电动汽车控制系统设计与优化

电动汽车计算机控制系统是基于使用车载处理器的硬件和软件，以及CAN总线通信网络系统等，来实现对汽车各个功能总成的控制。微处理器的功能包括：信息的传送、分析、处理以及控制指令的分布和修改、能量的传递和调控、执行器的动态响应、各个总成和器件的实时执行状态、传感器反馈的信息比较等功能。在为处理器控制系统中装备有多个子控制器、执行器和功能总成的实体，具体实现驾驶人的驾驶意图，并通过传感器反馈执行器在线执行的信息。使用计算机控制系统全面改善和提高电动汽车驾驶与控制意图的贯彻，创建良好、舒适的驾驶环境和人车对话氛围，减轻驾驶人驾驶与操控的劳动强度，降低交通事故的发生率。电动汽车的计算机控制系统的基本构成如图8-1所示。

图8-1　电动汽车的计算机控制系统的基本构成

电动汽车动态集成管理系统（VDIM）是由车辆稳定控制系统（VSC）、电动助力转向系统（EPS）、牵引力控制系统（TCS）、制动力分配系统（EBT）、防抱死制动系统（ABS）等组成的集成管理系统。

VDIM经常保持在准备状态，在车辆运行接近极限状态时，可以快速识别电动汽车的实时运行状态，作出快速响应并全面实施控制，提高了电动汽车行车的安全性，如表8-1所示。

表8-1　电动汽车计算机控制系统及子控制系统

1）驾驶人驾驶信息。驾驶人通过控制加速踏板、离合器踏板及变速器档位等发出驾驶信息；通过操纵转向盘转角和踩踏离合器踏板的行程及强度，来实现电动汽车的启动、加速、匀速、减速、转弯；通过踩踏制动踏板的行程和强度，来实现电动汽车的行车制动和紧急制动，并保证受控单元能够正确、同步实现驾驶人的操作意图。(www.xing528.com)

2）控制单元。控制单元微型处理器是计算机控制系统的核心，一般具有以下功能：

①对输入的驾驶人控制信息和环境条件（包括行驶工况）有数据运算、数据对比、信号变换、指令分布、故障监测、安全报警灯处理功能。

②按照设定的程序，将运算结果转换为执行指令，并发送到受控单元，准确、快速地实现即时意图。

③将传感器单元采集的各个单元反馈的信息和数据进行运算和处理实时作出控制决策，传递修正或调整后的控制指令，控制单元发出的控制指令是执行单元产生相应动作的唯一依据，同时还监测受控单元的响应和状态参数调整的实况。

3）执行单元。执行单元一般包括执行器和执行机构两部分，执行器有电磁电机、伺服电机、步进电机等，它们将控制指令的电信号转换为正向或反向的直线运动或旋转运动。

4）受控单元。受控单元有杠杆式（例如：加速器拉杆、变速器操纵杆、转向器拉杆等）、液压式（例如：液压制动器主缸、轮缸等）、气动式（气动制动器、轮缸等）等结构形式，使受控单元产生相应的同步动作来达到驾驶人控制的目的。各种受控单元在结构强度等方面，需要与执行单元相匹配。

5）测量单元与传感器单元。在微处理器控制系统中，测量单元与传感器单元有重要的作用，测量单元检测整个微处理器信号的实际控制状态和受控总成实时的响应状态，控制参数变量或中间变量，并将检测到的次数变量或中间变量放大后经传感单元反馈，经过控制单元机构运算，调整实时控制决策，使受控单元修正指令产生相应的动作。

6）消除干扰和故障报警。在汽车行驶过程中，驾驶人应用微处理器传输的信息和指令，在执行单元的执行过程中，由于受控总成受到外部环境（电磁、阻力、振动、滑转等）干扰，使受控总成的动作偏离微处理器指令预期的控制目标，微处理器控制系统还必须有及时修正因外部环境干扰的能力和故障报警的功能以实现预期的控制目标。