纯电动汽车控制策略.ppt

2. 3 驱动转矩的功率限制策略
该策略是为了保护能源系统、电机驱动系统及整车安全运行。
在能源系统能量不足时，若整车控制器强制按照驾驶员期望转矩，极 易引起能源系统自保高压断电或损坏能源系统,造成事故,因此在这种情况 下必须限制电机输出转矩。驱动转矩的功率限制策略实时根据三大高压子 系统状态，计算蓄电池功率、电机功率及高压辅助系统消耗功率，上策是 通过减少高压辅助系统能量供给来最大可能满足驾驶员动力需求，若仍然 能量供需不平衡，下策就是限制电机功率需求 。
(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。
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 。
2. 2 制动能回馈控制策略
在车速很低的爬行区，回馈 能量与回馈路径能量损耗基本 相抵，回馈效率很低且会明显 影响驾驶员制动感觉，故不进 行制动能量回馈 。在低速区,电 机具有一定转速，施以较低制 动转矩，尽量回收制动能量。 高速区时车辆惯性动能很高， 可以施加较高制动转矩而不影 响驾驶员制动感觉。但由于缺 少制动踏板开度信号，该策略 的再生制动所占总制动比例较 小，具体数值通过实车标定得 到。为了保护动力蓄电池，回 馈电流不能超过蓄电池最大充 电电流，SOC过高时取消电机 再生制动 ,因为很容易导致电池 电压过高而且电池充电难度也
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 。
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。
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
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。
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。
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。制动能量回馈控制的原则是在最大程度提高能量回馈的同时， 确保电制动与机械制动的协调控制，以保证汽车制动力的要求。
考虑到本项目车机械制动系统不可调整，而且只有制动踏板开关传感器， 实施了纯软件的轻度制动能量回馈控制策略。制动踏板踩下时，回馈制动功能 激活，回馈制动转矩与车速的函数关系如图4所示 。
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。
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 。