电动车控制系统组成简图.docx

电子科技大学(UESTC)所研发电动车控制系统功能简述 电动车控制系统组成简图电动车控制系统由整车能源分配与管理系统，行驶控制系统和辅助控制等系统组成。1. 整车能源分配与控制管理系统整车能源分配与控制管理系统由动力电池组、电池管理系统（BMS）、放电和充电等接口及其控制所构成。为了获得最大的续驶里程及首务安全功能，能源分配与管理系统必须根据电动车实际行驶工况及电池组的SOC等参数，合理、高效的分配有限的能量，使得安全、高效行驶的同时最大程度延长电动车一次充电续驶里程。2. 车辆行驶控制系统车辆行驶控制系统由整车行驶控制器、电机驱动控制系统、能量回收系统、变速箱控制系统及辅助控制系统等通过总线系统连接组成。2.1 整车行驶控制器1） 车辆行驶控制功能纯电动汽车的动力电机必须按照驾乘人员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动转矩或再生制动转矩。踏板开度越大，动力电机的输出扭矩越大。因此，车辆控制器要接收踏板信号并将其转换为对动力电机的扭矩输出要求。这一功能是整车控制器的基本功能。2) 车辆多主扁平的can Bus 控制管理在电动汽车中以CAN总线的应用理所应当。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是 CAN总线中的一个节点。整车采用多主扁平的can Bus 控制管理, 负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。各传感器采集到的数据 由A/D转换器转换成数字信号传递给整车控制器;还有一些开关量信号如启动、停止等开关以及档位切换开关等信号也都传递给控制器。控制器通过CAN总线实现指令的下达以及各模块间信息的共享等功能。2.2 电机驱动控制系统 电机驱动控制系统包含大功率交流异步电机控制器和功率逆变器以及电机本身，完成电动车正常行驶工况下的驱动控制任务,是电动车运动的核心问题所在。2.3 能量回收系统能量回收系统主要是将汽车制动时的机械能转化为电能存储到电池组，实现制动能量的回收。2.4 变速箱控制系统系统中采用了智能变速箱，智能变速箱由两部分组成：即减速和升速两个功能，正常行驶时作为减速器，提高电动车驱动系统的牵引驱动性能。在制动时切换到升速模式，在更宽的速度范围内进行制动能量回收，提高能量回收效率。变速箱控制器配合一体化电机的切换过程，在毫秒量级实现切换。电动车正常行驶工况下的换档功能也由此系统来控制实现。2.5 制动控制系统电动汽车制动系统，包括制动电子控制单元、制动执行器以及制动系统。3. 辅助控制子系统此系统包含有动力转向系统、空调控制系统、车载信息显示等系统构成。电子科技大学(UESTC)所研发的系统由上述几部分组成;时间:电动车控制系统中除2.4 变速箱控制系统外,其余部分均可在六至八个月完成样机研发,二个月联机调试;硬件模块与软件模块划分及经费预估:以整个电动车控制系统中“车辆行驶控制系统”、“电机驱动控制系统”这两个主要核心系统 ，共有27个软件模块 ;研发费230万元.(主要为含此二系统的硬件模块及软件研发).以下以“大功率交流异步电机控制器硬件设计说明”为例说明之;大功率交流异步电机控制器硬件设计说明书编写：时间：2011.12.16版本：V1.0审核：批准：电子科技大学机械电子工程学院1 系统结构及功能划分1.1 硬件电路总体框架TMS320F2808核心PWMA/DCANLIN电源模块输出3.3V和1.8V电流采样电池容量IPM功率保护信号JTAG仿真头数码管显示模块SEED仿真器汽车外部输入直流5V故障信号输入端功率模块IGBT过流故障信号电压采样IGBT温度信号加速踏板信号刹车踏板信号换挡器信号开关信号BMS图1 硬件系统结构图AD采样模块ECAP模块EPWM模块及故障保护信号CAN通信模块电源模块，输入5V，输出3.3V和1.8VLIN通信模块母线电压温度信号UVW相和母线电流汽车外部输入15V和5V功率驱动板图2 TMS320LF2808控制板硬件结构框图1.2 功能模块1、微控制器模块采用TMS320F2808DSP，该芯片主要有以下优点：（1） 32位，速度可以达到100MIPS，实时控制精度高。（2） 有16K 的Flash存储器，6K的SRAM，存储容量足够使用。（3） 有CAN、SPI、SCI模块，方便与外设之间的通信。（4） 有带故障保护的三相桥PWM模块，非常适合电机驱动控制。（5） 工作温度可以达到-40C125C，达到汽车级要求。2、信号处理与匹配3、电机驱动2808有六路可以独立控制的PWM输出通道，可以用来控制由MOSFET组成的三相桥或集成了六个IGBT的IPM模块，进而控制电机的转动。三相桥电路一共有四路故障信号输出，分别是三个上桥臂分别单独输出一个故障信号，三个下桥臂共同输出一个故障信号，将这个故障信号相与后最终得到一个故障信号，送到4、接口和匹配5、通信模块2808自带CAN模块，可以直接进行CAN通信，将DSP的CAN输出信号接到CAN驱动芯片上（MCP2551），2551的输出接到其他的芯片上即可进行CAN通信。2808也可以进行LIN通信。6、电源管理单元外部供电电源电压为5V，通过电源转换芯片得到3.3V和1.8V，为DSP及相关芯片供电。具体如下：（1）使用TPS75733得到3.3V电源。该芯片输入电压为5V，输出为3.3V，即D3.3V。（2）使用TPS76801Q得到1.8V电源。该芯片输入电压为3.3V，输出为1.8V，即D1.8V。（3）通过使用电感进行隔离，可以得到A1.8V和A3.3V，其中A3.3V可以通过1117芯片通过电压转换后得到，1117输入为5V，输出为3.3V。1.2.1 接口描述1.2.2 概述系统接口传输信号的类型比较多，以下分别说明。a) 单向输入接口定义 信号类型电路图标号电平类型静态电平值电平变化范围b) 输出信号信号类型电路图标号电平类型典型电平值电平变化范围c) 双向信号信号类型电路图标号电平类型典型电平值电平变化范围LIN通信K_LINEK_RXDK_TXDCAN通信CANHCANL1.3 关键模块特点及性能指标1.3.1 微控制器单元特点和性能指标：1.3.2 电源管理单元引脚定义如下：引脚定义如下：引脚序号标号功能1.4 数据的采集和传输方案1.4.1 安全特征参数的采集方案1.4.2 标准电流信号的采集1.4.3 模拟信号的采集1.4.4 数字信号的采集1.4.5 数据通信设计方案引脚定义1.5 人员安排及其进度计划除功率部分外，控制器核心控制板及其软件开发需要3人左右，现分别任务安排如下：1. 核心控制电路设计该部分主要实现以TI-2808为核心CPU的控制电路，内容包括，电机转速测量单元，外围电机三相电压，两相电流的信号采集及其处理电路，与液晶面板通信接口电路，直流接触器控制电路，CPU正常工作所需的电源供电电路，IGBT驱动所需电源供电，多路独立电源输出信号。外部接触器开关及其刹车，油门信号输入，系统自检故障信号输出等电路的设计。2. 核心控制器软件开发该任务主要实现大功率交流异步电机核心控制器的软件设计，大致功能有：转差频率控制程序，矢量输出控制程序，系统自检程序，SVPWM输出函数，d，