增程式電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)淺析

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增程式電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵考慮功能需求、主要技術(shù)指標(biāo)與控制信號(hào)類型，依據(jù)能量管理策略對(duì)增程器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力電池等工作統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而使整車達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。增程式電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要由增程器發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（EMS）、發(fā)電機(jī)控制單元（GCU）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制單元（MCU）、動(dòng)力蓄電池管理單元（BMS）、具備增程器協(xié)調(diào)控制的整車控制單元（VCU）和CAN/CANFD網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組成。增程式電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)原理，如圖1所示。

一、功能需求

整車控制系統(tǒng)是車輛正確接收駕駛員指令并進(jìn)行有效及時(shí)反饋處理的關(guān)鍵單元。整車控制系統(tǒng)必須滿足表1的功能需求。VCU為滿足以上功能需求，需滿足以下要求：①信號(hào)采集要快速、準(zhǔn)確；②控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)和運(yùn)算的速度要快；③輸出控制精度要高。

1主要技術(shù)指標(biāo)

整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2，可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)情況進(jìn)行增減。

2控制信號(hào)

整車控制器VCU要滿足功能需求，需滿足一定的信號(hào)輸入輸出功能，見(jiàn)表3。控制信號(hào)通路數(shù)量需求根據(jù)整車控制需求具體確定。

二、能量管理策略設(shè)計(jì)

增程式電動(dòng)車的增程發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛完全解耦，不受行駛工況影響，其能量管理策略目標(biāo)是根據(jù)駕駛員指令和行駛工況，全面協(xié)調(diào)動(dòng)力系統(tǒng)中增程器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等部件的工作狀態(tài)，合理分配能量流，使既滿足汽車行駛不同模式切換，又保障動(dòng)力系統(tǒng)各部件工作在最佳效率區(qū)域，從而提高整車系統(tǒng)效率。高壓能量管理是能量管理策略核心。高壓能量管理是對(duì)高壓用電附件的能量分配在正常及限功率的情況下進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，確保優(yōu)先功能的正常工作,如圖2所示。駕駛艙和BMS對(duì)熱管理的功率需求是分開(kāi)的，VCU需要依據(jù)具體工況來(lái)考慮功率分配的優(yōu)先級(jí)；熱管理系統(tǒng)和動(dòng)力需求沖突時(shí)，VCU需要依據(jù)具體工況來(lái)考慮功率分配的優(yōu)先級(jí)：需要考慮不同工況下的動(dòng)力源組合問(wèn)題，需要考慮各種工況的覆蓋度問(wèn)題；BMS和電機(jī)在不同工況下既可以作為動(dòng)力源，又可以作為能量消耗附件；VCU將能量流發(fā)送給儀表，用于顯示。車輛在動(dòng)力蓄電池滿電、油箱滿油的初始條件下，以“多用電、少用油”為基本原則，據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的動(dòng)力電池的SOC值和對(duì)駕駛員意圖解析得到的需求功率Pd，實(shí)現(xiàn)增程器發(fā)電功率Pe和動(dòng)力蓄電池的充放電功率Pb的最優(yōu)分配,使車輛獲得最長(zhǎng)續(xù)駛里程。Pd=Pe+Pb式中，Pd為整車驅(qū)動(dòng)需求功率（kW）；Pe為增程器輸出功率（kW）；Pb為動(dòng)力蓄電池充放電功率（kW）。當(dāng)車輛行駛里程小于純電行駛里程時(shí)，增程器關(guān)閉，由動(dòng)力蓄電池提供車輛運(yùn)行所需功率；當(dāng)動(dòng)力蓄電池SOC值下降到預(yù)先設(shè)定的下限值時(shí)，根據(jù)控制策略適時(shí)起動(dòng)增程器，切換到增程模式；在減速制動(dòng)或滑行工況時(shí)，增程器與動(dòng)力電池均切斷動(dòng)力，電機(jī)反轉(zhuǎn)給動(dòng)力電池充電。

三、總結(jié)

增程式電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要根據(jù)整車功能需求，硬件設(shè)計(jì)指標(biāo)在滿足國(guó)家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，考慮所有控制信號(hào)需求；軟件設(shè)計(jì)中控制算法重點(diǎn)考慮能量管理策略，從而設(shè)計(jì)出滿足整車需求的增程式整車控制系統(tǒng)。

作者:高龍 強(qiáng)同磊 單位:北京汽車研究總院有限公司