纯电动车的整车控制方法研究

董 铭（唐山电动车研发与检测有限公司,河北 唐山 063200）



纯电动车的整车控制方法研究

董 铭
（唐山电动车研发与检测有限公司,河北 唐山 063200）

摘 要：对于纯电动车来说，动力性是衡量汽车性能的主要指标，但是在研究中仍然存在重量、容量以及成本等因素限制，想要提高其性能，必须要做好能量控制策略的分析，争取哎运城汽车续航能力。本文对纯电动车整车控制方法进行了简要分析。

关键词：纯电动车；整车控制；控制策略

纯电动车已经成为汽车行业研究的关键，面对纯电动车研究存在的不足，为提高其整体性能，就需要做好整车控制策略与能量管理分析。即需要结合纯电动车动力系统结构特点，基于整车控制任务，来完成整车控制器软件结构的设计，在根本上提高汽车行驶安全性与可靠性。

1 纯电动车整车驱动策略实例分析

设计试验用纯电动车由紧凑型小轿车改装而成，其整车参数主要包括整备质量值1577kg、荷载质量值1755kg，轮胎滚动阻力系数为0.015，传动系统总速比为8.94。同时，电机系统所用电机为永磁同步类型，额定电压为335V。而电池系统内额定内阻为0.13Ω，额定电压为336V。以此纯电动车为对象，对其整车驱动策略进行设计分析。

2 纯电动车整车驱动策略分析

2.1 硬件系统

2.1.1 整车控制器硬件结构

整车控制器在运行时，需要以输入的钥匙信号、制动踏板、加速踏板、变速箱信号、车速以及控制面板信号等为依据，对电机输出功率与力矩值进行计算，根据计算结果来确定相应指令，最后将指令发送到各个ECU[1]。其硬件结构主要包括微控制器模块、电源保护模块、电源管理模块、CAN收发器模块、信号采集模块以及功率驱动模块等。其中，微控制器模块主要包括微控制器、晶振电路、复位电路以及程序开发接口，结合汽车运行环境，需要保证控制其具有快速运算功能，以及较强的抗干扰性。电源管理模块主要负责转换电压，需要将车载蓄电池电压转换成5V电压，然后将其供给控制器以及CAN驱动器。电源保护模块主要负责保护整个电路，分为防反接电路与瞬态抑制电路。信号采集模块主要负责信号的滤波、限流、分压，保证处理过的信号电压、电流在微控制器I/O管脚正常输入范围内。

2.1.2 硬件环仿真系统结构

纯电动车模型为一个开环系统，并存在局部闭环，当进入到驾驶状态后成形成闭环系统。整个系统中车辆中心为VCU，负责采集控制信号，然后根据各项信号计算出电机输出转矩值与控制方式，利用CAN将指令信号传输给不同的电机控制系统，实现对车辆的运动控制。纯电动车模型主要包括车辆动力模型、电池模型以及电机模型，以整车控制器输出的控制指令为依据，对汽车运行状态信息进行收集，然后将所有输入信号直接传递给整车控制器。

2.2 电动车模型

2.2.1 车辆动力学模型

可以利用veDYNA车辆动力学仿真软件来建立模型，软件核心包括高精度车辆模型、三维路面模型、虚拟驾驶员模型以及多种操纵控制行为模型。在建立车辆模型时，通过C语言进行编写，然后利用S函数形式嵌入到Matlab/Simulink环境中，通过Simulink模块来显示数据流与接口[2]。

2.2.2 电机模型

对电动车动力系统进行分析，需要重点研究电机输入与输出，其为电机与电机控制器综合特性，应将其作为一个整体并简化其内部模型。电动车电机输入输出特性是电控控制器的综合特性，但是电机除了要完成电动机动作外，还需要负责发电机作业，因此在建立电机模型时，需要对两种工作模式进行分析[3]。

2.2.3 电池模型

选择与建立电机模型相同方法对电池模型进行分析，可以得到其输入输出关系图，如图1所示。其中IB表示输入负荷电流；SOC表示电池电荷状态系数；UB表示电池电荷电压；TempB表示电池温度。

2.3 能量管理控制

充电是纯电动车需要解决的关键性问题，电池组作为车辆运行功率负荷的承担者，在对控制器进行分析时，需要保证电池能量利用的有效性，最大程度上来提高汽车续航性能。整车控制器收到SOC信号，当SOC信号值小于某限值后，仪表盘会显示相应指示灯并告警，然后驾驶员便可以根据实际情况选择最有利的判断。

2.4 起车模式与正常驱动模式路试结果

如图1所示，为车辆运动时状态参数曲线，30～40s加速踏板开度为0，无制动信号，车辆进入起车模式。44～59s加速踏板开度为100%，车辆进入到正常驱动模式。其中，44～50sVCU对电机控制系统为恒转矩控制，50～59s为恒功率控制，电机期望输出转矩呈现双曲线趋势下滑。59～96s无制动信号并采用机械刹车大方式，车速减小。从路试采集数据可以看出，车辆起车模式、正常驱动模式下恒转矩控制与恒功率控制，仿真结果与实际控制效果相差较小，表示整车驱动控制策略设计可行。

3 结束语

为提高纯电动车运行安全性，需要进一步做好整车控制器的研究，掌握其运行原理，并结合整车控制器功能实现要求，做好不同环节的分析，采取有效的措施来对控制器进行优化，建立有效的控制系统，通过有效接收纯电动车所有运行状态信息，来做好每一步控制管理。

参考文献：

[1]姜海斌.纯电动车整车控制策略及控制器的研究[D].上海交通大学,2010.

[2]华梦新.纯电动车整车控制策略的研究[D].哈尔滨工业大学,2010.

[3]彭金雷.纯电动汽车整车控制策略研究[D].华南理工大学,2013.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.213