第9章电动汽车上的先进控制技术

1、第第9章章 电动汽车上的先进控制技术电动汽车上的先进控制技术9.19.29.39.1 智能控制技术9.1.1 9.1.1 智能控制技术简介智能控制技术简介1. 模糊控制2. 专家控制3. 神经网络控制4. 智能控制技术的集成5. 遗传算法6. 蚁群算法9.1 智能控制技术9.1.2 9.1.2 智能控制技术在电动汽车上的应用智能控制技术在电动汽车上的应用1. 模糊逻辑控制方法的应用（1）电机控制方面（2）能量管理系统的控制2. 神经网络方法的应用3. 研究展望9.2 CAN总线技术的应用9.2.1 9.2.1 CAN总线技术简介总线技术简介1. CAN总线技术的定义2. CAN总线的特点3.

2、CAN总线技术的功能（1）实现点对点，一点对多点以及全局广播方式发 送和接收数据。（2）确定各子系统的优先级，实现非破坏性的仲裁 技术。（3）自动回复远程请求功能。（4）CRC错误处理功能。（5）当发送时出现错误或仲裁时丢失数据，自动重 发的功能。9.2 CAN总线技术的应用人机界面显示系统电池组管理系统车辆灯光管理系统主电机控制器整车能量管理系统动力电机电驱动系统CAN 图9-1 电动汽车CAN总线控制系统结构示意图9.2 CAN总线技术的应用4. CAN总线的分层结构数据链路层物理层LLC（逻辑链路控制子层）接收滤波超载通知MAC（介质访问层）数据封装与拆装帧编码（填充与解除填充）媒体访问

3、管理错误检测出错标定PLS（物理信令层）位编码/解码位定时PMA（物理介质附加属性）驱动器/接收器特性MDI（与介质相关的接口）连接器总线故障管理故障界定 图9-2 CAN总线的分层结构和功能9.2 CAN总线技术的应用9.2.2 9.2.2 CAN网络协议网络协议1. 车用网络协议对比与分析网络分类数据传输速率应用场合A类低速， 1Mbps应用于更严格的实时控制场合及多媒体控制 图9-2 CAN总线的分层结构和功能9.2 CAN总线技术的应用2. 电动汽车CAN通讯协议的制定（1）协议的物理层和数据链路层 优先权（P） 保留位（R） 数据页（DP） PDU格式（PF） 特定DPU（PS） 源

4、地址（SA） 数据场9.2 CAN总线技术的应用（2）协议的应用层 通讯内容的确定 标识符分配 消息编码方式 消息调度策略 数据格式定义9.2 CAN总线技术的应用 表9-3 混合动力电动汽车的新增参数组节 点参数组名DPPFPSPGN电机控制MC10241000 xF100(61696)MC20241010 xF101(61697)蓄电池管理BC10241020 xF102(61698)BC20241030 xF103(61699)整车控制VCU10241060 xF106(61702)VCU20241070 xF107(61703)VCU30241080 xF108(61704)超级电容U

5、CC0241050 xF105(61701)9.2 CAN总线技术的应用9.2.3 9.2.3 电动汽车电动汽车CAN总线拓扑结构总线拓扑结构 图9-3纯电动汽车CAN总线系统拓扑结构图USB-to-CA动力总成控制器监控和标定接口（PC机）CAN电池状态电机状态电池管理指令转矩/转速指令电机控制电池管理转矩/转速/温度/故障转矩/转速/模式设定电流/电流限制/电压/温度/SOC充电状态/故障充电控制9.3 线控技术9.3.1 9.3.1 线控技术的简介线控技术的简介 图9-4 线控系统的基本结构原理1. 线控技术的结构原理9.3 线控技术2. 线控技术的特点（1）线控技术的优点 省力，人们可

6、以不用直接操作机械力。 减少了正面碰撞时的潜在危险性，改善了汽车 的安全性和舒适性。 便于实现个性化设计。 质量轻，性能高（响应快）。9.3 线控技术 维护用品可大大减小，减少维护费用。 可以将汽车的车内娱乐装置也集成到网络之中， 使得汽车导航和自动驾驶成为可能，整个汽车 就是一个完整的电路整体。 安装测试简单快捷，更稳固的电子接口（模块结 构），隔板间无机械连接，简单布置就能增加电 子控制功能。（2）线控技术的缺点9.3 线控技术3. 线控技术的关键技术（1）传感器技术（2）总线技术（3）动力电源技术（4）容错控制技术9.3 线控技术4. 线控技术的应用（1）线控转向系统（2）线控制动系统（

7、3）线控悬架系统（4）线控油门系统9.3.2 9.3.2 线控转向系统线控转向系统 图9-5 汽车线控转向系统的工作原理9.3 线控技术1. 汽车线控转向系统的工作原理及结构（1）线控转向系统的工作原理 图9-6 汽车线控转向系统的结构9.3 线控技术（2）线控转向系统的结构9.3 线控技术2. 线控转向系统的性能特点 （1）柔性转向能消除转向干涉问题。 （2）大大方便了系统的总布置。 （3）舒适性得到提高。 （4）转向回正力矩能够通过软件依据驾驶员的要求 进行调整。 （5）消除了碰撞事故中转向柱引起伤害驾驶员的可 能性，不必设立转向防扭机构。 （6）驾驶员腿部活动空间增加，出入更方便自由。9

8、.3 线控技术3. SBW系统的发展趋势 （1）实现SBW系统的智能化。 （2）提高SBW系统的可靠性和安全性。 （3）降低SBW系统的成本。 （4）扩展应用范围。9.3.3 9.3.3 线控制动系统线控制动系统9.3 线控技术1. 线控制动的优点 （1）结构简单，系统质量比传统制动系统减少很 多，从而减少了整车质量。 （2）制动响应时间短，提高了制动性能，缩短了 制动距离。 （3）系统不需要制动液，维护容易、简单，采用 电线连接，系统的耐久性能良好。9.3 线控技术（4）系统总成的制造、装配、调试、标定更快，易 于采用模块化结构。（5）已经开发出具有容错功能的适用于汽车的网络 通讯协议，如T

9、TP/C，FlexRay等通讯协议可以 应用到线控制动系统中。（6）易于进行改进和增加功能，可以并入汽车CAN 通讯网络进行集中管理和共享信息。9.3 线控技术2. 线控制动系统工作原理（1）EHB系统 EHB系统的电子控制单元接收与制动踏板连接 的传感器信号，正常工作情况下备用阀关闭， 控制器通过由液压泵驱动的电机进行制动。当 控制器处于故障模式时，备用阀打丌，常规液 压制动系统起作用，进行制动。9.3 线控技术（2）EMB系统 EMB系统的电子控制器根据电子踏板模块传感 器的位移和速度信号，并且结合车速等其它传 感器信号，向车轮制动模块的电机发出信号， 控制其电流和转子转角，进而产生所需的制动 力，达到制动的目的。9.3 线控技术3. 线控制动需要面对的问题 （1）驱动能源问题。 （2）设计制动系统时必须考虑制动系统的失效问 题。 （3）实现线控制动系统和汽车底盘其他控制系统 的集成，仍有待研究。 （4）成本比原有液