课件7 - 纯电动汽车控制系统

• 当汽车制动时，行车制动系统开始 工作，汽车减速制动，电磁离合器 接合，从而接通驱动轴和变速器的 输出轴。
• 这样，汽车的动能由输出轴、离合 器、驱动轴、驱动轮和从动轮传到 发动机和飞轮上。
• 制动时的机械能由电动机转换为电 能，存入蓄电池。
7.2.2 制动能量回收方法
马达发电机
• 在再生制动过程中，车辆会部分或 全部通过马达发电机的制动力矩进 行减速，而非使用行车制动器的摩 擦力矩。
VCU常见故障有哪些？处理的方法与措施有哪些？
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7.1 纯电动汽车控制系统组成 7.2 再生制动和能量回收
7.2.1 制动能量回收意义
什么是制动能量回收？
• 制动能量回收系统的类型因储能方法不 同而不同，目前车辆使用的制动装置主 要形式有机械式、电能式、动能式、气 压式、液压式和气液混合式等。
7.2.1 制动能量回收意义
再生制动系统的结构。请说明制动能量回收的基本原理是什么？
• 由驱动轮、主减速器、变速器、电动机、AC/DC转换器、DC/DC转换器、 能量储存系统以及控制器组成。
7.2.1 制动能量回收意义
制动能源再生控制
7.2.2 制动能量回收方法
储能的方式有哪几种？
• 根据储能机理不同，电动汽车制动能量回收的方法也不同，主要有3种，即 飞轮储能、液压储能和电化学储能。
7.2.2 制动能量回收方法
什么是飞轮储能？工作原理是什么？
7.2.2 制动能量回收方法
什么是液压储能？工作原理是什么？
7.2.2 制动能量回收方法
什么是电化学储能，工作原理什么？
7.2.2 制动能量回收方法
一种用于前轮驱动汽车的电化学储能式制动能量回收
• 当汽车以恒定速度或加速度行驶时， 电磁离合器脱开。
法。
7.1.1 纯电动汽车驱动系统
电动汽车和传统发动机相比，哪些方面会更好？ • 电动汽车即使在降速的情况下，动力转换是平顺的。
7.1.1 纯电动汽车驱动系统
纯电动汽车系统可分为哪三个子系统？都包括什么？
7.1.1 纯电动汽车驱动系统
整车控制器控制策略的原理是什么？
7.1.2 VCU整车控制器
• 在制动踏板开度很小时，机械制动力矩存在一段死区，作为踏板自由行程， 之后随踏板开度增加而加速增大。
• 这与传统汽车的制动方式是一 致的。而电制动力矩一直随踏 板开度增加而缓慢增大，而且 可以看到，与机械制动不同的 是，在踏板开度为零的情况下， 也存在一定的电制动力，这时 存在制动能量回收，即滑行能 量回收。
• 在特定行驶条件下，这会导致车辆 产生完全不同的制动响应。
• 匹配的ABS和ESP系统能够维持制 动稳定性，甚至在紧急状态下或在 出现制动器过度打滑的情况下也能 做到这一点。
• 然而，制动系统还必须允许禁用再 生制动以及单独通过摩擦制动器来 使车辆减速。
7.2.3 并联式能量回收
• 电机外特性在高速时通常呈现恒功率特点，在较低转速为恒扭矩区，当车 速点电机转速很低时，因车辆可供回收的动能已经很有限，加上低速区电 机效率不佳，电机扭矩快速减小。
12 基于CCP的在线匹配标定
13 DC/DC控制、 EPS控制
14 档位控制功能
15 防溜车控制
16 远程监控
7.1.2 VCU整车控制器
服务层是基础软件中最高的层、应用层是整个软件中的最高层，请说明他们 包括了什么功能？
• 整车控制器需要能适应不同的要求，因此需要整车控制器软件平台架构，并 依靠软件实现模块数据共享，软件通常采用分层模块化结构。
• ECU抽象层连接微处理器抽象层的软件，它包含外 部设备的驱动，为ECU提供外围设备的驱动程序， ECU抽象层的实现与ECU硬件相关，与微控制器无关。
• ECU抽象层不对硬件直接操作，都是通过微控制器 抽象层的接口实现。其包括：I/O硬件抽象、通信硬 件抽象、存储硬件抽象和ECU板上设备的驱动。
• 复杂驱动库是一整个模块，不进行层次划分。它为 处理复杂传感器和执行器实现特殊的功能和定时需 求。
• 制动能量回收系统工作分为三种模式： 常规制动模式、正常制动时回馈制动模 式、紧急制动时防抱死制动模式以及三 种制动模式间的切换。
7.2.1 制动能量回收意义
• 再生制动中车辆减速产生的动能能够借助电子电机在发动机运转下转化为电能 并且在电池里储存下来。
• 踏板作用力模拟器 • 踏板压力传感器 • 踏板角度传感器 • 膜片移位传感器 • 真空传感器
前后轮制动力分配策略
实训任务：测试车辆上坡、平地、下坡行驶的波形状态
• 在实训台上认识电池管理系统的组成与结构原理，利用示波仪以及检测设备 测试车辆上坡行驶、平地行驶、下坡行驶的波形状态，分析电池管理系统针 对不同充放电的状态下如何分配电能与管控电能，并记录下测试的数值。
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电动汽车构造与维修
项目七、纯电动汽车控制系统
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7.1 纯电动汽车控制系统组成 7.2 再生制动和能量回收
学习目标
• 掌握纯电动汽车的系统结构； • 掌握传动系统结构及工作原理； • 掌握电机与AMT控制系统的特点； • 掌握电动汽车的能源结构形式； • 掌握纯电动汽车的性能要求； • 掌握常见故障及排除； • 掌握废旧电池的处理法规与处理方
• 它包含处理复杂的传感器和执行器的驱动模块，实 现上与微控制器、ECU和具体应用密切相关。
• 辅助动力供给系统供给电动汽车辅助系统不同等级 的电压并提供必要的动力。
纯电动车的整车控制器软件流程
7.1.2 VCU整车控制器
整车控制系统总线通信
7.1.2 VCU整车控制器
电动汽车各控制系统功能及其之间的通信
7.1.2 VCU整车控制器
整车控制器软件架构
7.1.2 VCU整车控制器
整车控制器的软件包括哪些功能？
• 微处理器抽象层是基础软件中最低的层，它包含各 种驱动，是一个个软件模块，用于直接访问微控制 器内的外设和外围接口。
• 微控制器抽象层提供统一的接口，使上层软件独立 于微控制器。其包括：I/O驱动、通信驱动、存储驱 动和单片机驱动。
什么是整车控制器？整车控制器作用与组成有哪些？
7.1.2 VCU整车控制器
纯电动整车控制：
• 用于纯电动车辆的整车控制、诊断及监控等功能的实现，例如车辆运行模式 管理、驾驶员需求扭矩计算、整车能量管理、上下电控制、换挡管理、巡航 控制、车辆附件控制、CAN 通讯实现、制动能量回收、故障诊断及处理、 安全监控等。
• 但电制动力、前后液压制动力要可 调，增加了结构的复杂性，而且要 与ABS系统协调，对控制系统实时 性要求高。
7.2.5 能量回收方式与摩擦制动力
• 串联式制动能量回馈策略主要包括 两个方面：回馈制动力与摩擦制动 力的分配和前后轮制动力的分配。 为了提高制动能量回收率，应该尽 量增大回馈制动力占总制动力的比 例，但对于前轮驱动或后轮驱动汽 车来说，回馈制动力只能加在前轮 或后轮上，因此回馈制动力与摩擦 制动力的分配受前后轮制动力分配 的限制。
• 组织层、中间层、执行层三者形成 闭环控制系统来实现车辆控制。
序号 功能
1 驾驶员意图分析
2 驱动控制
3 制动能量回馈控制
4 整车能量优化管理
5 充电过程管理
6
高低压上下电控制：上下电顺序控制、 慢充时序、快充时序
7 电动化辅助系统管理
8 车辆状态的实时检测和显示

9 故障诊断与管理
10 远程控制
11 整车CAN总线网关及网络化管理
7.1.2 VCU整车控制器
VCU整车控制器结构与功能
• 纯电动汽车整车控制系统可分为组 织层、中间层、执行层。
• 最底层是执行层由部件控制器和一 些执行单元组成，其任务是正确执 行中间层发送的指令，并且有一定 的自适应和极限保护作用，中间层 是协调层其核心就是VCU。
• VCU一方面对驾驶员的各种操作以 及车辆当前所处的状态解释出驾驶 员的意图，另一方面根据执行层当 前的状态做出最佳的协调控制，最 高层是组织层，为驾驶员或自动驾 驶仪。
• 除这种情况，机械制动力与电 制动力同时变化，即并联式能 量回收。
7.2.4 串联式能量回收
• 串联式制动能量回收系统的前、后 液压制动器制动力可调在串联式制 动力分配方式下，作用到驱动轮的 制动力由电机制动力与液压制动力 共同组成。
• 制动强度低时电机制动力可占主要 地位，部分由液压制动力来提供， 和传统液压制动的汽车相比，驾驶 员制动感觉基本相同，且提供了实 现最大能量回收的条件。