純電動汽車整車控制器開發及控制策略研究

顏孝勇

摘 要：為了全方位研究純電動汽車整車的開發與控制策略，文章主要是針對純電動汽車整車的硬件構造展開闡述，同時研究純電動汽車整車控制策略的設計，對未來開發純電動汽車整車控制硬件系統有著非常明顯的指導價值。

關鍵詞：純電動汽車;整車控制;開發;控制策略

中圖分類號：U469.7 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）09-20-02

Research on controller development and control strategy of pure electric vehicle

Yan Xiaoyong

（ Anhui Xinsheng Automobile Manufacturing Co.， Ltd.， Anhui Xuancheng 242200 ）

Abstract：?In order to study the development and control strategy of pure electric vehicle in an all-round way， this paper mainly elaborates the hardware structure of pure electric vehicle， and studies the design of control strategy of pure electric vehicle， which has a very obvious guiding value for the future development of pure electric vehicle control hardware system.

Keywords： Pure electric vehicle; Vehicle control; Development; Control strategy

CLC NO.： U469.7 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）09-20-02

前言

和傳統汽車整車控制結構進行比較，純電動汽車整車控制結構非常復雜，并且具有多樣化的結構。電控結構是實現純電動汽車整車控制開發的主要部分，是保障純電動汽車各項功能實施的基本條件，可以讓純電動汽車的所有運行單元都處于最合適的條件下運行，并且根據純電動汽車整車控制策略以及硬件開發等展開相應的設計。純電動汽車的整車控制結構通常包含了整車控制器的主控芯片、數據通信電路以及傳感信號調理等方面的設計。

1 純電動汽車的整車控制系統結構

純電動汽車只需要利用動力電池為車輛提供相應的動能，然后通過整車控制系統將動能轉化為機械能，從而保障純電動汽車的安全運行。純電動汽車整車控制系統其內部結構通常包含了整車控制器主控芯片、數據通信電路以及傳感器信號調理等。整車控制系統能夠按照用戶的操作來發出相關指令，電機控制器則是能夠對其進行回應，同時還可以有效調理汽車動力輸出大小，從而滿足前進、后退、倒車以及停車等各項功能。

2 整車控制器的開發設計

2.1 純電動汽車主控芯片的選擇

純電動汽車的整車控制器在主控芯片方面的設計，需要遵循輸出量與輸入量大的原則，對于控制實時性有著較高的要求，并且這種模式的算法也非常繁瑣，所以在純電動汽車整車控制器的開發方面，現階段市場中運用最多的主控芯片主要是32位MCU。按照Motorrola公司對市場的調查，在未來，具有超強性能的32為MCU會成為純電動汽車控制器中應用最多的主控芯片。因此，本文所的研究主要是運用飛索半導體電子主控芯片，即32為RISC結構的MB91F526F微控制器。該主控芯片最大工作頻率高達80MHz，并且容量較大，低消耗等特點。

2.2 電源電路設計

電源電路設計需要存在過流保護保險，即F1（30V/ 1.5A），并且還需要有預防線路接反的二級保護管S3GB，能夠有效的保障整個控制系統的安全性。電池干擾濾波器能夠選擇日本村田企業制作的NFM55PC155F1H4，可以有效地阻擋高頻干擾。與此同時，開關電源穩壓器則是能夠運用LM2596S-5.0型號，能夠把+12V的電壓有效轉變成+5V的電壓，從而為主控芯片提供電能。功率開關主要是選擇IRFR9024，復位芯片則是選擇MAX810LD，通過兩者的共同作用形成低壓掉電檢測選擇，若是電壓值要比復位門限壓4.63V還要低的過程中，RST引腳則會形成合力的復位高壓脈沖，這個時候電源電路就會停止供電。

2.3 復位電路設計

主控芯片主要是在復位的時候工作，在復位完成之后，端口與寄存器各自的狀況則會達到默認值，這個過程中程序就會開始執行各項命令。復位會強制將寄存器、GPIO端口、中斷以及控制狀態等單元復位成初始值。MB91F526F總共存在四種復位模式，即看門狗定時器復位、時鐘監視、外部復位以及上電復位。

2.4 數據通信電路設計

MB91F526F結構內所集成的CAN整車控制單元，能夠有效支持3路CAN實現同時通信。然而為了增強CAN數據通信的穩定性，CAN通信電路還需要分析EMC的各種抗干擾因素。CAN收發器主要是選擇NXP企業設計的SJA1040型號，能夠有效降低光耦隔離所形成的數據通信傳輸延遲。在CAN收發器工作的前端，還需要應用ADI企業設計的ADUM1201型號雙通道數字隔離器，此項隔離器能夠把單芯片變壓器與CMOS技術實現有效融合，從而表現出非常強的性能結構。CAN通信所發出的數據信息還能夠利用MURATA企業所制造的DLW31SN161SQ2型號共模電感來處理電磁干擾數據。

2.5 傳感器信號調理設計

2.5.1 踏板信號采集設計

本研究的加速踏板其額定電壓主要設置為+5V，其電壓輸出區間為0至5V，輸出電壓所應用的運算放大器主要選擇TI企業設計的LM358型號，該裝置能夠形成電壓跟隨器，可以有效增強主控芯的輸入抗阻，從而提高A/D轉換器的電磁抗干擾效果，增強設備的電壓測量準確度。此外，在電壓信號收集線路上還需要接入大小為100nf的電容，從而實現高頻干擾的過濾。為了有效增強A/D轉換器的電壓準確度，還需要設計一個外置電壓為+5V的REF195型號基準源芯片。

2.5.2 速度傳感器信號采集設計

本研究主要是利用霍爾效應齒輪傳感器作為速度信號采集裝置。在霍爾傳感器進行電磁信號收集的過程中，其傳輸斷會存在高低電平，因為穿電動汽車整車控制系統相對復雜，并且汽車外部以及內部環境的電磁干擾非常明顯，所以選擇霍爾傳感器傳輸的數據還需要經歷cd40106型號施密特觸發器的整形處理，從而把不合理的方波數據實時濾波整形，從而滿足主控芯片能夠實現標準方波信號的識別處理。

3 純電動汽車整車控制策略

3.1 用戶意圖解析策略

針對純電動汽車整車控制策略而言，用戶的意圖解析屬于汽車驅動電機以及加速塔板之間所形成的輸出功率關系。通過加速踏板的開度制作平衡曲線，從而實現駕駛員行駛意圖的判斷，若是純電動汽車在進行勻速行駛的過程中，純電動汽車的運行狀態會以s型曲線呈現在油門踏板的開度曲線上。

3.2 整車驅動控制策略

純電動汽車整車驅動控制策略通常是控制車輛的輸出力矩，同時保障汽車的狀態性能。整車驅動控制策略的核心內容是根據用戶所發出的車輛行駛數據、檔位、加速踏板以及制動踏板信號為基礎，然后通過車輛內部的數據運算與處理，從而得到純電動汽車的驅動轉矩，實現汽車行駛狀態的改變，滿足用戶的預期速度。

純電動汽車驅動控制策略通常能夠劃分成四個模塊，即輸出轉矩矯正、用戶意圖解析、汽車驅動控制以及加速踏板數據收集。然而，汽車的加速驅動、正常運行以及起步運行等模式都是純電動汽車的整車驅動控制。

3.3 充電控制策略

純電動汽車在需要實施充電的過程中，純電動汽車它的高壓正極以及負極接觸器都會直接被西河，從而讓充電器與高壓電路相互連接，實現純電動汽車的電力供應。這個過程中，DC/DC開始運行，同時輸出電壓會直接傳輸到輔助電池中。在充電的過程中，車輛控制器會進行充電數據的接收，點火開關不管處于任何檔位，純電動汽車的整車控制器都不會接收到高壓電，從而保障純電動汽車一直維持鎖定的狀態，不可以充電行駛。

4結束語

純電動汽車整車控制系統主要是將CAN主控芯片作為核心部件，通過電池、充電、電源以及電路等系統的共同作用，從而實現汽車的整車控制。純電動汽車在進行整車控制策略的開發過程中，需要分析用戶的意圖、充電控制、整車驅動控制、能量回收控制以及輔助系統控制等，只有兼顧所有的內容，才能滿足純電動汽車整車控制策略的經濟性與安全性。

參考文獻

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