第9章電動汽車上的先進控制技術(shù)

1、第第9章章 電動汽車上的先進控制技術(shù)電動汽車上的先進控制技術(shù)9.19.29.39.1 智能控制技術(shù)9.1.1 9.1.1 智能控制技術(shù)簡介智能控制技術(shù)簡介1. 模糊控制2. 專家控制3. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制4. 智能控制技術(shù)的集成5. 遺傳算法6. 蟻群算法9.1 智能控制技術(shù)9.1.2 9.1.2 智能控制技術(shù)在電動汽車上的應(yīng)用智能控制技術(shù)在電動汽車上的應(yīng)用1. 模糊邏輯控制方法的應(yīng)用（1）電機控制方面（2）能量管理系統(tǒng)的控制2. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的應(yīng)用3. 研究展望9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用9.2.1 9.2.1 CAN總線技術(shù)簡介總線技術(shù)簡介1. CAN總線技術(shù)的定義2. CAN總線的特點3.

2、CAN總線技術(shù)的功能（1）實現(xiàn)點對點，一點對多點以及全局廣播方式發(fā) 送和接收數(shù)據(jù)。（2）確定各子系統(tǒng)的優(yōu)先級，實現(xiàn)非破壞性的仲裁 技術(shù)。（3）自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求功能。（4）CRC錯誤處理功能。（5）當(dāng)發(fā)送時出現(xiàn)錯誤或仲裁時丟失數(shù)據(jù)，自動重 發(fā)的功能。9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用人機界面顯示系統(tǒng)電池組管理系統(tǒng)車輛燈光管理系統(tǒng)主電機控制器整車能量管理系統(tǒng)動力電機電驅(qū)動系統(tǒng)CAN 圖9-1 電動汽車CAN總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用4. CAN總線的分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層物理層LLC（邏輯鏈路控制子層）接收濾波超載通知MAC（介質(zhì)訪問層）數(shù)據(jù)封裝與拆裝幀編碼（填充與解除填充）媒體訪問

3、管理錯誤檢測出錯標(biāo)定PLS（物理信令層）位編碼/解碼位定時PMA（物理介質(zhì)附加屬性）驅(qū)動器/接收器特性MDI（與介質(zhì)相關(guān)的接口）連接器總線故障管理故障界定 圖9-2 CAN總線的分層結(jié)構(gòu)和功能9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用9.2.2 9.2.2 CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1. 車用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對比與分析網(wǎng)絡(luò)分類數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)用場合A類低速， 1Mbps應(yīng)用于更嚴(yán)格的實時控制場合及多媒體控制 圖9-2 CAN總線的分層結(jié)構(gòu)和功能9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用2. 電動汽車CAN通訊協(xié)議的制定（1）協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 優(yōu)先權(quán)（P） 保留位（R） 數(shù)據(jù)頁（DP） PDU格式（PF） 特定DPU（PS） 源

4、地址（SA） 數(shù)據(jù)場9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用（2）協(xié)議的應(yīng)用層 通訊內(nèi)容的確定 標(biāo)識符分配 消息編碼方式 消息調(diào)度策略 數(shù)據(jù)格式定義9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用 表9-3 混合動力電動汽車的新增參數(shù)組節(jié) 點參數(shù)組名DPPFPSPGN電機控制MC10241000 xF100(61696)MC20241010 xF101(61697)蓄電池管理BC10241020 xF102(61698)BC20241030 xF103(61699)整車控制VCU10241060 xF106(61702)VCU20241070 xF107(61703)VCU30241080 xF108(61704)超級電容U

5、CC0241050 xF105(61701)9.2 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用9.2.3 9.2.3 電動汽車電動汽車CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖9-3純電動汽車CAN總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖USB-to-CA動力總成控制器監(jiān)控和標(biāo)定接口（PC機）CAN電池狀態(tài)電機狀態(tài)電池管理指令轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速指令電機控制電池管理轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速/溫度/故障轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速/模式設(shè)定電流/電流限制/電壓/溫度/SOC充電狀態(tài)/故障充電控制9.3 線控技術(shù)9.3.1 9.3.1 線控技術(shù)的簡介線控技術(shù)的簡介 圖9-4 線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理1. 線控技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理9.3 線控技術(shù)2. 線控技術(shù)的特點（1）線控技術(shù)的優(yōu)點 省力，人們可

6、以不用直接操作機械力。 減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車 的安全性和舒適性。 便于實現(xiàn)個性化設(shè)計。 質(zhì)量輕，性能高（響應(yīng)快）。9.3 線控技術(shù) 維護用品可大大減小，減少維護費用。 可以將汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡(luò)之中， 使得汽車導(dǎo)航和自動駕駛成為可能，整個汽車 就是一個完整的電路整體。 安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結(jié) 構(gòu)），隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電 子控制功能。（2）線控技術(shù)的缺點9.3 線控技術(shù)3. 線控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)（1）傳感器技術(shù)（2）總線技術(shù)（3）動力電源技術(shù)（4）容錯控制技術(shù)9.3 線控技術(shù)4. 線控技術(shù)的應(yīng)用（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（2）線控制動系統(tǒng)（

7、3）線控懸架系統(tǒng)（4）線控油門系統(tǒng)9.3.2 9.3.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖9-5 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理9.3 線控技術(shù)1. 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 圖9-6 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)9.3 線控技術(shù)（2）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)9.3 線控技術(shù)2. 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能特點 （1）柔性轉(zhuǎn)向能消除轉(zhuǎn)向干涉問題。 （2）大大方便了系統(tǒng)的總布置。 （3）舒適性得到提高。 （4）轉(zhuǎn)向回正力矩能夠通過軟件依據(jù)駕駛員的要求 進行調(diào)整。 （5）消除了碰撞事故中轉(zhuǎn)向柱引起傷害駕駛員的可 能性，不必設(shè)立轉(zhuǎn)向防扭機構(gòu)。 （6）駕駛員腿部活動空間增加，出入更方便自由。9

8、.3 線控技術(shù)3. SBW系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （1）實現(xiàn)SBW系統(tǒng)的智能化。 （2）提高SBW系統(tǒng)的可靠性和安全性。 （3）降低SBW系統(tǒng)的成本。 （4）擴展應(yīng)用范圍。9.3.3 9.3.3 線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)9.3 線控技術(shù)1. 線控制動的優(yōu)點 （1）結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)質(zhì)量比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)減少很 多，從而減少了整車質(zhì)量。 （2）制動響應(yīng)時間短，提高了制動性能，縮短了 制動距離。 （3）系統(tǒng)不需要制動液，維護容易、簡單，采用 電線連接，系統(tǒng)的耐久性能良好。9.3 線控技術(shù)（4）系統(tǒng)總成的制造、裝配、調(diào)試、標(biāo)定更快，易 于采用模塊化結(jié)構(gòu)。（5）已經(jīng)開發(fā)出具有容錯功能的適用于汽車的網(wǎng)絡(luò) 通訊協(xié)議，如T

9、TP/C，F(xiàn)lexRay等通訊協(xié)議可以 應(yīng)用到線控制動系統(tǒng)中。（6）易于進行改進和增加功能，可以并入汽車CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)進行集中管理和共享信息。9.3 線控技術(shù)2. 線控制動系統(tǒng)工作原理（1）EHB系統(tǒng) EHB系統(tǒng)的電子控制單元接收與制動踏板連接 的傳感器信號，正常工作情況下備用閥關(guān)閉， 控制器通過由液壓泵驅(qū)動的電機進行制動。當(dāng) 控制器處于故障模式時，備用閥打丌，常規(guī)液 壓制動系統(tǒng)起作用，進行制動。9.3 線控技術(shù)（2）EMB系統(tǒng) EMB系統(tǒng)的電子控制器根據(jù)電子踏板模塊傳感 器的位移和速度信號，并且結(jié)合車速等其它傳 感器信號，向車輪制動模塊的電機發(fā)出信號， 控制其電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角，進而產(chǎn)生所需的制動 力，達(dá)到制動的目的。9.3 線控技術(shù)3. 線控制動需要面對的問題 （1）驅(qū)動能源問題。 （2）設(shè)計制動系統(tǒng)時必須考慮制動系統(tǒng)的失效問 題。 （3）實現(xiàn)線控制動系統(tǒng)和汽車底盤其他控制系統(tǒng) 的集成，仍有待研究。 （4）成本比原有液