纯电动客车动力总成集成控制算法研究

发布时间：2020-09-10 16:26

　　纯电动客车具有无污染、噪声低、结构简单和国家政策支持等诸多优点,受到了国内越来越多城市的欢迎。随着车辆功能需求的不断增多,汽车拥有越来越多的分布式电控单元,导致整车电控系统通讯延迟、稳定性差、协调控制困难等问题,进而影响整车的安全性,对电控单元进行集成可有效解决以上问题。本文以校企合作项目为依托,通过分析比较电动车动力总成控制和集成控制的研究现状以及发展趋势,基于课题组现有的dSPACE和TTC等设备,开展了纯电动客车电控系统集成设计的可行性研究。本文首先以纯电动客车为例,对传统分布式架构电控系统存在的问题进行分析,针对两种不同的集成方案从软件和硬件两个层面进行集成可行性研究,结合实验室已有的基础确定了BMS和VCU的集成方案,进而确立了整车电气架构并定义了整车功能。针对集成前后电控系统架构的改变,从四个方面对比分析控制器集成对电控系统的影响,结果表明VCU和BMS的集成方案可以减少电控系统信号传输及控制时间、减轻动力CAN负荷、加快电池故障的响应时间,但对SOC预测实时性影响不大。针对集成控制下的整车电控系统,对整车模式进行划分,根据驱动电机和动力电池的特性制定集成控制策略,利用MATLAB/Simulink完成了控制策略的模块化建模。为了研究集成控制策略在控制器中的运行情况,基于功能的独立性将集成控制策略的7个模块映射为6个任务,通过对典型调度算法的研究,确立了适用于周期性任务的可调度性判据并对单个任务执行时间进行测量,进而理论上分析了任务集的可调度性并利用dSPACE进行了验证;为了验证集成控制策略的正确性,搭建整车动力学及动力总成关键部件模型。结合项目的实际需求,利用CodeSys软件开发工具在TTC60控制器上实现了集成控制器的开发,进而从离线仿真、HIL测试和整车试验三个层面验证了集成方案的有效性和可行性。本文在研究集成控制以及建模的基础上,建立了整车及其控制系统仿真验证技术平台并开发集成控制算法,通过系统仿真与试验测试分析比较系统集成设计的实用性和有效性,以期为电控系统的集成开发提供一定的指导。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

拓扑结构图,负荷率,总线,CAN网络

图 2.12 BMS 和 VCU 集成后闭环控制系统时间此时信号传输及控制时间 Ta为：1 2 3 6 7 880aT T T T T T T ms··················(2.7)对比分析可知，整个系统的信号传输及控制时间可以减小 30ms，减少了约27.3%。集成控制可以提高系统的控制精度，有利于提高电控系统的稳定性。2.5.2 动力 CAN 总线负荷率对比分析VCU 与 BMS 集成前，两者以报文的形式进行通信；集成后，原本的总线通信变成了数据传递，动力 CAN 总线的负荷率便会降低。CANoe 是德国 Vector 公司开发的用于汽车总线开发、测试和分析的专业工具，在汽车总线设计与仿真方面应用广泛[43]。其支持总线实物测量、总线半实物仿真和总线仿真，可验证集成前后动力 CAN 总线负荷率的变化情况。

试验装置图,实时性,试验装置,电流信号

图 2.16 SOC 预测实时性试验装置其中 TTC200 模拟底层 LECU 采集电流等信息，车辆和电机的模型也都C200 里边运行；TTC60 模拟 BMS，利用 CAN 线得到的电流信号对 SO预测，然后发送给 dSPACE。同样，dSPACE 利用 TTC200 直接发送的电进行 SOC 估算，和 TTC60 发送的 SOC 值对比以验证延迟对 SOC 预估实影响。试验的运行工况为 NEDC，将 TTC200 内的电流信号延迟若干时间送给 TTC60，延迟时间分别为 20ms、50ms、100ms、200ms、500ms 和 1000m算每种情况下一个 NEDC 循环工况内延迟和不延迟 SOC 预测误差的百分果如图 2.17 所示：0.150.2%）

集成控制器,软件开发工具,代码,资源

第 5 章集成控制策略仿真与试验验证 TTControl 公司生产的 TTC50 系列控制器——TTC60，该系列 I/O 资源和内存资源，并且可在极其恶劣的条件下进行工作[70集成控制器的要求。

【参考文献】