[01797466]混和动力汽车多能源动力总成控制系统

多能源动力总成控制系统的成果主要有两方面，一是动力总成控制器，二是控制系统的开发平台。A.动力总成控制器：多能源动力总成控制器硬件采用MOTOROLA单片机，软件采用面向对象的程序设计方法，能够很好地完成对多能源动力总成系统的各项控制，并通过了各项试验标定和功能验证，可以应用于混和动力电动车整车的控制。控制器硬件具有如下功能：1)可处理27路输入信号；2)可输出13路控制信号每路具有2A的驱动能力；3)中央处理器是16位高速CPU，集成了FlashROM，RAM；4)具有两个CAN通讯总线控制器。该硬件已通过电磁兼容性测式，其性能通过了混合动力总成试验台的测试。软件将动力总成系统划分为发动机、电机、ISG、AMT、电池等类对象。动力总成控制器软件具有以下功能：1)信号的采集与滤波；2)控制信号的输出；3)动力总成工作状态的切换；4)动力总成子状态处理；5)与标定系统的接口；6)与AMT的通信。B.控制系统的开发平台：该开发平台包括了仿真系统、试验系统、标定系统、快速原型系统和硬件在环系统等等，不但能够进行多能源动力总成控制器软、硬件的快速开发，还可以对混和动力电动车的控制原理进行深入研究，对混和动力电动汽车进行选型研究，对已经开发成功的控制器进行各项试验和标定，以及对控制器的控制效果进行评价。以下介绍该平台的一些成果。(a)动力总成的控制原理研究：研究了内燃机与电机工作状态切换的原理，分析了动力源的工作状态以及内燃机和电机的载荷分配受动力源转速、负荷率和蓄电池SOC三个因素的影响规律；研究了基于车速、负荷率和蓄电池SOC的经济性换档规律；研究了内燃机与电机协调控制的原理。(b)仿真系统的开发与分析：进行了离线前向式仿真系统的开发与分析，建立了包括发动机、电机、蓄电池、传动系、整车控制器和驾驶员在内的HEV前向式离线仿真软件。(c)快速原型系统的开发与应用：在Matlab/Simulink/Stateflow平台上建立了混合动力汽车整车控制器模型，主要包括“扭矩管理策略”和“协调控制算法”两部分控制算法。利用实时硬件平台快速成型一个包含控制算法和外围信号接口的控制单元，替代实际的控制器，对自行开发的控制算法进行验证。试验结果表明，控制器快速原型技术在控制器研发的早期可代替实际控制器，加快了控制算法开发和验证进程。(d)电控节气门控制器的研发：完成了发动机电控节气门控制硬件和软件系统。在试验台上完成了电控节气门控制软件的性能测试。(e)CAN在控制系统中的应用：完成了基于CAN的初步通讯协议的制定，进行了ECU上CAN节点调试，进行了dSPACE上的CAN节点调试，完成了多节点的联调试验。(f)硬件在环仿真系统的研发与应用：在Matlab/Simulink/Stateflow平台上建立了面向硬件在环仿真系统的混合动力汽车模型。硬件在环仿真技术将混合动力汽车模型利用实时硬件平台构成一个具有信号输入输出通道的虚拟的混合动力汽车。将这些输入输出信号与实际整车控制单元相连，就形成了一个由实际的整车控制单元和虚拟的混合动力汽车组成的完整的试验系统，对实际整车控制单元中的控制算法进行验证。利用该系统完成了对ECU的系统测试。(g)匹配标定系统的研发与应用：动力总成控制器匹配标定系统主要组成为通讯模块和标定软件。该系统采用串行接口进行通讯，通讯采用ECU故障诊断协议-kWP2000，这使得标定系统更具有通用性。标定软件用于完成标定参数的处理与显示。标定系统测试结果通讯可靠，工作稳定，可以用于BCU控制系统参数的在线标定。该系统已应用在台架实验和硬件在环测试时ECU的标定和参数的监控中。(h)试验台的建设与试验基于发动机动态试验台建成了针对内燃机和电机的混合动力电动汽车动力总成试验台，开发成试验台用数据采集和监控系统；在该试验台上进行了发动机动态特性的测试，电机特性的部分测试，发动机电控节气门的装机试验和动力总成部分工作状态和工作状态切换的部分试验；基于发动机稳态试验台建成了针对内燃机和电机的混合动力电动汽车动力总成的试验台，进行稳态下的测试。在ECU和dSPACE控制下分别实现了纯内燃机驱动、纯电机驱动、内燃机与电机混合驱动、内燃机带电机发电、电机制动、主电机反拖内燃机等工作状态；在ECU和dSPACE控制下分别实现了内燃机与电饥共同工作时工作状态的切换以及电机单独工作时工作状态的切换；在整车单位进行了大量的台架试验，包括工况的切换、部分零部件的定量控制和部分动态工况的实现。技术指标：完成发动机和电机动力总成特性分析，完成动力总成动态建模，制定出能量管理策略：完成ECU硬件平台和软件平台的研制，完成控制系统的台架试验；完成动力总成控制系统CAN总线网络通讯与接口设计；适应性满足整车要求；符合国家和行业标准，符合电磁兼容性要求。应用说明：该课题选择MOTOROLA单片机作为控制器，定位于近期的产业化。有较好的性能价格比，是近期实现HEV产业化的可行选择。效益分析：动力总成控制是整车控制的重要组成部分，HEV动力总成控制器的研发与产业化是HEV产业化的重要一环。同时由于技术的相关性，HEV动力总成控制器的研发将促进包括HEV、蓄电池电动汽车、燃料电池汽车在内的电动汽车动力总成控制器硬件平台、软件平台和部分共用模块和技术的形成与产业化。并带动传统汽车电控技术的发展。合作方式：成果转让，技术合作。