混合動(dòng)力汽車核心控制器的開發(fā)

1．前言

汽車以其便利性極大地改變了人們的生活。隨著生活水平的提高、汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步以及汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的擁有量急劇增加。由此產(chǎn)生的能源消耗、環(huán)境惡化等問題與當(dāng)今世界節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的大潮流相矛盾。如何在汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展中尋求平衡就成為了當(dāng)今汽車行業(yè)面臨的一大課題。混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)車就是在這種形勢(shì)下慢慢發(fā)展起來并壯大的。

整車控制器(HCU)作為整個(gè)混合動(dòng)力系統(tǒng)的主控制器，承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)的能量分配、扭矩管理、錯(cuò)誤診斷等功能。而動(dòng)力電池作為混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)車的主要部件之一，它的管理與控制也是混合動(dòng)力汽車開發(fā)過程中的一項(xiàng)特別關(guān)鍵技術(shù)。

2．整車控制器的開發(fā)

2.1整車控制器(HCU)開發(fā)模式

長(zhǎng)安混合動(dòng)力整車控制器(HCU)的開發(fā)采用V型開發(fā)模式。主要可以分為如下幾個(gè)階段：

2.1.1．功能開發(fā)階段功能

開發(fā)階段主要是用來驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在該階段利用matlabsimulink建立簡(jiǎn)單的控制策略模型，結(jié)合整車模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、電機(jī)系統(tǒng)模型、電池系統(tǒng)模型．對(duì)整車的油耗、動(dòng)力性進(jìn)行仿真。如果在該階段的仿真油耗、動(dòng)力性沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就必須修改系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在油耗、動(dòng)力性等達(dá)到目標(biāo)后，就進(jìn)入快速原型階段。

2.1.2．快速原型階段

快速原型階段的主要工作就是功能驗(yàn)證。長(zhǎng)安在開發(fā)過程中選擇Dspace公司的MicroAutobox作為HCU的硬件載體，利用RTI工具包在功能開發(fā)與建立的控制策略模型的基礎(chǔ)上加上適當(dāng)?shù)妮斎胼敵鼋涌冢缓笸ㄟ^Matlab自帶的real-time workshop將該模型轉(zhuǎn)換為C語(yǔ)言并且下載到MicroAutobox中。然后在HILI臺(tái)架上做測(cè)試，在邏輯測(cè)試完成后，就將Autobox安裝到車上，進(jìn)行功能測(cè)試。

從快速原型階段中期開始，我們便開始了硬件電路設(shè)計(jì)、實(shí)用軟件設(shè)計(jì)等。

2.1.3 自動(dòng)代碼生成

該階段中，首先要做的是將快速原型階段的控制策略加上targetlink接口等，然后利用targetlink將模型轉(zhuǎn)換為能夠在目標(biāo)處理器上運(yùn)行的c語(yǔ)言代碼。

2.1.4 硬件在環(huán)仿真

硬件在環(huán)仿真(hardware in loop)階段主要是利用dspace公司提供的硬件在環(huán)平臺(tái)進(jìn)行半實(shí)物仿真，用以驗(yàn)證HCU軟件的邏輯功能等。

2.1.5 實(shí)車驗(yàn)證階段

在該階段，將通過HIL測(cè)試的軟件下載到HCU硬件中，然后再對(duì)HCU軟件的功能進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，軟件功能測(cè)試完成后，就進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配等。

2.2 HCU硬件電路設(shè)計(jì)

HCU硬件電路板選擇的是一款成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，主控芯片為MC9S12XDP512。HCU硬件主要包含以下功能：

數(shù)字信號(hào)輸入輸出處理單元：主要用于處理數(shù)字信號(hào)的輸入輸出。

模擬信號(hào)輸入處理單元：主要用來處理整車中相關(guān)的溫度信號(hào)。

頻率信號(hào)輸入輸出處理單元：用來處理安全碰撞信號(hào)以及電池等相關(guān)部件散熱風(fēng)扇的控制。

CAN通信輸入輸出處理單元：主要用于處理整車各控制器之間的通信。