik tulen
3. Keperluan Reka Bentuk Pengawal Kenderaan
Penderia yang menghantar isyarat terus kepada pengawal kenderaan termasuk penderia pedal pemecut, penderia pedal brek dan suis gear, di mana penderia pedal pemecut dan penderia pedal brek mengeluarkan isyarat analog, dan isyarat keluaran suis gear ialah isyarat suis.Pengawal kenderaan secara tidak langsung mengawal operasi motor pemacu dan pengecasan dan pelepasan bateri kuasa dengan menghantar arahan kepada pengawal motor dan sistem pengurusan bateri, dan merealisasikan on-off modul on-board dengan mengawal geganti utama .
Mengikut komposisi rangkaian kawalan kenderaan dan analisis isyarat input dan output pengawal kenderaan, pengawal kenderaan harus memenuhi keperluan teknikal berikut.
① Apabila mereka bentuk litar perkakasan, persekitaran pemanduan kenderaan elektrik harus dipertimbangkan sepenuhnya, keserasian elektromagnet harus diberi perhatian, dan keupayaan anti-gangguan harus dipertingkatkan.Pengawal kenderaan harus mempunyai keupayaan perlindungan diri tertentu dalam perisian dan perkakasan untuk mengelakkan berlakunya situasi yang melampau.
② Pengawal kenderaan perlu mempunyai antara muka I/O yang mencukupi untuk dapat mengumpul pelbagai maklumat input dengan cepat dan tepat, dan sekurang-kurangnya dua saluran penukaran A/D untuk mengumpul isyarat pedal pemecut dan isyarat pedal brek.Saluran input digital digunakan untuk mengumpul isyarat gear kenderaan, dan harus ada berbilang saluran keluaran isyarat pemacu kuasa untuk memandu geganti kenderaan.
③ Pengawal kenderaan harus mempunyai pelbagai antara muka komunikasi.Antara muka komunikasi CAN digunakan untuk berkomunikasi dengan pengawal motor, sistem pengurusan bateri dan sistem paparan maklumat kenderaan.Antara muka komunikasi RS232 digunakan untuk berkomunikasi dengan komputer hos, dan antara muka komunikasi RS-485 dikhaskan.Antara muka komunikasi /422, yang boleh serasi dengan peranti yang tidak menyokong komunikasi CAN, seperti beberapa model skrin sentuh kereta.
④ Dalam keadaan jalan yang berbeza, kereta akan menghadapi kejutan dan getaran yang berbeza.Pengawal kenderaan harus mempunyai rintangan kejutan yang baik untuk memastikan kebolehpercayaan dan keselamatan kereta.
Masa siaran: Nov-09-2022