常见的纯电动汽车控制策略.ppt

纯电动汽车整车驱动控制策略 纯电动汽车作为一种节能 、无污染的理想“零 排放 ”汽车 ,是 21 世纪汽车工业重要的发展趋势 。 随着环保及节能意识的增强 , 纯电动汽车的开发 和应用日益受到世界各主要汽车生产国和大型汽 车企业的重视 。 整车控制器是纯电动汽车运行的核心单元 , 担负着整车驱动控制 、能量管理 、整车安全及故障 诊断和信息处理等功能 ,是实现纯电动汽车安全 、 高效运行的必要保障 。整车控制策略作为整车控制器的软件部分 ,是整车控制器的核心部分 。 1.1 纯电动汽车动力系统结构 纯电动汽车主要由三个子系统组成: 电驱动系统、能源系统和辅助系统。 电力驱动子系统包括电子控制器、功率转换器、电机、机械传动装置。能源子系统包括能源及能量管理系统。辅助系统包括助力转向单元、温控单元和辅助动力供给单元等。根据驾驶者从加速踏板和制动踏板发出的信号，电子控制器发出相应的控制信号以控制功率转换器功率器件的开关。 功率转换器的作用是调节电机和能源间的能源流。能量的回流是因为纯电动汽车制动能量的再生，该能量被能量源吸收。应指出的是多数纯电动汽车的电池、超级电容器和飞轮都能吸收制动再生能量。 能量管理单元与电子控制器一起控制可再生制动，从而实现系统能量流的最优化。能量管理单元控制能量并监测能源的使用情况。辅助动力供给系统向所有的纯电动汽车辅助装置提供不同电压的电源。 1.2 整车驱动控制策略的分析与设计 纯电动汽车驱动系统中主要有电机驱动装置，传动系统，动力电池等。必须有一个性能优越、安全可靠的整车控制策略，从各个环节上合理控制车辆的运行状态、能源分配和协调功能，以充分协调和发挥各部分的优势，使汽车整体获得最佳运行状态。整车控制策略主要包括: (一) 汽车驱动控制。根据司机的驾驶要求、车辆状态、道路及环境状况，经分析和处理，向电机控制器发出相应指令，满足驾驶要求。 (二) 制动能量回馈控制。根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息，计算再生制动力矩，向电机控制器发出指令。 (三) 整车能量优化管理。通过对车载能源动力系统的管理，提高整车能量利用效率，延长纯电动汽车的续驶里程。 (四) 车辆状态显示。对车辆某些信号进行采集和转换，由主控制器通过综合数字仪表显示出来。 1.3 整车驱动控制策略的分析与设计 车辆需要在满足驾驶员意图，汽车的动力性、平顺性和其他基本技术性能以及成本控制等要求的前提下选择合适的控制策略。针对各部件的特性及汽车的运行工况，控制策略要实现能量在电机、电池之间的合理而有效分配、使整车 系统效率达到最高，获得整车最大的经济性以及平稳的驾驶性能。在设计纯电动汽车的时候，首先要在保证汽车基本性能的前提下降低汽车的能量消耗，提高车辆的续驶里程。同时还要兼顾电池的寿命，并充分考虑驾驶员的驾驶意图、汽车的平顺性以及安全性。 基于上述原则，制定控制策略的思路为: 实时考虑行驶工况，电池SOC值等影响因素，根据规则将转矩合理地分配给电机。同时限定电机的工作区域和SOC值的范围，确保电机和动力电池能够长时间保持高效的状态。若出现问题，系统可根据预先设定的规则对纯电动车辆系统的工作模式进行判断和选择。最终，在整车控制器与电机控制器中形成一个实时控制的闭环系统。这样既能保证驾驶员驾驶意图能够得到充分满足，也能够对车辆状态进行控制，保证安全性和舒适性。 1.4 整车驱动控制策略的分析与设计 整车驱动控制策略的核心是根据驾驶员动作分析其驾驶意图,并综合考虑动力系统状态，计算驾驶员对电机的期望转矩，然后向电机驱动系统发出指令，使纯电动轿车的行驶状态尽可能快速、准确地达到工况要求和满足驾驶员的驾驶目的。 转矩控制策略可以实现加速转矩控制、制动能量回馈、驱动转矩的功率限制等主要功能以及驻坡、怠速爬行、WTO 转矩补偿、跛行回家等辅助驱动功能。 2. 1 　加速转矩控制策略 加速转矩控制策略直接影响整车驾驶的动力性和舒适性。加速踏板开度与加速转矩函数关系形成不同的加速转矩控制策略。如图2所示, 曲线1、2和3分别表示3种加速踏板处理策略 。 曲线1反映了一种硬踏板策略，能够满足驾驶员中高负荷的驾驶感觉，但低负荷时操控性不好。曲线3反映了一种软踏板策略，车辆加速感觉整体偏软，但低负荷操控性较好。曲线2是一种线性踏板策略，能够反映踏板实际位置，控制效果介于曲线1和3之间。 2. 1 　加速转矩控制策略 结合电机的外特性曲线，就可以得到纯电动车的动力特性图，即加速转矩MAP, 如图3所示。最下部曲线是加速踏板回零时的电机滑行制动转矩，模拟传统车发动机的倒拖阻转矩，并转化为电能储存到蓄电池中 。 2. 2 　制动能回馈控制策略 制动能量回馈是电动汽车(包括纯电动车、混合动力车和插电式燃料电池车)的标志性功能。