纯电动汽车整车控制器开发及控制策略研究

颜孝勇

摘 要：为了全方位研究纯电动汽车整车的开发与控制策略，文章主要是针对纯电动汽车整车的硬件构造展开阐述，同时研究纯电动汽车整车控制策略的设计，对未来开发纯电动汽车整车控制硬件系统有着非常明显的指导价值。

关键词：纯电动汽车;整车控制;开发;控制策略

中图分类号：U469.7  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）09-20-02

Research on controller development and control strategy of pure electric vehicle

Yan Xiaoyong

（ Anhui Xinsheng Automobile Manufacturing Co.， Ltd.， Anhui Xuancheng 242200 ）

Abstract： In order to study the development and control strategy of pure electric vehicle in an all-round way， this paper mainly elaborates the hardware structure of pure electric vehicle， and studies the design of control strategy of pure electric vehicle， which has a very obvious guiding value for the future development of pure electric vehicle control hardware system.

Keywords： Pure electric vehicle; Vehicle control; Development; Control strategy

CLC NO.： U469.7  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）09-20-02

前言

和傳统汽车整车控制结构进行比较，纯电动汽车整车控制结构非常复杂，并且具有多样化的结构。电控结构是实现纯电动汽车整车控制开发的主要部分，是保障纯电动汽车各项功能实施的基本条件，可以让纯电动汽车的所有运行单元都处于最合适的条件下运行，并且根据纯电动汽车整车控制策略以及硬件开发等展开相应的设计。纯电动汽车的整车控制结构通常包含了整车控制器的主控芯片、数据通信电路以及传感信号调理等方面的设计。

1 纯电动汽车的整车控制系统结构

纯电动汽车只需要利用动力电池为车辆提供相应的动能，然后通过整车控制系统将动能转化为机械能，从而保障纯电动汽车的安全运行。纯电动汽车整车控制系统其内部结构通常包含了整车控制器主控芯片、数据通信电路以及传感器信号调理等。整车控制系统能够按照用户的操作来发出相关指令，电机控制器则是能够对其进行回应，同时还可以有效调理汽车动力输出大小，从而满足前进、后退、倒车以及停车等各项功能。

2 整车控制器的开发设计

2.1 纯电动汽车主控芯片的选择

纯电动汽车的整车控制器在主控芯片方面的设计，需要遵循输出量与输入量大的原则，对于控制实时性有着较高的要求，并且这种模式的算法也非常繁琐，所以在纯电动汽车整车控制器的开发方面，现阶段市场中运用最多的主控芯片主要是32位MCU。按照Motorrola公司对市场的调查，在未来，具有超强性能的32为MCU会成为纯电动汽车控制器中应用最多的主控芯片。因此，本文所的研究主要是运用飞索半导体电子主控芯片，即32为RISC结构的MB91F526F微控制器。该主控芯片最大工作频率高达80MHz，并且容量较大，低消耗等特点。

2.2 电源电路设计

电源电路设计需要存在过流保护保险，即F1（30V/ 1.5A），并且还需要有预防线路接反的二级保护管S3GB，能够有效的保障整个控制系统的安全性。电池干扰滤波器能够选择日本村田企业制作的NFM55PC155F1H4，可以有效地阻挡高频干扰。与此同时，开关电源稳压器则是能够运用LM2596S-5.0型号，能够把+12V的电压有效转变成+5V的电压，从而为主控芯片提供电能。功率开关主要是选择IRFR9024，复位芯片则是选择MAX810LD，通过两者的共同作用形成低压掉电检测选择，若是电压值要比复位门限压4.63V还要低的过程中，RST引脚则会形成合力的复位高压脉冲，这个时候电源电路就会停止供电。

2.3 复位电路设计

主控芯片主要是在复位的时候工作，在复位完成之后，端口与寄存器各自的状况则会达到默认值，这个过程中程序就会开始执行各项命令。复位会强制将寄存器、GPIO端口、中断以及控制状态等单元复位成初始值。MB91F526F总共存在四种复位模式，即看门狗定时器复位、时钟监视、外部复位以及上电复位。

2.4 数据通信电路设计

MB91F526F结构内所集成的CAN整车控制单元，能够有效支持3路CAN实现同时通信。然而为了增强CAN数据通信的稳定性，CAN通信电路还需要分析EMC的各种抗干扰因素。CAN收发器主要是选择NXP企业设计的SJA1040型号，能够有效降低光耦隔离所形成的数据通信传输延迟。在CAN收发器工作的前端，还需要应用ADI企业设计的ADUM1201型号双通道数字隔离器，此项隔离器能够把单芯片变压器与CMOS技术实现有效融合，从而表现出非常强的性能结构。CAN通信所发出的数据信息还能够利用MURATA企业所制造的DLW31SN161SQ2型号共模电感来处理电磁干扰数据。

2.5 传感器信号调理设计

2.5.1 踏板信号采集设计

本研究的加速踏板其额定电压主要设置为+5V，其电压输出区间为0至5V，输出电压所应用的运算放大器主要选择TI企业设计的LM358型号，该装置能够形成电压跟随器，可以有效增强主控芯的输入抗阻，从而提高A/D转换器的电磁抗干扰效果，增强设备的电压测量准确度。此外，在电压信号收集线路上还需要接入大小为100nf的电容，从而实现高频干扰的过滤。为了有效增强A/D转换器的电压准确度，还需要设计一个外置电压为+5V的REF195型号基准源芯片。

2.5.2 速度传感器信号采集设计

本研究主要是利用霍尔效应齿轮传感器作为速度信号采集装置。在霍尔传感器进行电磁信号收集的过程中，其传输断会存在高低电平，因为穿电动汽车整车控制系统相对复杂，并且汽车外部以及内部环境的电磁干扰非常明显，所以选择霍尔传感器传输的数据还需要经历cd40106型号施密特触发器的整形处理，从而把不合理的方波数据实时滤波整形，从而满足主控芯片能够实现标准方波信号的识别处理。

3 纯电动汽车整车控制策略

3.1 用户意图解析策略

针对纯电动汽车整车控制策略而言，用户的意图解析属于汽车驱动电机以及加速塔板之间所形成的输出功率关系。通过加速踏板的开度制作平衡曲线，从而实现驾驶员行驶意图的判断，若是纯电动汽车在进行匀速行驶的过程中，纯电动汽车的运行状态会以s型曲线呈现在油门踏板的开度曲线上。

3.2 整车驱动控制策略

纯电动汽车整车驱动控制策略通常是控制车辆的输出力矩，同时保障汽车的状态性能。整车驱动控制策略的核心内容是根据用户所发出的车辆行驶数据、档位、加速踏板以及制动踏板信号为基础，然后通过车辆内部的数据运算与处理，从而得到纯电动汽车的驱动转矩，实现汽车行驶状态的改变，满足用户的预期速度。

纯电动汽车驱动控制策略通常能够划分成四个模块，即输出转矩矫正、用户意图解析、汽车驱动控制以及加速踏板数据收集。然而，汽车的加速驱动、正常运行以及起步运行等模式都是纯电动汽车的整车驱动控制。

3.3 充电控制策略

纯电动汽车在需要实施充电的过程中，纯电动汽车它的高压正极以及负极接触器都会直接被西河，从而让充电器与高压电路相互连接，实现纯电动汽车的电力供应。这个过程中，DC/DC开始运行，同时输出电压会直接传输到辅助电池中。在充电的过程中，车辆控制器会进行充电数据的接收，点火开关不管处于任何档位，纯电动汽车的整车控制器都不会接收到高压电，从而保障纯电动汽车一直维持锁定的状态，不可以充电行驶。

4结束语

纯电动汽车整车控制系统主要是将CAN主控芯片作为核心部件，通过电池、充电、电源以及电路等系统的共同作用，从而实现汽车的整车控制。纯电动汽车在进行整车控制策略的开发过程中，需要分析用户的意图、充电控制、整车驱动控制、能量回收控制以及輔助系统控制等，只有兼顾所有的内容，才能满足纯电动汽车整车控制策略的经济性与安全性。

参考文献

[1] 邱会鹏.纯电动汽车整车控制器的研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

[2] 徐凯.纯电动汽车整车控制系统研究和设计[D].太原理工大学， 2016.

[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.