純電動轎車動力總成控制系統(tǒng)的研究

楊天輝 劉力

【摘要】隨著環(huán)境惡化的日益嚴(yán)重，人們對環(huán)境保護(hù)的重視越來越高。空氣污染的一個主要原因在于汽車尾氣的排放，雖然汽車的使用極大地便利了人們的出行，但是給環(huán)境帶來極大地污染，不利于可持續(xù)發(fā)展。因此，研究純電動轎車具有十分重要的意義，本文主要通過對純電動橋車動力總成控制系統(tǒng)的研究，指出了相應(yīng)的控制系統(tǒng)完成形式，希望能夠給相關(guān)電動橋車的生產(chǎn)研究企業(yè)提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】純電動橋車 動力總成 控制系統(tǒng)

一、前言

自從十九世紀(jì)入十年代汽車的誕生以來，汽車在人們?nèi)粘Ｉ钪兴嫉谋戎卦絹碓酱螅嚬I(yè)的發(fā)展不僅給人們帶來極大的生活便利，而且也推進(jìn)了運輸行業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是隨著能源使用的日益增多，各種環(huán)境問題以及資源枯竭問題逐漸顯露出來，尤其是近幾十年來，由于環(huán)境污染而導(dǎo)致的自然災(zāi)害給人們生活帶來極大的威脅，因此，研究清潔能源動力系統(tǒng)己經(jīng)刻不容緩。

二、電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

（一）電動汽車分類

目前主要電動汽車包括混合動力汽車、燃料電動汽車以及純電動汽車這三種。其中純電動汽車與其他兩種電動汽車相比結(jié)構(gòu)最簡單，使用電動機驅(qū)動的方式行駛。在純電動汽車工作的過程中，電能通過蓄電池輸出，并由控制器帶動電動機運行，車輛行駛依靠電動機輸出的扭矩經(jīng)過傳動系統(tǒng)產(chǎn)生機械拉力和摩擦力，根本的動力源泉為蓄電池。在純電動汽車的使用中，其最大的弊端在于一次充電所能行駛的里程太短，且相對來說由于蓄電池工作受到溫度的干擾較大，溫度過高或者過低都會造成蓄電池的耗電速度加快，影響汽車的整體運行效率。因此在蓄電池的選擇中，必須要選擇具有高功率密度的動力蓄電池，并根據(jù)使用的環(huán)境特點以及經(jīng)常使用的路段進(jìn)行針對性的優(yōu)化。一般來說，由于電動汽車的動力源特點，電動汽車的體量不會過大，以中小型汽車為主，而且相對于燃料動力汽車來說，電動汽車更需要維護(hù)和保養(yǎng)。在電動汽車的設(shè)計期間，要盡可能減輕汽車的重量以保證蓄電池的工作效率，可以將主車架設(shè)計為縱直車架，以保證車輛的剛度和質(zhì)量合乎要求。此外，可以把汽車驅(qū)動系統(tǒng)動力源與成員空間完全分離開來使得車廂內(nèi)部有足夠的成員空間，車身前部位置集中配置高壓電氣系統(tǒng)以及電動機等。

（二）國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

目前來看，我國電動汽車相對于發(fā)達(dá)國家來說，雖然起步較晚，但是發(fā)展速度較快，且有相應(yīng)的政策扶持。自從上世紀(jì)九十年代新一代汽車合作計劃啟動以來，美國能源部在新能源汽車發(fā)的研發(fā)上提供了大量的資金和人力物力財力，而且取得了相對較高的研究成果。福特公司是最早研究電動轎車的汽車公司，通用汽車公司目前的S10以及EV1電動汽車，在市場中占有很大比重。

三、電動汽車動力總成控制系統(tǒng)

（一）整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

（1）分布式控制網(wǎng)絡(luò)布局。純電動轎車中主要包含七個控制器，分別為儀表盤控制器、PTCM、DMCM、BPCM、ADM、空調(diào)控制器以及動力轉(zhuǎn)向控制器等，各個控制器之間通過有效的信息交互來完成整車的功能。純電動汽車的動力總成控制器以分布式控制器為主，整車通訊網(wǎng)絡(luò)保證每個元件的工作效率和信息傳遞，具有重要意義。

（2）整車運行狀態(tài)邏輯。在整車控制網(wǎng)絡(luò)建成之后要完成各個控制系統(tǒng)的綜合開發(fā)工作，要根據(jù)整車系統(tǒng)的運行目的以及相應(yīng)的各個控制器之間的接口邏輯，按照特殊的狀態(tài)要求和目的進(jìn)行各個子系統(tǒng)的開發(fā)。在整車控制器的策略中不僅需要結(jié)合車輛運行的實際狀態(tài)完成各個子系統(tǒng)的管理，而且還要充分了解各個控制器的工作原理，根據(jù)車輛實際的運行狀態(tài)完成整體操作。在各個控制器的工作原理列了解之后，分不同的運行狀態(tài)操作整車控制器。

（二）控制器通訊網(wǎng)絡(luò)的研究

由于純電動車各個元器件之間有著十分廣泛的信息交互行為，因此必須要保證各個控制器之間存在高速可靠的通訊總線，保證整體控制策略的完成。驅(qū)動電機在電動汽車工作期間是一個交變磁場，電子元器件會受到電流大小變化以及電磁信號的干擾，因此為了保證控制器通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，我們使用CAN總線通訊的方式來完成控制系統(tǒng)設(shè)計。CAN網(wǎng)絡(luò)保證各個控制器之間的信息共享，并適時傳遞反饋信號和控制信號等，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳送，而且也實現(xiàn)了空間布局的優(yōu)化和硬件成本的降低。此外，相對于傳統(tǒng)的模擬信號通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，CAN總線數(shù)據(jù)的可靠性更強，抗干擾性更好且更為迅速，由此可見，總線通訊對實際系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度的提高具有十分關(guān)鍵的意義。在現(xiàn)場總線開放式實時系統(tǒng)中，由于其只是簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層這兩種情況，因此根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議，CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須以四種不同形式的幀來控制接收和發(fā)送，以保證整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、結(jié)束語

綜上所述，純電動轎車的設(shè)計和發(fā)展對環(huán)境保護(hù)和資源的節(jié)約具有十分關(guān)鍵的意義，本文主要通過對純電動轎車動力總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行研究，指出了純電動轎車網(wǎng)絡(luò)總線的主要的控制方法，尤其是相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計注意要點，希望能夠促進(jìn)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提高，增加純電動汽車的市場份額，促進(jìn)環(huán)境友好型社會的建立。

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