尺寸参数 外廓尺寸 轴距 前轮距 前悬 后悬 长×宽×高,6990×2025×2740mm 3935mm 1675mm 后轮距 1135mm 1920mm 1520mm 质量参数 满载总质量 整备质量 轴荷分配 座位数 5810kg 4310kg 前/后 1980/2330kg(空载) 前/后 2405/3405kg(满载) 20+1 最高车速 加速时间 上坡能力 >100km/h <15s >30% 185mm 28o 22o 27o 额定电压 峰值功率 最高转速 控制器质量 高速档 6.167 单节电压 体积 电池节数 360v 90kw 6000rpm 30kg 1.4 3~4.25V 363×56×306mm 100 性能参数 动力性参数 通过性几何参数 最小离地间隙 接近角 离去角 纵向通过角 电机 类型 最大转矩 基速 电机质量 永磁同步 238N﹡m 3600rpm 95kg 6 300Ah 9.6kg±200g 360V 变速器 减速器速比 锂电池 低速档 容量 单体质量 额定电压 第 23 页 共 57 页
2.3本章小结
本章介绍了纯电动客车动力总成电池和电机的选型。分别对电动客车应用到镭电池和同步永磁电机做了详细的介绍。有对纯电动客车原型燃油车的参数进行介绍。在此基础上依次对动力总成的电池、电机和传动系的参数确定方法做了简要的介绍。分别确定了动力总成的初步参数。为以下章节中的电机电池的具体选择做了较充分的前期工作,为控制策略的制定做了铺垫。
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3.动力总成控制策略设计
纯电动客车动力总成的控制是基于整车控制系统实现的。纯电动客车整体上按照电驱动的特点可划分为由电力驱动系统、能源系统、整车控制系统及辅助系统等系统组成。其中电力驱动系统由驱动电机及电机控制单元、机械传动装置和驱动车轮等组成;能源系统由动力蓄电池组及电池的能量管理系统和充电等系统组成;整车控制系统由整车控制器及网络通讯等系统组成;辅助系统是由车载显示等其它系统组成。整车控制系统除了需要完成动力总成的控制之外同时还需要管理其它附属部件,并协调好各个部分工作,完成通讯和控制,使它们正常可靠的工作,保证车辆获得较好的动力性和经济性。
为了保证整车的统一协调和安全可靠,在对纯电动客车动力总成控制的设计上,要以整车性能为目标,主要从能量协调管理、驱动和制动等方面入手。控制策略考虑以下因素:在车辆行驶过程中,使动力电池组避免过度放电和过度充电,延长动力电池组的使用寿命;使电机避免长时间过载,尽可能的工作在高效区;使车辆制动时完成能量回馈,提高车辆的行驶经济性。 3.1控制系统结构及功能 3.1.1整车控制系统结构
整车控制系统要根据驾驶员的操作和当前的整车及部件工作的状况,在能保证安全和动力性要求的前提下代替驾驶员选择尽可能优化的工作条件,合理的控制能量的流动输出,以达到最佳经济性。
与传统燃油车相比,纯电动车使用了更多的控制系统,例如电池组管理及其控制系统、电机及其控制系统、电动空调及其控制系统、驾驶员信息显示和预警系统等等。为了完成各个控制系统间信息的传递和交换,综合考虑可靠性、成本等因素,电动汽车需要进行整车网络化综合控制和管理。
电动汽车整车控制系统是由整车控制器、通讯系统、部件控制器以及驾驶员操纵系统构成。纯电动客车整车控制系统以整车控制器为中心,通过CAN通信建
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立起来的控制通信网络。控制系统结构如图3.1所示。
图3.1 整车控制系统结构
纯电动车整车控制系统部件多、结构复杂,工作传送信息量大。需要整车控制系统从全局的角度协调控制汽车各部件的工作状态,从而完成性能设计目标。控制系统的部件都有自己的控制器,为实现分布式分层控制提供了基础,可以完成控制系统的的拓补分离和功能分离。控制器是系统核心,承担了数据交换、安全管理和能量分配的任务。纯电动客车通过整车控制器与驾驶员进行信息的交流。驾驶员的驾驶意图通过操纵部件把信息直接发送给整车控制器。
驾驶员所能控制的是钥匙开关、加速踏板、制动踏板、变速箱挡位等,整车控制器则是将钥匙开关、加速踏板、制动踏板、变速箱档信息及CAN网络上其它控制系统的节点数据、车辆传感器数据、车辆运行状态数据等进行采集处理,同时将其处理结果以控制消息的方式通过CAN总线发布,其它控制系统的中央处理单元根据从CAN总线接收的信息进行相应的操作处理。
与此同时,整车控制器又将必要的信息通过车辆仪表显示出来。这样,整车控制器就实现了与驾驶员的沟通和整车的控制。整车控制器需要处理的信号和数据如表3.1所示。
表3.1 控制系统传输处理数据汇总
整车信息 模拟量 开关量 加速踏板开度、制动踏板开度、制动主缸压力、车速 钥匙开关、充电开关、方向信号、档位信号、第 26 页 共 57 页
前进、后退、控制器开关、暖气开关、气泵开关、油泵开关、手制动开关等 电机信息 电池信息 3.1.2 CAN网络体系
CAN的全称是ContronerAreaNetwork是控制器局域网的简称。CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多电控模块之间的数据交换而开发的一种串行通信协议,属于现场总线范畴。CAN总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境,可采用双绞线,同轴电缆和光导纤维。通信距离跟波特率有关,通信可靠性较高。CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头,成为汽车总线的代名词,现已被列入ISO国际标准,称为ISO11898。
与一般的通讯总线相比,CAN总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点可以概括如下:
(l)通信方式灵活,网络上任意节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息。
(2)CAN网络上的节点信息分成不同的优先级,可满足不同的实时要求。 (3)在发生信息传送碰撞时,低优先级的节点会主动退出发送,而最高优先级的节点可不受影响继续传输数据,从而大大节省了总线冲突仲裁时间,尤其在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况。
(4)CAN只需要通过报文滤波即可实现点对点。一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据,无需专门“调度”。
(5)CAN的直接通信距离可达10km(传输速率在5Kbps以下);最高通讯速率可达1MbPs。
(6)CAN上节点数主要取决于总线驱动电路,目前最多可达110个。 (7)CAN总线通信格式采用短帧格式,传输时间短,受干扰概率低,具有极好的检错效果。
(8)CAN的每帧信息都有CRC校验以及其它检错措施,保证了通信可靠。 (9)CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理。
(10)CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择灵活。
(11)CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能,使总线上的其他节点不受影响。
电机的转速、转矩、温度; 电枢的电流、电压、报警信号等 电池的总电压、总电流、动力电池组充电状态、SOC值、电池单体温度和电压等 第 27 页 共 57 页