淺談新能源汽車控制系統(tǒng)研究獲獎科研報告

淺談新能源汽車控制系統(tǒng)研究獲獎科研報告摘

要：新能源電動汽車都會配套1～2個電機(jī)控制器，在實(shí)際應(yīng)用中需要經(jīng)常對電機(jī)控制器進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，由于CAN總線具備的優(yōu)勢，分布式電池管理系統(tǒng)都是采用CAN總線通信方式，對電池管理系統(tǒng)中CAN總線的應(yīng)用研究具有重要意義和巨大價值。本研究可為新能源汽車電機(jī)控制器程序升級中的有效運(yùn)用，提供相關(guān)理論參考與實(shí)踐指導(dǎo)幫助。

關(guān)鍵詞：CAN總線;控制系統(tǒng);新能源汽車

1在新能源汽車電機(jī)控制器程序升級中使用CAN總線的設(shè)計(jì)思路

新能源汽車電機(jī)控制器的程序升級，實(shí)際上就是在電機(jī)控制器的核心主控芯片的Flash中，寫入已經(jīng)完成編譯的目標(biāo)文件。本文在設(shè)計(jì)將CAN總線應(yīng)用其中，以有效實(shí)現(xiàn)新能源汽車電機(jī)控制器程序升級時，通過參考相關(guān)研究資料，設(shè)計(jì)采用用戶應(yīng)用程序，完成電機(jī)控制器主控芯片當(dāng)中Flash編程與代碼升級的目的。即首先對所選取的主控芯片中的Flash進(jìn)行區(qū)間劃分，使之具有兩個獨(dú)立性相對較高的區(qū)間A與B。分別用于對用戶bootloader和正常執(zhí)行程序進(jìn)行有效存儲。在掉電復(fù)位之后，芯片只負(fù)責(zé)對用bootloader程序進(jìn)行執(zhí)行。但該程序需要先等待2s，如果經(jīng)由CAN總線發(fā)送的燒寫請求在2s內(nèi)被接收，則此時相應(yīng)的總線數(shù)據(jù)將被一一接收，待其全部接收完成后再燒寫程序區(qū)。反之如果燒寫請求在2s內(nèi)無響應(yīng)，則將直接跳轉(zhuǎn)至程序區(qū)，按相關(guān)要求進(jìn)行用戶執(zhí)行程序的正常運(yùn)行即可。相較于傳統(tǒng)的新能源汽車電機(jī)控制器程序升級方式，通過將CAN總線引入其中可以有效突破CCS的制約，實(shí)現(xiàn)整體程序遠(yuǎn)程在線升級。相關(guān)人員可根據(jù)實(shí)際需要，有選擇性地只對某部分代碼或子函數(shù)進(jìn)行更新升級，例如整體電機(jī)控制器程序不變，至更新電機(jī)控制算法或?qū)ζ渲械牟糠株P(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行更新。利用此種方式，在無須暫停電機(jī)控制器運(yùn)行或是將其拆卸下來的情況下，即可有效更新與調(diào)試運(yùn)行電機(jī)控制器程序，因此具有較高的操作便捷性和高效性，同時對控制程序升級成本也具有一定的積極效用。

2新能源汽車電機(jī)控制器程序升級中CAN總線的實(shí)際應(yīng)用分析

由于在將CAN總線應(yīng)用在新能源汽車電機(jī)控制器程序升級中時，需要對其主控芯片F(xiàn)lash進(jìn)行區(qū)間劃分，劃分出的兩個區(qū)間各自獨(dú)立。因此為實(shí)現(xiàn)程序準(zhǔn)確定位，需要相關(guān)工作人員依照主控芯片中劃分的具體Flash空間，對其中各程序分布進(jìn)行統(tǒng)一明確，避免代碼相互越界而干擾整個程序升級。例如工作人員可分別在劃分出的FlashA與FlashE中燒寫用戶boot程序與用戶程序，并在.cmd文件中映射各Flash空間，以便對程序起始與終止地址、程序入口地址等進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確制定。在程序轉(zhuǎn)移中時，考慮到絕大多數(shù)電機(jī)控制器主控芯片當(dāng)中的Flash某扇區(qū)的運(yùn)行程序，無法對非本扇區(qū)以外的扇區(qū)進(jìn)行擦除、燒寫，而是需要先將Flash存儲器當(dāng)中存儲的程序，搬移至主控芯片中的SRAM當(dāng)中，才能執(zhí)行擦除、燒寫Flash存儲器操作。

3新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制

高性價比的電機(jī)機(jī)型必須要同時滿足研發(fā)人員的項(xiàng)要求，這樣才能適用和可靠。1）電機(jī)機(jī)型必須要自重小、體積小、動力充足。這樣才能更好的滿足電動汽車用戶的視覺體驗(yàn)和駕駛體驗(yàn)。2）電動機(jī)的功率大、轉(zhuǎn)速高、動力足。只有動力充足，才能夠保證電動汽車能夠適合各種路況的行駛，多個生活場景自由切換的駕駛需求。3）電動機(jī)的磁輻射要符合環(huán)保要求，也就是說，在電動機(jī)的機(jī)型選擇上，要更傾向于選擇磁輻射低的機(jī)型。4）必須要降低成本，選擇質(zhì)優(yōu)價廉的電動機(jī)產(chǎn)品。電動機(jī)是電動汽車的發(fā)動機(jī)，是電動汽車上最重要的部件，節(jié)約了電動機(jī)的成本，才能夠使電動汽車的總體成本降低，更利于推廣。電磁驅(qū)動器是實(shí)現(xiàn)新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制的核心部分。目前電機(jī)的驅(qū)動控制器都是通過永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。將永磁同步電動機(jī)中通入正弦電流，相互之間保持120度夾角的定子三相繞組將會在氣隙中形成不斷旋轉(zhuǎn)的磁場;轉(zhuǎn)子是稀土永磁體，能夠形成固定在轉(zhuǎn)子位置的正弦磁場，同步旋轉(zhuǎn)軸系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸系重合，由定子磁場帶動轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)，樣便能夠?qū)崿F(xiàn)解耦控制。

4電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

針對新能源汽車來講，其安裝運(yùn)行的好壞與質(zhì)量高低，與其配套的電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)之間存在緊密關(guān)聯(lián)，而對于電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)而言，主要由電力電子變流器、數(shù)字控制器、傳感器及電動機(jī)等部分構(gòu)成，主要任務(wù)即為實(shí)現(xiàn)蓄電池能量的高效轉(zhuǎn)化，成為推動車輪轉(zhuǎn)動的動能，如此一來，在汽車行駛途中，能夠消除掉所遇到的阻力。為了能夠最大程度優(yōu)化汽車運(yùn)行條件，針對電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)而言，需要切實(shí)滿足如下條件：其一，功率密度高，且恒功率輸出;其二，當(dāng)處于爬坡、起步環(huán)境中，具有高轉(zhuǎn)矩-低速的基本特性。而處于巡航狀態(tài)時，特性轉(zhuǎn)變?yōu)榈娃D(zhuǎn)矩-高速;其三，有足夠大的轉(zhuǎn)速范圍，使其能夠?qū)⒑戕D(zhuǎn)矩區(qū)與恒功率區(qū)完全覆蓋住;其四，具有較快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度;其五，成本比較低。針對當(dāng)前應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)來講，比較常用的主要有三種，其一為感應(yīng)電機(jī)，其二是永磁同步電機(jī)，其三為開關(guān)磁阻電機(jī)，此外，此些系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出新的變化，正在逐漸從電力電子逆變器向IGBT集成模塊轉(zhuǎn)變;而對于傳感器而言，其也正在向智能傳感器的發(fā)現(xiàn)而不斷發(fā)展;而在研發(fā)電機(jī)控制領(lǐng)域，能夠支持異步電機(jī)的可視控制系統(tǒng)正在成為研發(fā)重心，這有助于推動汽車便捷性、安全性的多元提升。

5結(jié)束語

綜上所述，控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動汽車的重要