纯电动汽车电驱动控制系统设计

阮鹏1 ,李创举2

安徽江淮汽车股份有限公司乘用车公司，安徽 合肥  230009

摘  要：简要介绍纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，明确纯电动汽车电驱动系统的控制模式及档位切换控制策略。

关键词：纯电动汽车；电驱动控制；

Desion of Electric Drive Control System for Electric Vehicle

RUAN Peng1， LI ChuangJu2

(AnHui JiangHuai Automobile CO.,LTD.Passenger Car Company, Anhui Hefei 230009)

Abstract：This paper briefly introduces the design requirements of electric drive control system for electric vehicle, and clarifies the control mode and gear switching control strategy of electric drive system for electric vehicle.

Key words：electric vehicle；electric drive control system；

0引  言

随着纯电动汽车销量不断增长，纯电动汽车电驱动控制系统相关控制策略的设计也越来越重要。

本文简要介绍了纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，并明确了纯电动汽车电驱动系统的各种控制模式以及档位切换相关的控制策略。

1电驱动控制系统一般要求

1.1当车辆高压上电完成，接收到启动信号，满足整车上电READY使能条件，进入READY状态；

1.2 READY状态，无加速踏板和制动踏板请求，满足使能条件，进入蠕行模式；

1.3 READY状态，有加速踏板请求无制动踏板请求，满足使能条件，进入驱动模式，根据加速踏板输入信号计算驾驶员期望扭矩；

1.4 READY状态，有制动踏板踏板请求，无加速踏板请求，满足使能条件，进入制动模式；

1.5 READY状态，同时有加速踏板请求和制动踏板请求时，制动踏板请求优先；

1.6 READY状态，ESC模块有扭矩请求时，整车控制器应响应ESC请求，ESC请求优先级高于加速踏板；

1.7 READY状态，eBoost模块有扭矩请求时，整车控制器响应eBoost模块扭矩请求，eBoost模块扭矩优先级高于驾驶员期望扭矩请求，低于ESC请求；

1.8 若车辆配置eBoost模块，检测到eBoost模块通讯丢失时，接收到制动踏板的输入，整车控制器提供辅助制动力；

1.9 VCU的输出目标扭矩应考虑动力电池的充放电功率和电流；

1.10 VCU的输出目标扭矩应考虑驱动电机的最大驱动允许扭矩和最大发电允许扭矩；

1.11 VCU的输出目标扭矩应考虑电机的最高转速，当达到电机最高转速时电机输出扭矩为0 Nm；

1.12 为了避免VCU 输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需对输出扭矩进行变化速率控制。

2  READY状态控制策略

2.1 当车辆高压上电完成，接收到启动信号，满足以下所有条件，进入READY状态：

A）档位处于N档；

B）踩下制动踏板；

C）慢充枪未插入，车载充电机OBC的硬线充电连接信号和CAN总线充电连接状态无效；

D）快充枪未插入，快充CC2的硬线信号和CAN线信号无效；

E）档位信号无故障；

F）无禁止扭矩输出的故障；

2.2 当车辆处于READY状态，满足以下任一条件，退出READY状态：

A）满足高压下电条件高压下电；

B）慢充枪插入，车载充电机OBC的硬线充电连接信号或CAN总线充电连接状态有效；

C）快充枪插入，快充CC2的硬线信号或CAN线信号有效；

3蠕行模式控制策略

3.1 蠕行模式进入与退出

3.1.1当车辆高压上电完成，开始行驶后，如果同时满足下列条件，车辆进入蠕行模式：

A)车辆READY；

B)车速小于退出滑行进入蠕行的车速；

C)加速踏板未踩下，加速踏板开度为0%；

D)制动踏板未踩下；

E)档位为D档或R档；

F)车辆不处于巡航状态；

3.1.2当车辆高压上电完成，开始行驶后，如果满足下列任一条件，车辆退出蠕行模式：

A)满足高压下电条件，进入高压下电流程；

B)档位处于N档或P档；

C)加速踏板踩下；

D)制动踏板踩下；

E)车速大于退出蠕行进入滑行的车速。

3.2 蠕行扭矩控制

3.2.1进入蠕行模式之后，根据档位、当前车速进行插值，计算出当前车速下VCU请求电机输出的扭矩；

3.2.2 在蠕行模式下，扭矩输出需要小于当前计算出允许使用的放电扭矩最大值；

3.2.3 在蠕行模式下，可设定最大允许输出扭矩；

3.2.4 为了避免VCU 输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需要对插值得到的扭矩进行滤波之后再输出；

3.2.

5 在蠕行模式下，如果 ESC 激活AUTOHOLD功能或EPB处于驻车状态，请求扭矩为0 Nm，此时应正常响应加速踏板的扭矩请求。

4驱动模式控制策略

4.1 车辆处于驱动模式，根据加速踏板、档位和车辆驾驶模式输入，计算出驾驶员期望扭矩；

4.2 定速巡航功能开启时，车辆处于驱动模式，根据车速需求计算出巡航需要的驾驶员期望扭矩；

4.3 车辆处于智能驾驶模式，根据智能驾驶模式计算出驾驶员期望扭矩；

4.4 VCU输出的目标扭矩应考虑动力电池的最大允许放电电流和最大允许放电功率所允许发挥的扭矩；

4.5 VCU输出的目标扭矩应考虑驱动电机的最大允许扭矩和最小允许扭矩；

4.6 当TCS功能激活时，TCS功能的扭矩请求优先级高于加速踏板的扭矩请求；

4.7 为了避免VCU 输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需要目标扭矩进行变化率限制；

4.8 VCU综合驾驶员期望扭矩、TCS的扭矩请求、动力电池放电能力、驱动电机的可输出扭矩，扭矩变化率限制，计算出电机目标扭矩。

5滑行模式控制策略

5.1 车辆处于滑行模式，根据车速、档位和能量回收模式输入，计算出能量回收期望扭矩；

5.2 能量回收模式可设置滑行能量回收的强度；

5.3 VCU输出的目标扭矩，应考虑动力电池的最大允许充电电流和最大允许充电功率；

5.4 VCU输出的目标扭矩，应考虑驱动电机的最大允许扭矩和最小允许扭矩；

5.5 为了避免VCU 输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需要目标扭矩进行变化率限制；

5.6 VCU综合回收期望扭矩、动力电池放电能力、驱动电机的可输出扭矩，扭矩变化率限制，计算出电机目标扭矩；

6制动模式控制策略

6.1对于配置真空泵制动系统的车辆，制动能量回收强度与滑行能量回收强度相同；

6.2对于配置eBooster制动系统的车型，VCU接收eBooster模块的制动能量扭矩请求；

6.3动力电池的最大允许充电电流和最大允许充电功率影响车辆允许输出的驱动扭矩；

6.4驱动电机的最大允许扭矩和最小允许扭矩影响车辆允许发挥的驱动扭矩；

6.5对于配置eBooster制动系统的车型，当VCU检测到eBooster模块通讯超时时，检测到制动踏板输入信号有效，输出辅助制动扭矩请求；

6.6 VCU综合eBooster模块的扭矩请求、eBooster失效的辅助制动扭矩请求、动力电池放电能力、驱动电机的可输出扭矩，扭矩变化率限制，计算出电机目标扭矩；

6.7当ABS功能触发时，退出制动能量回收扭矩。

7档位切换控制

7.1 档位切换控制要求

7.1.1 车辆的档位区分为请求档位和系统档位，请求档位反映驾驶员的驾驶意图，根据驾驶员的操作进行变换，系统档位反映车辆的实际档位；

7.1.2 在充电模式下，请求档位根据驾驶员的操作进行变换，系统档位固定为N档；

7.1.2 点火开关为ON档未进入READY时，请求档位根据驾驶员的操作进行变换，系统档位固定为N档；

7.1.3 车辆请求档位为N档时，踩制动才允许从非READY状态进入READY状态；

7.1.4 在READY状态，系统档位根据请求档位的输入和车辆状态进行变换；

7.1.5 请求档位切换，前进D档和倒退R档之间切换，必须经过空档N档；

7.1.6 当请求档位不在N档时，踩制动触发启动请求，车辆禁止进入READY状态，并提示信息“请回N挡，才可READY”。

7.2 档位切换控制策略

档位切换控制策略如表1及表2所示，其中换挡误操作时，提示信息如下：

提示信息1：请踩制动换挡

提示信息2：请停车换挡

5结  论

规范纯电动汽车充电管理系统的设计要求及控制策略，对纯电动汽车的设计开发至关重要，直接影响到整车电源管理可靠性及整车充电系统性能和安全。

表1 档位切换策略-充电模式和ON档

表2 档位切换策略-READY