基于双核MC9S12XE的纯电动汽车整车控制器研究与开发

纯电动汽车具备环保和节能的双重优势,是未来城市交通车辆的重要发展方向。动力总成集成技术是电动汽车三大关键技术之一,而其核心为整车控制器技术。本文依托山东省科技攻关课题“纯电动汽车动力总成匹配技术的研究”支持,结合实际工程需求,围绕纯电动汽车动力总成系统及整车控制器开展了研究工作。 确定了以整车控制器为核心的电动汽车动力总成系统构架,根据整车控制器技术需求,开发了基于双核MC9S12XE的纯电动汽车整车控制器。根据对整车控制器功能的需求,遵循通用性及低成本原则设计了整车控制器硬件电路,包括最小单元系统、信号采集处理、功率驱动、总线驱动等模块,并围绕提高电磁兼容性采取了系列措施；采用分层的模块化结构设计了控制器软件。整车控制器综合了通讯网络管理、司机驾驶解释、能量回馈控制、高压电安全管理、能量分配管理及故障诊断等功能。 根据踏板和挡位等司机操作信息和车辆当前状态,将整车状态划分为起步、正常驱动、失效、能量回馈等模式,并确定了各模式间的切换条件。制定了基于踏板开度和电机转速预测所需输出转矩的驱动策略。在不改变当前车辆常规制动系统,且不影响车辆运行安全及驾驶感觉的前提下,制定了最大能量回收的滑行能量回馈策略和基于T-S模糊推理的制动能量回馈策略,实现能量有效回收。基于SAEJ1939标准制定了整车控制器与动力总成系统其他部件间的CAN通讯协议,实现了网络状态监控、节点管理及信息共享等功能。整车控制器集成了GPS解析与GPRS数据传输功能,实现了车辆信息远程监测。制定了基于K线的KWP2000故障诊断协议,实现了车辆故障的诊断及车辆控制参数的标定。开发了高压电安全管理模块,实现了对高压绝缘不良的监测,增加了车身加速度传感器以实现车辆碰撞信号的提取,系统根据需要能够及时断开高压电,保证车辆运行及人员安全。为延长车辆续驶里程,除优化电机驱动策略外,对空调、冷却水泵等附件进行了合理管理。 参照电动汽车测试标准,利用改装的试验车对整车控制器控制策略进行了试验验证,对电动汽车加速性、最高车速、续驶里程等参数进行了测试,性能指标均满足车辆设计要求。对该车能量回馈策略及车辆控制模式切换等进行了测试,并选择了两段代表性路段对车辆运行过程中车速、行驶里程、能耗等信息进行了分析,试验表明各控制模式切换平顺,车辆能耗降低12.7%～22.1%。