純電動(dòng)客車動(dòng)力總成集成控制算法研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-10 16:26

　　純電動(dòng)客車具有無污染、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單和國家政策支持等諸多優(yōu)點(diǎn),受到了國內(nèi)越來越多城市的歡迎。隨著車輛功能需求的不斷增多,汽車擁有越來越多的分布式電控單元,導(dǎo)致整車電控系統(tǒng)通訊延遲、穩(wěn)定性差、協(xié)調(diào)控制困難等問題,進(jìn)而影響整車的安全性,對(duì)電控單元進(jìn)行集成可有效解決以上問題。本文以校企合作項(xiàng)目為依托,通過分析比較電動(dòng)車動(dòng)力總成控制和集成控制的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì),基于課題組現(xiàn)有的dSPACE和TTC等設(shè)備,開展了純電動(dòng)客車電控系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的可行性研究。本文首先以純電動(dòng)客車為例,對(duì)傳統(tǒng)分布式架構(gòu)電控系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析,針對(duì)兩種不同的集成方案從軟件和硬件兩個(gè)層面進(jìn)行集成可行性研究,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有的基礎(chǔ)確定了BMS和VCU的集成方案,進(jìn)而確立了整車電氣架構(gòu)并定義了整車功能。針對(duì)集成前后電控系統(tǒng)架構(gòu)的改變,從四個(gè)方面對(duì)比分析控制器集成對(duì)電控系統(tǒng)的影響,結(jié)果表明VCU和BMS的集成方案可以減少電控系統(tǒng)信號(hào)傳輸及控制時(shí)間、減輕動(dòng)力CAN負(fù)荷、加快電池故障的響應(yīng)時(shí)間,但對(duì)SOC預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)性影響不大。針對(duì)集成控制下的整車電控系統(tǒng),對(duì)整車模式進(jìn)行劃分,根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池的特性制定集成控制策略,利用MATLAB/Simulink完成了控制策略的模塊化建模。為了研究集成控制策略在控制器中的運(yùn)行情況,基于功能的獨(dú)立性將集成控制策略的7個(gè)模塊映射為6個(gè)任務(wù),通過對(duì)典型調(diào)度算法的研究,確立了適用于周期性任務(wù)的可調(diào)度性判據(jù)并對(duì)單個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)而理論上分析了任務(wù)集的可調(diào)度性并利用dSPACE進(jìn)行了驗(yàn)證;為了驗(yàn)證集成控制策略的正確性,搭建整車動(dòng)力學(xué)及動(dòng)力總成關(guān)鍵部件模型。結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際需求,利用CodeSys軟件開發(fā)工具在TTC60控制器上實(shí)現(xiàn)了集成控制器的開發(fā),進(jìn)而從離線仿真、HIL測(cè)試和整車試驗(yàn)三個(gè)層面驗(yàn)證了集成方案的有效性和可行性。本文在研究集成控制以及建模的基礎(chǔ)上,建立了整車及其控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證技術(shù)平臺(tái)并開發(fā)集成控制算法,通過系統(tǒng)仿真與試驗(yàn)測(cè)試分析比較系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的實(shí)用性和有效性,以期為電控系統(tǒng)的集成開發(fā)提供一定的指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖,負(fù)荷率,總線,CAN網(wǎng)絡(luò)

圖 2.12 BMS 和 VCU 集成后閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)間此時(shí)信號(hào)傳輸及控制時(shí)間 Ta為：1 2 3 6 7 880aT T T T T T T ms··················(2.7)對(duì)比分析可知，整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸及控制時(shí)間可以減小 30ms，減少了約27.3%。集成控制可以提高系統(tǒng)的控制精度，有利于提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.5.2 動(dòng)力 CAN 總線負(fù)荷率對(duì)比分析VCU 與 BMS 集成前，兩者以報(bào)文的形式進(jìn)行通信；集成后，原本的總線通信變成了數(shù)據(jù)傳遞，動(dòng)力 CAN 總線的負(fù)荷率便會(huì)降低。CANoe 是德國 Vector 公司開發(fā)的用于汽車總線開發(fā)、測(cè)試和分析的專業(yè)工具，在汽車總線設(shè)計(jì)與仿真方面應(yīng)用廣泛[43]。其支持總線實(shí)物測(cè)量、總線半實(shí)物仿真和總線仿真，可驗(yàn)證集成前后動(dòng)力 CAN 總線負(fù)荷率的變化情況。

試驗(yàn)裝置圖,實(shí)時(shí)性,試驗(yàn)裝置,電流信號(hào)

圖 2.16 SOC 預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)性試驗(yàn)裝置其中 TTC200 模擬底層 LECU 采集電流等信息，車輛和電機(jī)的模型也都C200 里邊運(yùn)行；TTC60 模擬 BMS，利用 CAN 線得到的電流信號(hào)對(duì) SO預(yù)測(cè)，然后發(fā)送給 dSPACE。同樣，dSPACE 利用 TTC200 直接發(fā)送的電進(jìn)行 SOC 估算，和 TTC60 發(fā)送的 SOC 值對(duì)比以驗(yàn)證延遲對(duì) SOC 預(yù)估實(shí)影響。試驗(yàn)的運(yùn)行工況為 NEDC，將 TTC200 內(nèi)的電流信號(hào)延遲若干時(shí)間送給 TTC60，延遲時(shí)間分別為 20ms、50ms、100ms、200ms、500ms 和 1000m算每種情況下一個(gè) NEDC 循環(huán)工況內(nèi)延遲和不延遲 SOC 預(yù)測(cè)誤差的百分果如圖 2.17 所示：0.150.2%）

集成控制器,軟件開發(fā)工具,代碼,資源