混合動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、汽車技術的不斷進步以及汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的擁有量急劇增加。由此產生的能源消耗、環(huán)境惡化等問題與當今世界節(jié)約能源、保護環(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今汽車行業(yè)面臨的一大課題。混合動力汽車和純電動車就是在這種形勢下慢慢發(fā)展起來并壯大的。

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

2．整車控制器的開發(fā)

2.1整車控制器(HCU)開發(fā)模式

長安混合動力整車控制器(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)階段主要是用來驗證系統(tǒng)設計方案，在該階段利用matlabsimulink建立簡單的控制策略模型，結合整車模型、發(fā)動機模型、電機系統(tǒng)模型、電池系統(tǒng)模型．對整車的油耗、動力性進行仿真。如果在該階段的仿真油耗、動力性沒有達到設計要求，就必須修改系統(tǒng)設計方案，在油耗、動力性等達到目標后，就進入快速原型階段。

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證。長安在開發(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上加上適當的輸入輸出接口，然后通過Matlab自帶的real-time workshop將該模型轉換為C語言并且下載到MicroAutobox中。然后在HILI臺架上做測試，在邏輯測試完成后，就將Autobox安裝到車上，進行功能測試。

從快速原型階段中期開始，我們便開始了硬件電路設計、實用軟件設計等。

2.1.3 自動代碼生成

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將模型轉換為能夠在目標處理器上運行的c語言代碼。

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)平臺進行半實物仿真，用以驗證HCU軟件的邏輯功能等。

2.1.5 實車驗證階段

在該階段，將通過HIL測試的軟件下載到HCU硬件中，然后再對HCU軟件的功能進行較長時間的測試，軟件功能測試完成后，就進行數據匹配等。

2.2 HCU硬件電路設計

HCU硬件電路板選擇的是一款成熟的發(fā)動機控制系統(tǒng)產品，主控芯片為MC9S12XDP512。HCU硬件主要包含以下功能：

數字信號輸入輸出處理單元：主要用于處理數字信號的輸入輸出。

模擬信號輸入處理單元：主要用來處理整車中相關的溫度信號。

頻率信號輸入輸出處理單元：用來處理安全碰撞信號以及電池等相關部件散熱風扇的控制。

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。