增程式電動汽車整車控制系統(tǒng)淺析

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增程式電動汽車整車控制系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵考慮功能需求、主要技術(shù)指標(biāo)與控制信號類型，依據(jù)能量管理策略對增程器、驅(qū)動系統(tǒng)及動力電池等工作統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而使整車達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)性和動力性。增程式電動汽車整車控制系統(tǒng)主要由增程器發(fā)動機(jī)控制單元（EMS）、發(fā)電機(jī)控制單元（GCU）、驅(qū)動電機(jī)控制單元（MCU）、動力蓄電池管理單元（BMS）、具備增程器協(xié)調(diào)控制的整車控制單元（VCU）和CAN/CANFD網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組成。增程式電動汽車整車控制系統(tǒng)原理，如圖1所示。

一、功能需求

整車控制系統(tǒng)是車輛正確接收駕駛員指令并進(jìn)行有效及時反饋處理的關(guān)鍵單元。整車控制系統(tǒng)必須滿足表1的功能需求。VCU為滿足以上功能需求，需滿足以下要求：①信號采集要快速、準(zhǔn)確；②控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)和運算的速度要快；③輸出控制精度要高。

1主要技術(shù)指標(biāo)

整車開發(fā)過程中需要關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)見表2，可根據(jù)實際項目開發(fā)情況進(jìn)行增減。

2控制信號

整車控制器VCU要滿足功能需求，需滿足一定的信號輸入輸出功能，見表3?？刂菩盘柾窋?shù)量需求根據(jù)整車控制需求具體確定。

二、能量管理策略設(shè)計

增程式電動車的增程發(fā)動機(jī)與車輛完全解耦，不受行駛工況影響，其能量管理策略目標(biāo)是根據(jù)駕駛員指令和行駛工況，全面協(xié)調(diào)動力系統(tǒng)中增程器、驅(qū)動電機(jī)、動力電池等部件的工作狀態(tài)，合理分配能量流，使既滿足汽車行駛不同模式切換，又保障動力系統(tǒng)各部件工作在最佳效率區(qū)域，從而提高整車系統(tǒng)效率。高壓能量管理是能量管理策略核心。高壓能量管理是對高壓用電附件的能量分配在正常及限功率的情況下進(jìn)行優(yōu)先級劃分，確保優(yōu)先功能的正常工作,如圖2所示。駕駛艙和BMS對熱管理的功率需求是分開的，VCU需要依據(jù)具體工況來考慮功率分配的優(yōu)先級；熱管理系統(tǒng)和動力需求沖突時，VCU需要依據(jù)具體工況來考慮功率分配的優(yōu)先級：需要考慮不同工況下的動力源組合問題，需要考慮各種工況的覆蓋度問題；BMS和電機(jī)在不同工況下既可以作為動力源，又可以作為能量消耗附件；VCU將能量流發(fā)送給儀表，用于顯示。車輛在動力蓄電池滿電、油箱滿油的初始條件下，以“多用電、少用油”為基本原則，據(jù)實時監(jiān)測到的動力電池的SOC值和對駕駛員意圖解析得到的需求功率Pd，實現(xiàn)增程器發(fā)電功率Pe和動力蓄電池的充放電功率Pb的最優(yōu)分配,使車輛獲得最長續(xù)駛里程。Pd=Pe+Pb式中，Pd為整車驅(qū)動需求功率（kW）；Pe為增程器輸出功率（kW）；Pb為動力蓄電池充放電功率（kW）。當(dāng)車輛行駛里程小于純電行駛里程時，增程器關(guān)閉，由動力蓄電池提供車輛運行所需功率；當(dāng)動力蓄電池SOC值下降到預(yù)先設(shè)定的下限值時，根據(jù)控制策略適時起動增程器，切換到增程模式；在減速制動或滑行工況時，增程器與動力電池均切斷動力，電機(jī)反轉(zhuǎn)給動力電池充電。

三、總結(jié)

增程式電動汽車整車控制系統(tǒng)主要根據(jù)整車功能需求，硬件設(shè)計指標(biāo)在滿足國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，考慮所有控制信號需求；軟件設(shè)計中控制算法重點考慮能量管理策略，從而設(shè)計出滿足整車需求的增程式整車控制系統(tǒng)。

作者:高龍 強(qiáng)同磊 單位:北京汽車研究總院有限公司