第六章 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器

1、第六章 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器6.1電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器硬件采用了分層控制的方法來(lái)對(duì)駕駛員的意圖和各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)零部件進(jìn)行信號(hào)采集和控制，如圖 3-1 所示。其中整車(chē)控制器是整車(chē)控制的核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)整車(chē)，并且具有如下的系統(tǒng)硬件（含獨(dú)立運(yùn)行的底層驅(qū)動(dòng)程序）基本功能：6.1 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器系統(tǒng)需求分析圖6.1 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器1. 整車(chē)各控制器（HCU整車(chē)控制單元、BPCM電池控制器、DMCM電機(jī)控制器、EMS發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)）的喚醒；2. 上電初始化：HCU 自檢，HCU 初始化，儀表燈，高壓接通；3. 駕駛員指令與傳感器信號(hào)處理；4. 停車(chē)維護(hù)充電控制；5. 驅(qū)動(dòng)力控制、車(chē)輛運(yùn)行工

2、況（起步、加速、巡航、減速、駐車(chē)、停車(chē)、倒車(chē)）控制；6. 最高車(chē)速限制；7. 對(duì) EMS、DMCM、DCDC、BPCM 發(fā)出控制指令；6.1 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器8. 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式控制；9. 指令控制 ADM；10. 接收 BPCM 的有關(guān)動(dòng)力蓄電池組狀態(tài)信號(hào)（電流、電壓、溫度等）；11. 接收 DMCM 的有關(guān)電機(jī)、逆變器總成的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息；12. 硬件故障自診斷與處理；13. 硬件失效控制；14. 開(kāi)機(jī)和停機(jī)過(guò)程控制、干擾和復(fù)位處理；15. 將有關(guān)信息送至儀表板；16. CAN 通訊方式；17. 監(jiān)測(cè)和標(biāo)定；18. 與故障診斷儀的通信；6.2 整車(chē)控制器硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)要點(diǎn)了實(shí)現(xiàn)上述整車(chē)

3、控制器 HCU 的功能，必須依賴系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。因此，HCU硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程中需首先考慮的事項(xiàng)有：1) 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)支持的編程語(yǔ)言；2) 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)使用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)；3) 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能；4) 友好的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；5) 確定控制單元輸入/輸出管腳的數(shù)量和性質(zhì)；6) 選擇各種芯片和元器件，應(yīng)特別慎重地選擇控制單元的 CPU 芯片。硬件系統(tǒng)的搭建，包括以下內(nèi)容：A. 輔助電路設(shè)計(jì)B. I/O 電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試和標(biāo)定C. 通訊電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試D. CPU 電控單元的設(shè)計(jì)和調(diào)試 E. 底層匯編程序的編制和調(diào)試6.3整車(chē)控制器單片機(jī)系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn) CAN 總線通訊和為 HCU 系統(tǒng)留足夠的富裕擴(kuò)展能力，在原有工作基礎(chǔ)

4、上，重新對(duì)目前在汽車(chē)電子產(chǎn)品上的 ECU 進(jìn)行了評(píng)估。目前，世界汽車(chē)電子產(chǎn)品用的主流單片機(jī)有 Motorola 系列、siemens 系列、Philips系列，其中美國(guó)產(chǎn)品大多采用了 Motorola 系列單片機(jī)。飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor，原摩托羅拉半導(dǎo)體部)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商，主要為汽車(chē)、網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信、工業(yè)控制和消費(fèi)電子市場(chǎng)設(shè)計(jì)制造嵌入式半導(dǎo)體。飛思卡爾是眾多市場(chǎng)領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)者，2004 市場(chǎng)主導(dǎo)地位：第一大汽車(chē)半導(dǎo)體制造商（Gartner），第一大通信處理器制造商（Gartner），第二大通用微控制器制造商（Gartner）。實(shí)例：Freesc

5、ale16位單片機(jī)MC9S12DP512原理圖6.4 主要模塊電路1 輸入信號(hào)處理輸入信號(hào)可分為兩種類(lèi)型：數(shù)字信號(hào)（包括開(kāi)關(guān)信號(hào)和脈沖信號(hào)）和模擬信號(hào)CPU 的輸入輸出圖6.4 主要模塊電路所有開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)都必須經(jīng)調(diào)理電路處理，以保證 CPU 的安全。調(diào)理電路的容余度比較大，不論是 12V/24V 電源直接拉高的信號(hào)，還是標(biāo)準(zhǔn)的 5V 拉高的信號(hào)，都能直接識(shí)別，并且都具有很好的抗干擾能力，基本滿足車(chē)用的 EMC 測(cè)試要求。同樣模擬輸入信號(hào)也必須經(jīng)二階有源低通濾波器等調(diào)理電路處理，0-16V 之間的輸入信號(hào)均能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為 0-5V 的 AD 信號(hào)，并且能充分地利用 A/D 的量程特性。其中，油門(mén)

6、信號(hào)、剎車(chē)制動(dòng)信號(hào)等都是非常重要的信號(hào)，硬件設(shè)計(jì)中同時(shí)采集它們的二路互補(bǔ)信號(hào)，并由底層處理程序來(lái)確認(rèn)其可靠性21。脈沖信號(hào)主要是檢測(cè)整車(chē)車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。6.4 主要模塊電路2 控制輸出電路在 HCU 中 CAN 總線承擔(dān)了主要數(shù)據(jù)和命令的交換任務(wù)，控制輸出電路中設(shè)計(jì)若干開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，來(lái)滿足整車(chē)上下電和 CAN 通訊發(fā)生某種故障時(shí)采取應(yīng)急處理的需求。開(kāi)關(guān)量輸出基本上都采用 OC 門(mén)電路，具備線控功能，并且都設(shè)置了自拉高電路，以實(shí)現(xiàn)硬件電路的自診斷。拉高電壓可以是 12V 電源電壓，也可以是標(biāo)準(zhǔn)的 5V 拉高電壓。拉高過(guò)程都具有很好的抗干擾度，滿足常規(guī)的 EMC 測(cè)試。6.4 主要模塊電路3

7、電源模塊電源電路是車(chē)載控制器設(shè)計(jì)中比較困難的設(shè)計(jì)之一，也是影響能否通過(guò)電磁兼容測(cè)試的關(guān)鍵部件。為使混合動(dòng)力 HCU 具有較好的適應(yīng)性、通用性，我們采用了兩級(jí)電源控制，第一級(jí)采用開(kāi)關(guān)電源模塊，以保證電源的供電電壓在 832VDC 的范圍內(nèi)都有一致的輸出電壓，從而使第二級(jí)低壓差電源能夠有一個(gè)非常穩(wěn)定的輸出電壓2。這樣既保證了控制器的工作穩(wěn)定性和抗干擾性，又能在低功耗的前提下，具有很寬的電壓輸入6.4 主要模塊電路4 上下電和安全保護(hù)模塊21HCU還承擔(dān)著整車(chē)低壓電源的控制，如果鑰匙不在起動(dòng)或關(guān)閉狀態(tài)并且低壓電源超過(guò)8V，則接通低壓電源，整車(chē)所有控制器上電。車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)ADM實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓電路的

8、電氣狀態(tài)、通斷狀態(tài)及高壓電路的接通過(guò)程，在發(fā)現(xiàn)異常狀況后能立即通過(guò)狀態(tài)線輸出相應(yīng)的動(dòng)作。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷電后，底層程序應(yīng)能繼續(xù)執(zhí)行，以便停車(chē)充電或保存數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置和故障代碼等有用信息。只有滿足適當(dāng)?shù)臈l件時(shí)，才能通過(guò)軟件使 POW_CTRL1切斷所有的低壓供電電源。硬件上外加一個(gè)主電源繼電器控制電路。充電喚醒、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、POW_CTRL1中任何一個(gè)信號(hào)有效時(shí)都能使外部繼電器閉合，從而給各控制器供電。顯然，由軟件控制的 POW_CTRL1 能夠使控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)延遲斷電。6.4 主要模塊電路6.5 在各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)中，無(wú)論動(dòng)力系統(tǒng)配置采用并聯(lián)、串聯(lián)、還是混聯(lián)，在分層控制的概念構(gòu)架下，其控制的流程都沒(méi)有明顯的

9、差別。在廣泛采用先進(jìn)的 CAN 等通訊技術(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)中，整車(chē)控制器的差異性已經(jīng)越來(lái)越小，因此我們?cè)?HCU 的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置的裕度，以便適應(yīng)多種車(chē)輛的整車(chē)控制需求，也就是說(shuō)，只要換用不同的底層控制與驅(qū)動(dòng)，就可以適合不同的需求。同時(shí)，系統(tǒng)中各個(gè)控制輸入和輸出都可以做不同的可編程設(shè)定，來(lái)滿足整車(chē)控制的實(shí)際需求。在電路的可靠性設(shè)計(jì)中，首先考慮了 EMC要求；其次進(jìn)行了熱穩(wěn)定性能測(cè)試，在夏季高溫條件下，能無(wú)故障連續(xù)工作；此外，特殊的看門(mén)狗電路設(shè)計(jì)，不但可使CPU 出現(xiàn)故障時(shí)快速?gòu)?fù)位，恢復(fù)整車(chē)的工作狀態(tài)，而且還可以在 CPU 等電路燒損時(shí)，通過(guò)硬件電路將油門(mén)信號(hào)直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器

10、，確保車(chē)輛的正常行駛。 6.6 PCB設(shè)計(jì)PCB 設(shè)計(jì)根據(jù)功能分析繪制電路原理圖，需要建立元件庫(kù)中不存在的元器件模型，并根據(jù)價(jià)格、性能和市場(chǎng)行情確定選用的芯片封裝，建立庫(kù)中沒(méi)有的元器件封裝，建立最小系統(tǒng)。由原理圖生成 PCB 其中最主要的兩環(huán)是元器件在印刷電路板上的位置布局和布線。PCB 的設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程，它的可靠性至關(guān)重要，需要綜合考慮線徑、芯片性能、電磁兼容、電磁干擾等眾多方面。6.6 整車(chē)控制器PCB板示例6.7 整車(chē)控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。特別是對(duì)于本系統(tǒng)，如果抗干擾性處理不好，將會(huì)引起諸多不良后果。例 如

11、會(huì)使所測(cè)數(shù)據(jù)精度不夠，會(huì)使數(shù)據(jù)值不穩(wěn)定，會(huì)使系統(tǒng)電壓偏移，不能正常工作，會(huì)使系統(tǒng)軟件無(wú)法運(yùn)行等等，嚴(yán)重的還會(huì)損壞元件。通過(guò)對(duì)實(shí)際工作中電磁干擾的干擾源、干擾傳播途徑和被干擾對(duì)象的響應(yīng)等電磁干擾三要素的分析，見(jiàn)下圖 ，根據(jù) HCU 的工作特點(diǎn)，在控制干擾的策略上采取了主動(dòng)預(yù)防、整體規(guī)劃和“對(duì)抗”與“疏導(dǎo)”相結(jié)合的技術(shù)方案。采用傳統(tǒng)抑制干擾的技術(shù)和簡(jiǎn)單而巧妙的“回避與疏導(dǎo)”技術(shù)處理，并把電磁兼容性設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的基本功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，并行開(kāi)展，以此降低了成本費(fèi)用和節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間。6.7 整車(chē)控制器系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)6.7.1HCU的主要干擾源一般，干擾進(jìn)入系統(tǒng)主要有三種途徑：

12、一是空間干擾場(chǎng)干擾，通過(guò)電磁波輻射竄入系統(tǒng)；二是過(guò)程通道干擾，這類(lèi)干擾通過(guò)與主機(jī)相連的前向通道、后向通道及與主機(jī)的其它相互通道進(jìn)入系統(tǒng)；三是供電系統(tǒng)干擾，見(jiàn)圖 3-7 所示。一般情況下，空間干擾在強(qiáng)度上遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)渠道竄入的干擾，而且空間干擾可用良好的屏蔽與正確地接地，高頻波加以解決，故重點(diǎn)防止供電系統(tǒng)與過(guò)程通道的干擾。6.7.1HCU的主要干擾源6.7.2 硬件電路抗干擾措施硬件電路的抗干擾措施，主要是指在原理設(shè)計(jì)過(guò)程中的所采取的抗干擾措施和在設(shè)計(jì)電路板的時(shí)候所采取的抗干擾措施。本課題共介紹了8 種解決電磁干擾的對(duì)策，從電路原理設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、元器件篩選與匹配、PCB 設(shè)計(jì)與制作、系統(tǒng)熱干

13、擾設(shè)計(jì)等方面綜合考慮，制作的 HCU 在振動(dòng)測(cè)試環(huán)境、充放電機(jī)試驗(yàn)環(huán)境下工作正常，曾在電磁干擾源足以引起臺(tái)式 PC計(jì)算機(jī)工作失常的條件下 HCU 依然工作正常。6.7.2 硬件電路抗干擾措施接地微機(jī)系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地和模擬地等，在微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾的重要方法，如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用是可以解決大部分干擾問(wèn)題。單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地選擇。通常在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于 1 MHz 時(shí)，它的布線和元器件的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)于干擾影響較大，因而屏蔽線采用一點(diǎn)接地。采用了嵌入式單片機(jī)后，我們考慮到信號(hào)頻率都比較低，我們采用了

14、一點(diǎn)接地的方式。數(shù)字、模擬電路分開(kāi)，電路板上即有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連，要盡量加大線性電路的接地面積。接地線應(yīng)盡量加粗，若接地用線條很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使微機(jī)的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線條加粗，使它能通過(guò)三倍于印刷電路板上的允許電流。接地線構(gòu)成閉環(huán)路，只用數(shù)字電路組成的印刷電路板接地時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將接地回路做成閉環(huán)路能明顯提高抗噪聲能力。6.7.2 硬件電路抗干擾措施電源線布置電源線的布置除了要根據(jù)電流的大小，盡量加粗導(dǎo)體寬度外，采取使電源線、地線走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，將有助于增強(qiáng)抗噪

15、聲能力。去藕電容配置在印刷電路板的各個(gè)關(guān)鍵部件配置去藕電容應(yīng)視為印刷電路板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)常規(guī)做法，電源輸入端跨接 10100 F 的電解電容器。原則上每個(gè)集成電路芯片都盡可能安置一個(gè) 0.01 F 的陶瓷電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在 500 KHz 20 MHz 范圍內(nèi)阻抗小于 1，而且漏電流很小。電容引線不能太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。在器件布置方面，與其它邏輯電路一樣，把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，能獲得較好的抗噪聲效果，如時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和 CPU 的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些。單片機(jī)復(fù)位端子“RESET”在強(qiáng)干擾現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)尖峰電壓干擾，可能會(huì)改變部分寄存器狀態(tài)，

16、因此可以在“RESET”端配置 0.01 F 去藕電容。CMOS 芯片的輸入阻抗很高，易受感應(yīng)，故在使用時(shí)，對(duì)其不用端接地或接電源正。6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，大量的干擾源雖不能造成硬件系統(tǒng)的損壞，但常常使微機(jī)不能正常工作，致使控制失靈，造成重大事故，微機(jī)系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，因此，軟件抗干擾問(wèn)題的研究愈來(lái)愈引起人們的重視。干擾對(duì)測(cè)控系統(tǒng)造成的后果數(shù)據(jù)采集誤差加大：干擾侵入微機(jī)系統(tǒng)的前向通道，疊加在信號(hào)上，致使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓信號(hào)輸入時(shí)，此現(xiàn)象更加嚴(yán)重。控制狀態(tài)失靈：一般控制狀態(tài)的輸出多半是通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)的后向通道，

17、由于控制信號(hào)輸出較大，不是直接受到干擾。但是，在微機(jī)控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)輸出常常是依據(jù)某些條件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結(jié)果。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，都會(huì)造成條件狀態(tài)偏差、失誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接收端變化：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)中，由于 RAM 是可以讀寫(xiě)的，因此，就有可能在干擾的侵害下，RAM 中數(shù)據(jù)發(fā)生竄改。在單片機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、常數(shù)皆存放在 Flash 中，雖然避免了程序指令及表格、常數(shù)受干擾破壞，但片內(nèi) RAM以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受外來(lái)干擾而變化。根據(jù)干擾竄入通道，受干擾的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，系統(tǒng)所損壞的狀態(tài)不同，有的

18、造成數(shù)值誤差，有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件的工作狀態(tài)。程序運(yùn)行失常：在微機(jī)受到強(qiáng)干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器 PC 值的改變，破壞了程序的正常運(yùn)行。而 PC 值被干擾后的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，因此引起程序混亂，在 PC 值的錯(cuò)誤引導(dǎo)下，程序?qū)?zhí)行一系列毫無(wú)意義的指令，最后常常進(jìn)入一個(gè)“死循環(huán)”中，使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失去控制。6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)軟件抗干擾的前提條件：采用軟件抗干擾的最根本的前提條件是：系統(tǒng)中抗干擾軟件不會(huì)因?yàn)楦蓴_而損壞，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于程序及一些重要常數(shù)都存儲(chǔ)在 ROM中，這就為軟件抗干擾創(chuàng)造了良好的前提條件。因此，軟件抗干擾的設(shè)置前提條件概括為：（1）

19、在干擾作用下，微機(jī)系統(tǒng)硬件部分不會(huì)受到任何損壞，或易損壞部分設(shè)置有監(jiān)測(cè)狀態(tài)可供查詢。（2）程序區(qū)不會(huì)受干擾侵害。（3）RAM 區(qū)中的重要數(shù)據(jù)不被破壞，或雖被破壞但可以重新建立。通過(guò)重新建立的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的重新運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)不可允許的狀態(tài)。6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集誤差的軟件對(duì)策：對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為了消除傳感器通道中的干擾信號(hào)，在硬件措施上常采取有源或無(wú)源 RLC 網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成模擬濾波器對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻率濾波。同樣，運(yùn)用 CPU的運(yùn)算、控制功能也可以實(shí)現(xiàn)頻率濾波，完成模擬濾波器類(lèi)似的功能，這就是數(shù)字濾波。在一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，人們常采用一些簡(jiǎn)單的數(shù)值、邏輯運(yùn)算處理來(lái)達(dá)到濾波的效果。主要有以下

20、幾種：（1）算術(shù)平均值法。對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)采樣多次，計(jì)算其平均值，以其平均值作為該點(diǎn)采樣結(jié)果。這種方法可以減少系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對(duì)采集結(jié)果的影響。（2）比較舍取法。當(dāng)控制系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的個(gè)別數(shù)據(jù)存在偏差時(shí)，為了剔除個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可采用比較舍取法，就對(duì)每個(gè)采用點(diǎn)連續(xù)采樣多次，根據(jù)所采數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，確定舍取辦法來(lái)剔除偏差數(shù)據(jù)。（3）中值法。根據(jù)干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小的情況，對(duì)一個(gè)采用點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào)，并對(duì)這些采樣值進(jìn)行比較，取中值作為該點(diǎn)的采樣結(jié)果。（4）一階遞推數(shù)字濾波法。這種方法是利用軟件完成 RC 低通濾波的算法，實(shí)現(xiàn)軟件方法代替硬件 RC 濾波器。6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)控制狀態(tài)失常的軟

21、件對(duì)策在形狀量控制系統(tǒng)中，如果干擾進(jìn)入系統(tǒng)，會(huì)影響各種控制條件，造成控制輸出失誤，或直接影響輸出信號(hào)造成控制失誤。為了確保系統(tǒng)安全可以采取下述措施：(1) 軟件冗余。對(duì)于條件控制系統(tǒng)，對(duì)控制條件的一次采樣、處理控制輸出改為循環(huán)地采樣，處理控制輸出。這種方法對(duì)于慣性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗偶然因素干擾作用89。(2)充分利用 MC9S12DP512 單片機(jī)的輸出狀態(tài)寄存單元，當(dāng)干擾侵入輸出通道成輸出狀態(tài)破壞時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)查詢寄存單元的輸出狀態(tài)信息，及時(shí)糾正輸出狀態(tài)。(3)設(shè)置自檢程序。在計(jì)算機(jī)內(nèi)的特定部位或某些內(nèi)存單元設(shè)狀態(tài)標(biāo)志，在開(kāi)機(jī)后，運(yùn)行中不斷循環(huán)測(cè)試，以保證系統(tǒng)中信息存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算的

22、高可行性6.7.3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)系統(tǒng)受到干擾侵害，致使 PC 值改變，造成程序運(yùn)行失常，導(dǎo)致：(1)程序飛出。PC 值指向操作數(shù)，將操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行；PC 值超出應(yīng)用程序區(qū)，將非程序區(qū)中的隨機(jī)數(shù)作為指紋碼運(yùn)行，不管何種情況，都造成程序的盲目運(yùn)行，最后偶然巧合進(jìn)入死循環(huán)。(2)數(shù)據(jù)區(qū)及工作寄存器中的數(shù)據(jù)破壞。程序的盲目運(yùn)行，隨機(jī)數(shù)作為指令運(yùn)行的結(jié)果不可避免地就會(huì)盲目執(zhí)行一些寄存器讀寫(xiě)命令而造成內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞。對(duì)于程序運(yùn)行失常的軟件對(duì)策主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)后及時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。主要可以采取以下策略：(1)設(shè)置監(jiān)視跟蹤定時(shí)器。使用定時(shí)中斷來(lái)監(jiān)視程序運(yùn)行狀態(tài)。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間稍大于主程序正常

23、運(yùn)行一個(gè)循環(huán)的時(shí)間，而在主程序運(yùn)行過(guò)程中執(zhí)行一次定時(shí)器時(shí)間常數(shù)刷新操作，這樣，只要程序正常運(yùn)行，定時(shí)器不會(huì)出現(xiàn)定時(shí)中斷，而當(dāng)程序失常，不能刷新定時(shí)器時(shí)間常數(shù)而導(dǎo)致定時(shí)中斷，利用定時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)⑾到y(tǒng)復(fù)位。(2)設(shè)置軟件陷阱。當(dāng) PC失控，造成程序“亂發(fā)”而不斷進(jìn)入非程序區(qū)，只要在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，使程序進(jìn)入陷阱，然后強(qiáng)使程序進(jìn)入初始狀態(tài)。6.8 整車(chē)控制器軟件設(shè)計(jì)軟件抗干擾設(shè)計(jì)整車(chē)控制器軟件由上層控制策略和底層驅(qū)動(dòng)程序組成，用 C 語(yǔ)言在CodeWarriorV4.5 環(huán)境下編寫(xiě)。上層控制策略主要負(fù)責(zé)根據(jù)車(chē)輛狀態(tài)和駕駛員意圖實(shí)時(shí)控制能量流向和分配比例；下層軟件主要負(fù)責(zé)單片機(jī)初始化設(shè)置、CA

24、N 總線信號(hào)的實(shí)時(shí)收發(fā)和其他輸入、輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)處理與診斷。底層與上層的接口通過(guò)若干變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。6.8 整車(chē)控制器軟件設(shè)計(jì)6.8 .1 整車(chē)控制器軟件設(shè)計(jì)CAN 通訊CAN 通訊主要包括以下部分：CAN 定時(shí)發(fā)送程序：判定是否有空的發(fā)送緩沖區(qū)，沒(méi)有則等待，然后選中空緩沖區(qū)，傳送當(dāng)前幀 ID、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和優(yōu)先級(jí)信息，最后清除此緩沖區(qū)標(biāo)志位。CAN 接收中斷程序：根據(jù)幀 ID 判定是否是該控制器需要接收的幀，如果是則存放到對(duì)應(yīng)的接收緩沖區(qū)。發(fā)送數(shù)據(jù)編碼和接收數(shù)據(jù)譯碼：為了控制傳送數(shù)據(jù)的精度和提高 CAN 通訊速率，需要對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼或拆拼，有的變量占用多個(gè)字節(jié)，有的變量則定義為組合字節(jié)6

25、.9 控制策略設(shè)計(jì)控制策略的主要任務(wù)是控制混合動(dòng)力系統(tǒng)在不同工作模式間平穩(wěn)切換并使系統(tǒng)的總體能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高。6.9 控制策略設(shè)計(jì)控制策略簡(jiǎn)介本課程將針對(duì) MR479QA 并聯(lián)混合動(dòng)力轎車(chē)各個(gè)部件的具體情況，考察三種不同的控制策略：電動(dòng)助力控制策略、實(shí)時(shí)控制策略、模糊控制策略在特定的循環(huán)工況中對(duì)于車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。在不同的控制策略中，要求電池組的電量在經(jīng)過(guò)特定的循環(huán)后仍然保持原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)電池 SOC 的工作范圍通常限定在 0.4 到 0.8之間，一方面是為了獲得較高的效率，另一方面是為了延長(zhǎng)電池的使用壽命。6.9 控制策略設(shè)計(jì)電動(dòng)助力控制策略中發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)6.9 控制策略設(shè)計(jì)電動(dòng)

26、助力控制策略 MR479QA 并聯(lián)混合動(dòng)力轎車(chē)所選用的電機(jī)是額定功率為 15kW，最大功率為45kW 的永磁式電動(dòng)機(jī)。當(dāng)按照混合動(dòng)力功能的不同對(duì)混合動(dòng)力車(chē)進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，MR479QA 隸屬于電動(dòng)助力型混合動(dòng)力車(chē)。電動(dòng)助力控制策略的出發(fā)點(diǎn)是盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)在效率較高的區(qū)域內(nèi)工作，并使電池電量維持在對(duì)電池效率和壽命有利的范圍內(nèi)。根據(jù)電池的內(nèi)阻特性，電池 SOC 的工作范圍限定在 0.4 到 0.8 之間，但是為了滿足在某些特殊情況下的排放要求，允許在電池的 SOC 小于 SOClo 的情況下通過(guò)手動(dòng)的手段強(qiáng)制使發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉而由電池放電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行工作。因此在以下的敘述中將對(duì)電池的 SOC 分兩種情況

27、進(jìn)行討論。6.9 控制策略設(shè)計(jì)圖 4-2 所示為電池處于不同的 SOC 狀態(tài)，在電動(dòng)助力控制策略的作用下，與車(chē)速相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。電動(dòng)助力控制策略的要點(diǎn)具體可以表述為：（1）當(dāng)電池的 SOC 大于 SOClo 且車(chē)速低于設(shè)定的某一最小車(chē)速時(shí)，由電機(jī)提供全部驅(qū)動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。最小車(chē)速被定義為電池的 SOC 的函數(shù)，以保持電池電量的平衡；（2）當(dāng)電池的 SOC 大于 SOClo 且車(chē)速高于設(shè)定的最小車(chē)速時(shí)，如果所需扭矩小于 Toff(n)時(shí)，則由電機(jī)提供全部驅(qū)動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。其中 Toff(n)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般情況下，設(shè)定 Toff(n)與 Tmax(n)存在著簡(jiǎn)單的

28、比例關(guān)系，這里將 Toff(n)與 Tmax(n)的比值定義為 off_trq_frac。6.9 控制策略設(shè)計(jì)（3）當(dāng)電池的 SOC 大于 SOClo 同時(shí)車(chē)速高于設(shè)定的最小車(chē)速，如果所需扭矩不小于 Toff(n)時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作，同時(shí)在電池允許的情況下，通過(guò)對(duì)電池的充電提升發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能在經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)工作。用來(lái)對(duì)電池充電的扭矩的大小主要取決于電池的 SOC、目前發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)域時(shí)所提供的扭矩與所需的扭矩的差值、電池所能承受的最大充電電流等。目的是一方面要保證在車(chē)輛行駛過(guò)程中電池的 SOC 的平衡，另一方面盡可能的提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。下面將具體給出一種充電扭矩的算法：其中 ch

29、arge_trq 為一固定值，通常定義其與 Tmax(n)的最小值存在著一定的比例關(guān)系，例如 charge_trq=0.2min(Tmax(n)6.9 控制策略設(shè)計(jì)（4）當(dāng)電池的 SOC 小于 SOClo 時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)工作，同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。當(dāng)按照給定的算法計(jì)算出對(duì)電池充電扭矩與所需扭矩之和小于 Tmin(n)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以Tmin(n)工作。與 Toff(n)相同，Tmin(n)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般情況下，設(shè)定 Tmin(n)與 Tmax(n)存在著簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，將 Tmin(n)與 Tmax(n)的比值定義為 min_trq_frac。同時(shí)，Tmin(n)應(yīng)該大于 Tof

30、f(n)，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)。以上所討論的情況都是基于行駛時(shí)所需要的扭矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)在給定的轉(zhuǎn)速所能提供的最大扭矩的假設(shè)下。當(dāng)車(chē)輛急加速或者上坡時(shí)，車(chē)輛所需要的扭矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下所能產(chǎn)生的最大扭矩時(shí)，由電機(jī)提供扭矩助力，這樣就提高了車(chē)輛的動(dòng)力性。當(dāng)減速時(shí)，電機(jī)可以部分回收制動(dòng)能并對(duì)電池進(jìn)行充電，回收的制動(dòng)能儲(chǔ)存在電池中。6.9 控制策略設(shè)計(jì)2.實(shí)時(shí)控制策略在電動(dòng)助力控制策略中，基本上只考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，盡量保證發(fā)動(dòng)機(jī)在效率較高的區(qū)域內(nèi)工作。要保證發(fā)動(dòng)機(jī)在效率高的區(qū)域內(nèi)工作，就必然利用電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電。在這種狀況下，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)雖然具備了較高的效率，但是由于在機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，

31、以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在電池組中，將來(lái)再將電池組儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能、機(jī)械能的過(guò)程中，不可避免的存在著能量損失，綜合考慮整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失，在電動(dòng)助力控制策略中，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)以較高的效率工作，但是整個(gè)車(chē)輛系統(tǒng)的效率未必是最高的。例如，當(dāng)汽車(chē)在低負(fù)荷行駛時(shí)，若由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，不對(duì)電池充電，其發(fā)動(dòng)機(jī)工作的效率1 可能較低；這個(gè)時(shí)候如果讓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電，得到了一個(gè)較高的發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率2，在電動(dòng)助力控制策略中，基本上是基于這一條件，在電池電量允許的情況下，由發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電。但是如果考慮到電動(dòng)機(jī)的效率m 以及電池的充放電效率c，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電池充電工作模式的總的工作效率為：2*a+2*m*c

32、*(1a)（4-3）6.9 控制策略設(shè)計(jì)其中 a 為直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩占發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電池充電工作模式中發(fā)動(dòng)機(jī)所輸出的全部扭矩的百分比。如果m，c 比較小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電池充電工作模式的總的工作效率可能反而小于發(fā)動(dòng)機(jī)直接工作時(shí)的效率1。這個(gè)時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)直接工作反而具有更好的經(jīng)濟(jì)性，因此，為了獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，在并聯(lián)混合動(dòng)力車(chē)的控制策略中應(yīng)該同時(shí)考慮電機(jī)和電池的效率。實(shí)時(shí)控制策略就是在已知各個(gè)部件的特性的基礎(chǔ)上，在任一時(shí)刻，通過(guò)實(shí)時(shí)比較各個(gè)工作模式的整體效率來(lái)決定各個(gè)部件的工作狀態(tài)，以使在整個(gè)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程中能量損失最小。6.9 控制策略設(shè)計(jì)在已知各個(gè)部件特性的情況下，為了考察電池的充放

33、電效率c，在實(shí)時(shí)控制策略中的一個(gè)重要參數(shù)就是電池中儲(chǔ)存的能量的比油耗，這里稱其為能量當(dāng)量。實(shí)時(shí)控制策略的要求就是在需要選擇的情況下，比較發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率和電池的能量當(dāng)量，選擇經(jīng)濟(jì)性較好的部件以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的效率最高。電池中的能量主要來(lái)自兩個(gè)部分，一部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)電機(jī)對(duì)電池的充電，另一部分來(lái)自回收的制動(dòng)能量。能量當(dāng)量根據(jù)車(chē)輛的運(yùn)行情況不同而變化。為了使電池的電量維持在要求的區(qū)域內(nèi)，能量當(dāng)量還應(yīng)是電池的 SOC 的函數(shù)6.9 控制策略設(shè)計(jì)因此實(shí)時(shí)控制策略具體可以表述為：（1）當(dāng)車(chē)速低于某一最小車(chē)速時(shí)，由電機(jī)提供全部驅(qū)動(dòng)力；（2）當(dāng)車(chē)速大于最小車(chē)速，并且行駛需要扭矩小于電機(jī)的最大扭矩時(shí)，根據(jù)發(fā)

34、動(dòng)機(jī)的燃油消耗率和電池的能量當(dāng)量來(lái)決定工作的動(dòng)力源；（3）當(dāng)行駛需要扭矩大于電機(jī)的最大扭矩，并且小于發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下所能產(chǎn)生的最大扭矩時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)自提供全部驅(qū)動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)是否驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)電池充電，取決于電池的 SOC 以及此時(shí)電池，電機(jī)的效率。在這種情況下，也可以利用能量當(dāng)量的概念加以判斷。即將發(fā)動(dòng)機(jī)用來(lái)充電的那部分能量計(jì)算出其中的有用能量，然后給出發(fā)動(dòng)機(jī)給電池充電狀態(tài)下的等量的燃油消耗率，與發(fā)動(dòng)機(jī)不對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)的燃油消耗率加以比較，選擇燃油消耗率較小的工作模式。（4）當(dāng)行駛需要扭矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下所能產(chǎn)生的最大扭矩時(shí)，由電機(jī)提供扭矩助力；（5）減速時(shí)，根據(jù)減速請(qǐng)求，部分回收制動(dòng)能

35、量。6.9 控制策略設(shè)計(jì)模糊邏輯控制策略在實(shí)時(shí)控制策略中，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性要求是很高的，而這在實(shí)際中是比較難以達(dá)到的；而且各個(gè)部件在使用中由于受老化，動(dòng)態(tài)特性等因素的影響，其特性必然是隨著時(shí)間的推移而變化的。在這種情況下，實(shí)時(shí)控制策略就不能達(dá)到預(yù)期的要求，影響車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。為了獲得比較穩(wěn)定的控制結(jié)果，這里考慮應(yīng)用模糊邏輯控制。6.9 控制策略設(shè)計(jì)模糊邏輯控制模糊邏輯是上世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科，在短短二、三十年里即得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)外的研究表明，模糊邏輯控制非常適合混合動(dòng)力汽車(chē)的控制。模糊控制可以利用語(yǔ)言變量方便的表達(dá)一些難以精確定量的規(guī)則，同時(shí)可以方便的實(shí)現(xiàn)不同的影響因素的

36、折中。模糊控制是以模糊集合論，模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種非線性計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。模糊控制屬于智能非線性控制。一般來(lái)說(shuō)，模糊邏輯適合表示具有連續(xù)物理現(xiàn)象的過(guò)程，其過(guò)程涉及的現(xiàn)象不易離散化，而過(guò)程本身又難以構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，或者計(jì)算太復(fù)雜以至計(jì)算不能快到滿足實(shí)時(shí)工作的要求。模糊控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)控制系統(tǒng),它以模糊數(shù)學(xué), 模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示和模糊邏輯的規(guī)則推理為理論基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有反饋的閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)包括：模糊控制器，輸入/輸出接口裝置，廣義對(duì)象(包括被控對(duì)象及執(zhí)行機(jī)構(gòu))及傳感器。模糊控制器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，因此在模糊控制系

37、統(tǒng)中，設(shè)計(jì)和調(diào)整模糊控制器的工作是很重要的。6.9 控制策略設(shè)計(jì)模糊邏輯控制模糊控制器的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)重要內(nèi)容：（1）確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量(即控制量)。（2）設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則。（3）確立模糊化和非模糊化的方法。（4）選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域并確定模糊控制器的參數(shù)。（5）編制模糊控制算法的應(yīng)用程序。（6）合理選擇模糊控制算法的采樣時(shí)間。6.9 控制策略設(shè)計(jì)模糊邏輯控制模糊控制具有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）控制靈活，基本上任何控制都可以通過(guò)模糊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）模糊控制完全是在操作人員控制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，無(wú)需建立數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)的一種有效途徑

38、。（3）模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，被控對(duì)象參數(shù)的變化對(duì)模糊控制的影響不明顯，可用于非線性、時(shí)變、時(shí)滯系統(tǒng)的控制。（4）控制的機(jī)理符合人們對(duì)過(guò)程控制作用的直觀描述和思維邏輯，為智能控制應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。模糊邏輯控制策略的出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)和電池的工作效率來(lái)實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的整體效率最高。模糊邏輯控制策略的目標(biāo)與實(shí)時(shí)控制策略比較相像，但是與實(shí)時(shí)控制策略相比，模糊邏輯控制策略具有魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)。6.9 控制策略設(shè)計(jì)模糊邏輯控制模糊控制器的輸入為電池的 SOC，來(lái)自于變速器的請(qǐng)求扭矩以及請(qǐng)求轉(zhuǎn)速，輸出為電機(jī)的扭矩。部分主要控制規(guī)則具體可以表述為：（1）如果 SOC 為高，則電機(jī)的充電扭矩為

39、零；（2）如果 SOC 為正常，請(qǐng)求扭矩為低，則電機(jī)的充電扭矩為零；請(qǐng)求扭矩為正常，電機(jī)轉(zhuǎn)速為低則電機(jī)的充電扭矩為中，電機(jī)轉(zhuǎn)速為高則電機(jī)的充電扭矩為高；請(qǐng)求扭矩為高，則電機(jī)的充電扭矩為低。（3）如果 SOC 為低，發(fā)動(dòng)機(jī)的請(qǐng)求扭矩非高則電機(jī)的充電扭矩為高，發(fā)動(dòng)機(jī)的請(qǐng)求扭矩為高時(shí)則電機(jī)的充電扭矩為低。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)工作，在模糊邏輯控制器后另外加了一個(gè)限制條件，那就是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩小于某一特定的扭矩時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)來(lái)滿足請(qǐng)求扭矩，同時(shí)還保證發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。6.9 控制策略設(shè)計(jì) SOC扭矩平衡式控制策略4. SOC 扭矩平衡式控制策略(Electric A

40、ssist Control Strategy BAL)這種控制策略的思想是根據(jù)電池 SOC 的狀態(tài)以及需求的扭矩之間產(chǎn)生一個(gè)修正的扭矩，使電池的 SOC 狀態(tài)維持在制定的最高狀態(tài)和最低狀態(tài)的中間，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)維持在高效范圍內(nèi)。它的基本思想和電氣輔助控制策略的基本思想大致相同，不同之處在于控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)出多少轉(zhuǎn)矩，電輔助控制策略在需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供扭矩的基礎(chǔ)上將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩再提高一些，來(lái)滿足充電的需要，而 SOC 扭矩平衡式控制策略是根據(jù)現(xiàn)在的 SOC 狀態(tài)和扭矩比來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修正的。6.10 需求轉(zhuǎn)矩的計(jì)算汽車(chē)行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生空氣阻力，滾動(dòng)阻力，坡度阻力和加速阻力等，汽車(chē)要能夠正常運(yùn)動(dòng)就

41、必須克服以上阻力的合力。當(dāng)阻力增加時(shí)，汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力也要隨之增加，與阻力達(dá)到一定范圍內(nèi)的平衡。需求轉(zhuǎn)矩 Tt = Ft r ，其中 Ft 為驅(qū)動(dòng)力-理論上等于阻力的合力，但實(shí)際發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力受到輪胎與路面之間的附著性能的限制，為車(chē)輪半徑。汽車(chē)只有在綜合條件的限制中與各個(gè)因素達(dá)到平衡，才能夠順利的運(yùn)動(dòng)起來(lái)。6.10 需求轉(zhuǎn)矩的計(jì)算6.11控制策略實(shí)例設(shè)計(jì)采用并聯(lián)式的控制思想，研究不同控制策略的控制邏輯，以電輔助控制策略為主，融合模糊控制和 SOC 平衡控制的優(yōu)點(diǎn)。由于實(shí)際控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，采取了模塊化編程方法：對(duì)混合動(dòng)力車(chē)輛在起步、加速、巡航、減速等不同運(yùn)行模式下的能量流動(dòng)進(jìn)行分析，編寫(xiě)與之相應(yīng)的控

42、制策略及進(jìn)入、退出條件；還有各驅(qū)動(dòng)模型如：純電動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)、發(fā)電、制動(dòng)能量回收的控制策略及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程。同時(shí)考慮了汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題（如開(kāi)空調(diào)、轉(zhuǎn)向、打滑等），以及節(jié)能、環(huán)保和安全等諸多方面，編寫(xiě)了完整的控制策略。6.11控制策略實(shí)例6.11控制策略實(shí)例根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行最佳轉(zhuǎn)矩區(qū)間，在此基礎(chǔ)上遵循整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩等于電機(jī)轉(zhuǎn)矩（有正負(fù)，其中正數(shù)表示電機(jī)電動(dòng)或助力；負(fù)數(shù)代表發(fā)電機(jī)為蓄電池充電）和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩之和的原則，既保證了發(fā)動(dòng)機(jī)起停不過(guò)于頻繁，又能使其工作在高效經(jīng)濟(jì)區(qū)。能量分配為控制中最重要的環(huán)節(jié)。輪轂電機(jī)在能量分配實(shí)現(xiàn)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用：當(dāng)整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩急劇增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不能很快上升，這時(shí)輪轂電機(jī)可以瞬時(shí)提供很高的峰值轉(zhuǎn)矩滿足駕駛需求。編程過(guò)程中通過(guò)設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)與單位步長(zhǎng)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化過(guò)程，避免發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化過(guò)快造成負(fù)面影響。6.12 工況特殊性及策略實(shí)現(xiàn)工況特殊性方面充分考慮了汽車(chē)怠速時(shí)打開(kāi)空調(diào)