純電動車的整車控制方法研究

董 銘（唐山電動車研發與檢測有限公司,河北 唐山 063200）

?

純電動車的整車控制方法研究

董 銘
（唐山電動車研發與檢測有限公司,河北 唐山 063200）

摘 要：對于純電動車來說，動力性是衡量汽車性能的主要指標，但是在研究中仍然存在重量、容量以及成本等因素限制，想要提高其性能，必須要做好能量控制策略的分析，爭取哎運城汽車續航能力。本文對純電動車整車控制方法進行了簡要分析。

關鍵詞：純電動車；整車控制；控制策略

純電動車已經成為汽車行業研究的關鍵，面對純電動車研究存在的不足，為提高其整體性能，就需要做好整車控制策略與能量管理分析。即需要結合純電動車動力系統結構特點，基于整車控制任務，來完成整車控制器軟件結構的設計，在根本上提高汽車行駛安全性與可靠性。

1 純電動車整車驅動策略實例分析

設計試驗用純電動車由緊湊型小轎車改裝而成，其整車參數主要包括整備質量值1577kg、荷載質量值1755kg，輪胎滾動阻力系數為0.015，傳動系統總速比為8.94。同時，電機系統所用電機為永磁同步類型，額定電壓為335V。而電池系統內額定內阻為0.13Ω，額定電壓為336V。以此純電動車為對象，對其整車驅動策略進行設計分析。

2 純電動車整車驅動策略分析

2.1 硬件系統

2.1.1 整車控制器硬件結構

整車控制器在運行時，需要以輸入的鑰匙信號、制動踏板、加速踏板、變速箱信號、車速以及控制面板信號等為依據，對電機輸出功率與力矩值進行計算，根據計算結果來確定相應指令，最后將指令發送到各個ECU[1]。其硬件結構主要包括微控制器模塊、電源保護模塊、電源管理模塊、CAN收發器模塊、信號采集模塊以及功率驅動模塊等。其中，微控制器模塊主要包括微控制器、晶振電路、復位電路以及程序開發接口，結合汽車運行環境，需要保證控制其具有快速運算功能，以及較強的抗干擾性。電源管理模塊主要負責轉換電壓，需要將車載蓄電池電壓轉換成5V電壓，然后將其供給控制器以及CAN驅動器。電源保護模塊主要負責保護整個電路，分為防反接電路與瞬態抑制電路。信號采集模塊主要負責信號的濾波、限流、分壓，保證處理過的信號電壓、電流在微控制器I/O管腳正常輸入范圍內。

2.1.2 硬件環仿真系統結構

純電動車模型為一個開環系統，并存在局部閉環，當進入到駕駛狀態后成形成閉環系統。整個系統中車輛中心為VCU，負責采集控制信號，然后根據各項信號計算出電機輸出轉矩值與控制方式，利用CAN將指令信號傳輸給不同的電機控制系統，實現對車輛的運動控制。純電動車模型主要包括車輛動力模型、電池模型以及電機模型，以整車控制器輸出的控制指令為依據，對汽車運行狀態信息進行收集，然后將所有輸入信號直接傳遞給整車控制器。

2.2 電動車模型

2.2.1 車輛動力學模型

可以利用veDYNA車輛動力學仿真軟件來建立模型，軟件核心包括高精度車輛模型、三維路面模型、虛擬駕駛員模型以及多種操縱控制行為模型。在建立車輛模型時，通過C語言進行編寫，然后利用S函數形式嵌入到Matlab/Simulink環境中，通過Simulink模塊來顯示數據流與接口[2]。

2.2.2 電機模型

對電動車動力系統進行分析，需要重點研究電機輸入與輸出，其為電機與電機控制器綜合特性，應將其作為一個整體并簡化其內部模型。電動車電機輸入輸出特性是電控控制器的綜合特性，但是電機除了要完成電動機動作外，還需要負責發電機作業，因此在建立電機模型時，需要對兩種工作模式進行分析[3]。

2.2.3 電池模型

選擇與建立電機模型相同方法對電池模型進行分析，可以得到其輸入輸出關系圖，如圖1所示。其中IB表示輸入負荷電流；SOC表示電池電荷狀態系數；UB表示電池電荷電壓；TempB表示電池溫度。

2.3 能量管理控制

充電是純電動車需要解決的關鍵性問題，電池組作為車輛運行功率負荷的承擔者，在對控制器進行分析時，需要保證電池能量利用的有效性，最大程度上來提高汽車續航性能。整車控制器收到SOC信號，當SOC信號值小于某限值后，儀表盤會顯示相應指示燈并告警，然后駕駛員便可以根據實際情況選擇最有利的判斷。

2.4 起車模式與正常驅動模式路試結果

如圖1所示，為車輛運動時狀態參數曲線，30～40s加速踏板開度為0，無制動信號，車輛進入起車模式。44～59s加速踏板開度為100%，車輛進入到正常驅動模式。其中，44～50sVCU對電機控制系統為恒轉矩控制，50～59s為恒功率控制，電機期望輸出轉矩呈現雙曲線趨勢下滑。59～96s無制動信號并采用機械剎車大方式，車速減小。從路試采集數據可以看出，車輛起車模式、正常驅動模式下恒轉矩控制與恒功率控制，仿真結果與實際控制效果相差較小，表示整車驅動控制策略設計可行。

3 結束語

為提高純電動車運行安全性，需要進一步做好整車控制器的研究，掌握其運行原理，并結合整車控制器功能實現要求，做好不同環節的分析，采取有效的措施來對控制器進行優化，建立有效的控制系統，通過有效接收純電動車所有運行狀態信息，來做好每一步控制管理。

參考文獻：

[1]姜海斌.純電動車整車控制策略及控制器的研究[D].上海交通大學,2010.

[2]華夢新.純電動車整車控制策略的研究[D].哈爾濱工業大學,2010.

[3]彭金雷.純電動汽車整車控制策略研究[D].華南理工大學,2013.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.213