純電動汽車整車控制器TAC

1、純電動汽車整車限制器(TAC)工程介紹：純電動汽車整車限制器對新能源汽車的動力性、平安性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和舒適性等都有重要影響,它是新能源汽車上的一種關(guān)鍵裝置.在車輛行駛過程中,整車限制器通過開關(guān)輸入端口、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、CAN總線等硬件線路采集路況信息、駕駛員意圖、車輛狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù),依托高速運(yùn)行的CPU和限制端口來執(zhí)行預(yù)設(shè)的限制算法和治理策略,再將指令和信息等通過CAN總線、開關(guān)輸出端口等對動力系統(tǒng)的執(zhí)行部件進(jìn)行實(shí)時的、可靠的、科學(xué)的限制,以實(shí)現(xiàn)車輛的動力性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性.其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖一所示.先他JTKi'J4r恥禮中者H靶MC#墨加稠|比哥美嗯速取離|RN微

2、限制器I-'J-.d一乳工整車限制器實(shí)物圖如圖二所示.電把斗主單電泡Slf血的捐小L*P常通*堂鼎懼電.rx,DC-w,tfi工馬十性能指標(biāo):1工作環(huán)境溫度：-30C+80C2相對濕度：5%93%3海拔高度：不大于3000m4工作電壓：18VDC-32VDC5防護(hù)等級：IP65功能指標(biāo)：1系統(tǒng)響應(yīng)快,實(shí)時性高2采用雙路CAN總線商用車SAEJ1939協(xié)議3多路模擬量采樣采樣精度10位；2路模擬量輸出精度12位4多路低/高端開關(guān)輸出5多路I/O輸入6關(guān)鍵信息存儲7脈沖輸入捕捉8低功耗,休眠喚醒功能該工程使用的INFINEON的物料清單：TC1782TLE7368-3ETLE6240GPB

3、TS4880RIPG20N06S2L-65xxxxxx發(fā)表于2021-5-2311:27:45|只看該作者卜|整車限制器(VMSvehiclemanagementSyetem),即動力總成限制器.是整個汽車的核心限制部件,它采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號,并做出相應(yīng)判斷后,CAN網(wǎng)限制下層的各部件限制器的動作,驅(qū)動汽車正常行駛.作為汽車的指揮治理中央,動力總成限制器主要功能包括：驅(qū)動力矩限制、制動能量的優(yōu)化限制、整車的能量治理、絡(luò)的維護(hù)和治理、故障的診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)視等,它起著限制車輛運(yùn)行的作用.因此VMSW優(yōu)劣直接影響著整車性能.純電動汽車整車限制器(VehicleCon

4、troller)是純電動汽車整車限制系統(tǒng)的核心部件,它對汽車的正常行駛,再生能量回收,網(wǎng)絡(luò)治理,故障診斷與處理,車輛的狀態(tài)與監(jiān)視等功能起著關(guān)鍵的作用.與各部件限制器的動態(tài)限制相比,整車限制器屬于治理協(xié)調(diào)型限制.整個車輛系統(tǒng)采用一體化集成限制與分布式處理的車輛限制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),各部件都有獨(dú)立的限制器,整車限制器對整個系統(tǒng)進(jìn)行能量治理及各部件的協(xié)調(diào)限制.為滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換量大,實(shí)時性、可靠性要求高的特點(diǎn),整個分布式限制系統(tǒng)之間采用CAN總線進(jìn)行通訊.整車限制器主要由限制器主芯片,Flash存儲器和RAMi?儲器及相關(guān)電路組成,限制器主芯片的輸出與Flash存儲器和RAMi?儲器的輸入相連.整車限

5、制器通過CAN總線接口連接到整車的CAN3絡(luò)上與整車其余限制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換和限制.限制器硬件包括微處理器、CAN通信模塊、BDM調(diào)試模塊、串口通信模塊、電源及保護(hù)電路模塊等.微處理器選用了Motorola公司專門為汽車電子開發(fā)的MCgS12它具有運(yùn)算速度快和內(nèi)部資源與接口豐富的特點(diǎn),適合實(shí)現(xiàn)整車復(fù)雜的限制策略和算法.CANa信模塊符合CAN2.0B技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),采用了光電隔離、電源隔離等多項(xiàng)抗干擾設(shè)計；BDM調(diào)試模塊用于實(shí)時對限制程序進(jìn)行調(diào)試、修改；串口通信模塊用于對限制系統(tǒng)的診斷和標(biāo)定；電源模塊進(jìn)行了二級濾波的冗余設(shè)計,保證限制器在車載12V系統(tǒng)供電情況下正常工作,并具短路保護(hù)功能.CAN全稱

6、為"ControllerAreaNetwork",即限制器局域網(wǎng),是一種國際標(biāo)準(zhǔn)的,高性價的現(xiàn)場總線,在自動限制領(lǐng)域具有重要作用.CAN一種多主方式的串行通訊總線,具有較高的實(shí)時性能,因此,廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)限制、平安防護(hù)等領(lǐng)域.決策層限制單元是車輛智能化的關(guān)鍵,其收集車輛運(yùn)行過程中的信息,并根據(jù)智能算法的決策向物理器件層限制單元發(fā)送命令；動力源限制單元負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)動力源系統(tǒng)部件以滿足決策層限制單元的命令要求；驅(qū)動/制動限制單元那么調(diào)節(jié)雙向變量電機(jī)和能耗制動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛的各種工況,如驅(qū)動限制、防抱制動等.整車限制器功能需求：整車限制器在汽車行駛過程中執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)

7、,具體功能包括：(1)接收、處理駕駛員的駕駛操作指令,并向各個部件限制器發(fā)送限制指令,使車輛按駕駛期望行駛.(2)與電機(jī)、DC/DC蓄電池組等進(jìn)行可靠通訊,通過CAN總線以及關(guān)鍵信息的模擬量進(jìn)行狀態(tài)的采集輸入及限制指令量的輸出.3接收處理各個零部件信息,結(jié)合能源治理單元提供當(dāng)前的能源狀況信息.4系統(tǒng)故障的判斷和存儲,動態(tài)檢測系統(tǒng)信息,記錄出現(xiàn)的故障.5對整車具有保護(hù)功能,視故障的類別對整車進(jìn)行分級保護(hù),緊急情況下可以關(guān)掉發(fā)電機(jī)及切斷母線高壓系統(tǒng).6協(xié)調(diào)治理車上其他電器設(shè)備.整車限制器是一個多輸入、多輸出、數(shù)模電路共存的復(fù)雜系統(tǒng),其各個功能電路相對獨(dú)立.因此,根據(jù)模塊化思想設(shè)計硬件系統(tǒng)的各個模塊

8、,主要包括：最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊,電源模塊,CAN!訊模塊,串口通訊模塊,數(shù)模輸入輸出模塊.其中MCU是整車限制器的核心,它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理、邏輯運(yùn)算以及限制的實(shí)現(xiàn)等,MCU的選取是整個硬件設(shè)計過程中最重要的任務(wù).天津清源電動汽車在整車開發(fā)方面,天津清源電動車輛有限責(zé)任公司和一汽天津夏利股份牽頭,中國汽車技術(shù)研究中央、天津大學(xué)、天津和平海灣公司和天津藍(lán)天高科公司等十幾個單位共同參與合作開發(fā)出XL2000型純電動轎車.純電動汽車一共有9個工作模式：停車狀態(tài)、充電狀態(tài)、啟動狀態(tài)也可以稱為自檢狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、車輛前進(jìn)/后退狀態(tài)、回饋制動狀態(tài)、機(jī)械制動狀態(tài)、一般故障狀態(tài)、重大故障狀態(tài).每個狀態(tài)的具體含

9、義如下：1、停車狀態(tài)：純電動客車處于停車狀態(tài),此時系統(tǒng)的主繼電器斷電,系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)停止運(yùn)行.2、充電狀態(tài)：當(dāng)純電動客車在停車狀態(tài)下,插上充電插頭或者按下充電按鈕時,整車限制器限制組合儀表顯示電池充電狀態(tài),并對電池工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；電池ECUS入充電程序,并強(qiáng)制切斷動力電機(jī)繼電器的回路電源.3、啟動狀態(tài)：在整車限制器確認(rèn)拔掉充電插頭時,撥動汽車鑰匙位置,這時系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)入自檢狀態(tài).4、運(yùn)行狀態(tài)：撥動汽車鑰匙到指定位置,整車限制器向電機(jī)ECU發(fā)送準(zhǔn)備開車指令；整車限制器收到就緒指令后,閉合主繼電器,進(jìn)入行車程序.同時,電池ECUS入電池治理程序.5、車輛前進(jìn)、后退狀態(tài)：整車限制器通過對當(dāng)

10、前車輛功率的要求和蓄電池當(dāng)前的狀態(tài)計算并向電機(jī)限制器發(fā)出信號,動力電機(jī)限制器接收到方向信號和驅(qū)動轉(zhuǎn)矩給定值信號后,限制動力電機(jī)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),并根據(jù)方向信號確定動力電機(jī)的轉(zhuǎn)向,以及根據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩給定值信號確定動力電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小,限制電機(jī)的輸出功率以實(shí)現(xiàn)動力性目標(biāo).6、回饋制動狀態(tài)：當(dāng)加速踏板回零而且制動踏板處于回饋制動區(qū)時,整車限制器發(fā)送符合回饋制動要求的負(fù)扭矩給電機(jī)ECU電機(jī)ECU®入發(fā)電程序,電池ECU進(jìn)入電池回饋管理程序.7、機(jī)械制動狀態(tài)：制動踏板離開回饋制動區(qū),電機(jī)ECU停止發(fā)電程序,整車限制器進(jìn)入機(jī)械制動程序,電池ECU停止回饋.8、一般故障狀態(tài)：ECU僉測到一般故障,整車

11、限制器報警報警燈閃爍、通過CAN總線發(fā)送相關(guān)的報警信息,通知其他的節(jié)點(diǎn),整個系統(tǒng)降級運(yùn)行.9、重大故障狀態(tài)：ECU艮警緊急情況采用緊急呼叫指令通知其他節(jié)點(diǎn),必要時切斷主繼電器電源,系統(tǒng)停車.整車CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從實(shí)時性和平安性的角度出發(fā),該整車限制器可直接采集局部限制信號,這些信號包括制動踏板、油門踏板等模擬信號以及其它一些數(shù)字量信號.整車限制器具有對動力總成部件進(jìn)行直接限制的信號通道,包括PWM口數(shù)字量輸出等.電動汽車限制器高爾夫車限制器電動游覽車限制器特點(diǎn)：* 強(qiáng)大智能的微處理器* 高速低損耗同步整流PW蜩制* 嚴(yán)格的電流限制和轉(zhuǎn)矩限制* 低電磁干擾,抗干擾、抗震動性能強(qiáng)* 故障指示燈指

12、示各種故障,方便用戶檢測和維護(hù)* 設(shè)有電池保護(hù)功能：當(dāng)電池電壓較低時會及時進(jìn)行報警并進(jìn)行電流衰減,過低時停止輸出以保護(hù)電池* 美觀并能快速散熱的鋁制帶散熱刺外殼* 鍍了多層金屬的銅制連接器,插拔式接頭,防銹導(dǎo)電性能強(qiáng)* 設(shè)有過溫保護(hù)功能：當(dāng)溫度過高或過低時會自動進(jìn)行電流衰減,以保護(hù)限制器和電池* 倒車時速度限制為全速的一半,以保證平安* 設(shè)有油門、剎車信號傳感器開路檢測及保護(hù)* 油門保護(hù)：當(dāng)翻開鑰匙時將檢測油門信號,如果信號較高將不輸出以保證平安* 電流倍增：在絕大多情況下電機(jī)電流遠(yuǎn)大于電池電流* 安裝簡易：使用一個2線0-5K油門電位器即可工作* 連接計算機(jī)串口可以對限制器進(jìn)行配置,限制器配

13、置程序可運(yùn)行所有的Windows版本之上僅能使用我們提供的專用電纜附加功能在反面板：* 可選主繼電器PW喻出,省電并可保護(hù)繼電器* 可選倒車?yán)取④囁僦甘颈韕wM1號輸出* 剎車開關(guān)信號用于限制發(fā)電* 剎車模擬信號用于可調(diào)發(fā)電功能* 油門開關(guān)提供更佳的平安* 第二個油門信號5K-0K提供更佳的平安特性* 高端驅(qū)動方式提供了最正確的電磁兼容性及更好的平安特性推薦使用,免費(fèi)升級！規(guī)格：* 工作頻率：16.6KHZ* 待機(jī)電流：小于15mA* 標(biāo)準(zhǔn)踏板輸入：0-5K電阻土10%也可用其它方式* 全功率工作溫度范圍：-30°C至90°C,100°C關(guān)機(jī)限制器環(huán)境溫度* 1

14、分鐘工作電流：200A/300A/400A/500A/600A* 3分鐘工作電流：150A/220A/300A/360A/420A* 連續(xù)工作電流：120A/160A/200A/250A/300A* 主繼電器驅(qū)動水平：3A峰值及1A保持驅(qū)動* 電流指示表或喇叭輸出：200mA多能源動力總成限制器的軟件系統(tǒng)分為以下5個主要模塊：1系統(tǒng)初始化模塊,主要完成CAN定時器、系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的初始化工作,系統(tǒng)初始化是啟動HCUE常運(yùn)行的前提;2CAN通迅*II塊,完成總線上各信息的接收,作為HCU制定限制策略的輸入條件,同時將HCU的功率分配和系統(tǒng)限制策略發(fā)送到CAN總線上.其它限制器接收到HCU$制信息后

15、執(zhí)行控制目標(biāo)；(3)定時器模塊,根據(jù)通訊協(xié)議定時啟動CAN信息的發(fā)送,同時給系統(tǒng)提供時間參量,用于總線故障監(jiān)測模塊中故障判斷的時間參考,和在限制算法中的積分運(yùn)算的時間基準(zhǔn);(4)總線故障監(jiān)測模塊,根據(jù)通訊協(xié)議定時啟動CAN言息的發(fā)送,同時負(fù)責(zé)定時檢查線上各模塊的通訊狀況,一旦總線上同時由節(jié)點(diǎn)不能正常參與總線通訊那么向系統(tǒng)發(fā)出報警信息；(5)限制算法模塊,限制算法模塊負(fù)責(zé)制動整車的限制策略,它是整個HCU©制程序的核心.限制算法模塊主要包括系統(tǒng)工作模式判斷、當(dāng)前狀態(tài)下的ISG功率需求分析、系統(tǒng)故障診斷,基于故障的ISG能量衰減限制和系統(tǒng)輸出預(yù)備.純電動轎車的主限制器的主要功能包括：驅(qū)動

16、力矩限制、制動能量的優(yōu)化限制、整車的能量治理、CAN網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和治理、故障的診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)視等.某研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的主限制器照片如圖2-9所示.(1)汽車驅(qū)動限制根據(jù)司機(jī)的駕駛要求、車輛狀態(tài)等狀況,經(jīng)分析和處理,向電機(jī)限制器發(fā)出指令,滿足駕駛工況要求.包括啟動、前進(jìn)、倒退、回饋制動、故障檢測和處理等工況.(2)整車能量優(yōu)化治理通過對電動汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電池治理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及其它車載能源動力系統(tǒng)(如空調(diào))的協(xié)調(diào)和治理,以獲得最正確的能量利用率.(3)網(wǎng)絡(luò)治理整車限制器作為信息限制中央,負(fù)責(zé)組織信息傳輸,網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)治理等功能,網(wǎng)絡(luò)故障診斷和處理.(4)回饋制動限制根據(jù)制動踏板和加速踏板信息、車輛行駛狀態(tài)信息、蓄電池狀態(tài)信息,向電機(jī)限制器發(fā)出制動指令,在不影響原車制動性能的前提下,回收局部能量.(5)故障診斷和處理連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng),進(jìn)行故障診斷.存儲故障碼,供維修時查看.故障指示燈指示出故障類別和局部故障碼.根據(jù)故障內(nèi)容,及時進(jìn)行相應(yīng)平安保護(hù)處理.對于不太嚴(yán)重的故障,能做到“跛行回家.(6)車輛狀態(tài)監(jiān)測和顯示主限制器通過傳感器和CAN總線,檢測車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)