纯电动客车动力总成集成控制算法研究

纯电动客车具有无污染、噪声低、结构简单和国家政策支持等诸多优点,受到了国内越来越多城市的欢迎。随着车辆功能需求的不断增多,汽车拥有越来越多的分布式电控单元,导致整车电控系统通讯延迟、稳定性差、协调控制困难等问题,进而影响整车的安全性,对电控单元进行集成可有效解决以上问题。本文以校企合作项目为依托,通过分析比较电动车动力总成控制和集成控制的研究现状以及发展趋势,基于课题组现有的dSPACE和TTC等设备,开展了纯电动客车电控系统集成设计的可行性研究。本文首先以纯电动客车为例,对传统分布式架构电控系统存在的问题进行分析,针对两种不同的集成方案从软件和硬件两个层面进行集成可行性研究,结合实验室已有的基础确定了BMS和VCU的集成方案,进而确立了整车电气架构并定义了整车功能。针对集成前后电控系统架构的改变,从四个方面对比分析控制器集成对电控系统的影响,结果表明VCU和BMS的集成方案可以减少电控系统信号传输及控制时间、减轻动力CAN负荷、加快电池故障的响应时间,但对SOC预测实时性影响不大。针对集成控制下的整车电控系统,对整车模式进行划分,根据驱动电机和动力电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块化建模。为了研究集成控制策略在控制器中的运行情况,基于功能的独立性将集成控制策略的7个模块映射为6个任务,通过对典型调度算法的研究,确立了适用于周期性任务的可调度性判据并对单个任务执行时间进行测量,进而理论上分析了任务集的可调度性并利用dSPACE进行了验证;为了验证集成控制策略的正确性,搭建整车动力学及动力总成关键部件模型。结合项目的实际需求,利用CodeSys软件开发工具在TTC60控制器上实现了集成控制器的开发,进而从离线仿真、HIL测试和整车试验三个层面验证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础上,建立了整车及其控制系统仿真验证技术平台并开发集成控制算法,通过系统仿真与试验测试分析比较系统集成设计的实用性和有效性,以期为电控系统的集成开发提供一定的指导。