【正文】 控制領(lǐng)域。 2812 DSP 有 4 位倍頻位，能夠?qū)崿F(xiàn) ～ 10 倍的倍頻。 24 圖 JTAG 接口電路 SCI 串口通訊電路 TMS320F2812 內(nèi)置 SCI 通訊模塊。 A/D 轉(zhuǎn)換采用 TMS320F2812自帶的 A/D 轉(zhuǎn)換接口。 25 圖 AD 轉(zhuǎn)換電路 CAN 通訊接口電路 TMS320F2812 內(nèi)置 控制器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 15～ 16 腳：空腳 油門 /制動(dòng)踏板位置信號(hào)采集電路 油門 /制動(dòng)踏板位置傳感器輸出的是模擬電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、鉗位和電壓跟隨后，一路進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換；另一路經(jīng)過(guò)微分電路，得到油門變化快慢信號(hào) ， 如圖 所示。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。它將 CANTX， CANRX 信號(hào)轉(zhuǎn)化為 CANH， CANL 信號(hào)在 CAN 總線上傳輸。 16 路 ADC 均未作處理，可以直接使用。 AD 轉(zhuǎn)換電路 TMS320F2812 內(nèi)部提供了 12 位精度 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，在很多應(yīng)用系統(tǒng)中直接采用它的這種功能進(jìn)行模擬信號(hào)采集。 圖 晶振電路 JTAG 接口電路 JTAG 接口提供對(duì) DSP 的內(nèi)部 FLASH 的少些和方針調(diào)試。 圖 電源轉(zhuǎn)換電路 23 復(fù)位電路 使用 RC 電路保證 DSP 芯片可靠復(fù)位，并提供手動(dòng)復(fù)位按鈕，方便調(diào)試。 AMS1117 電源轉(zhuǎn)換芯片提供 DSP 內(nèi)核使用。 TMS320F2812 的介紹 芯片主要性能如下： 1)高性能靜態(tài) CMOS 制成技術(shù) ① 150MHz（ 周期時(shí)間 ） 21 ②省電設(shè)計(jì) (， I/O) ③ 2)JTAG 掃描支持 3)高效能 32BitCPU ① 16x16 和 32x32MAC Operations ② 16x16Dual MAC ③哈佛總線結(jié)構(gòu) ④快速中斷響應(yīng) ⑤ 4M 線性程序?qū)ぶ房臻g (Linear Program Address Reach) ⑥ 4M 線性數(shù)據(jù)尋址空間 (Linear Data Address Reach) ⑦ TMS320F24X/LF240X 程序核心兼容 4)芯片上 (OnChip)的內(nèi)存 ① 128Kx16 Flash（ 4 個(gè) 8Kx16， 6 個(gè) 16Kx16） ② 1Kx16OTPROM（ 單次可程序只讀存儲(chǔ)器 ） ③ L0 和 L1： 2 組 4Kx16 SARAM ④ H0： 1 組 8Kx16SARAM ⑤ M0 和 M1： 2 組 1Kx16 SARAM。 1)CAN 控制器模塊 —— 動(dòng)力總成控制器是基 于 CAN 總線的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 5)系統(tǒng)硬件部分與車輛線束相連接的插接件應(yīng)符合電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證拆裝方便、性能可靠。 2)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)工作狀態(tài)顯示信號(hào)輸出，電池組電量顯示信號(hào)輸出至車輛儀表。 20 第三章 HEV 動(dòng)力總成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的 硬件需求分析 本文所討論的 ISG 型混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)主要包括動(dòng)力總成控制器及其配套軟件。停車時(shí)如果電池 SOC過(guò)低或未達(dá)到理想值 ， 可由駕駛員的特定操作啟動(dòng)駐車充電模式。 發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)離合器 常規(guī)離合器ISG 變速器eT1cTmTe?m?2cT2c?tTt?wTwTw?w? 19 圖 制動(dòng)能量回收曲線 由于摩擦制動(dòng)力矩完全可控的制動(dòng)能量回收策略需要設(shè)計(jì) brakebywire 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各輪缸制動(dòng)壓力完全可控， 目前在硬件技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難，而摩擦制動(dòng)力矩不可控的制動(dòng)能量回收策略只需要對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)做很小的改動(dòng)，并增加踏板信息傳感器即可，簡(jiǎn)單易行，因此本項(xiàng)目的制動(dòng)控制策略采用分段控制式，即在踏板行程 （ 或踏板力 ） 的初期不產(chǎn)生摩擦制動(dòng)。在整車轉(zhuǎn)矩需求不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)只采用發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩需求，只有當(dāng)整車轉(zhuǎn)矩需求大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)才啟動(dòng)電機(jī)補(bǔ)充動(dòng)力。 2)加速踏板解析策略 由于并聯(lián)方案中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在擋位一定時(shí)與車輪轉(zhuǎn)速是固定比例的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)； ISG 電機(jī)功率較小，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力有限；電池容量小，通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)會(huì)造成電池頻繁充放電，降低電池使用壽命。 ISG 型混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案和整車控制策略 ISG(Integrated Starter/Generator)型混合動(dòng)力汽車只有發(fā)動(dòng)機(jī)和 ISG 電機(jī)兩大動(dòng)力設(shè)備，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。具有熱保護(hù)，開路失效保護(hù)功能； 完全兼容 ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)； SN65HVD230 是德州儀器公司生產(chǎn)的 總線收發(fā)器，主要 是和帶有 CAN 控制器的 TMS320Lx240x 系列 DSP 配套使用，該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，最高速率可達(dá) 1Mb/s。 CAN 收發(fā)器 SN65HVD230 是德州儀器公司生產(chǎn)的 CAN 收發(fā)器，該器件適用于較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性 CAN 總線的串行通信。 MAX3232 確保在 120kbps 數(shù)據(jù)速率下維持 RS232 輸出電平。 AMS1117 有兩個(gè)版本 :固定輸出版本和可調(diào)版本 ， 固定輸出電壓為 、 、 、 、 、 ， 具有 1%的精度；固定輸出電壓為 的精度為 2%。 圖 系統(tǒng)硬件總體框圖 穩(wěn)壓芯片的選擇 AMS1117 系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。其中，直接采集信號(hào)包括左輪車速、右輪車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速、加速踏板位置信號(hào)及其零位信號(hào)、剎車踏板位置信號(hào)及其零位信號(hào)、離合器狀態(tài)信號(hào)、電池電量信號(hào)、充放電電流信號(hào)等等。 動(dòng)力總成控制器 【 22】 是整個(gè)混合電動(dòng)汽車的核心，肩負(fù)著管理和控制整個(gè)車輛各個(gè)部件的重要功能，也是混合電動(dòng)汽車控制思想和控制策略的實(shí)施部件。各部件 ECU 接受執(zhí)行指令，并根據(jù)控制對(duì)象的當(dāng)前動(dòng)態(tài)參數(shù)，再發(fā)出對(duì)控制對(duì)象的控制命令。 VSC 必須實(shí)時(shí)監(jiān)視車輛的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)車輛工作模式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)部件的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，因此整車 控制系統(tǒng)【 21】 的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜卻是非常重要的任務(wù)。 混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多種需相互作用卻又相對(duì)獨(dú)立的部件，并且車載環(huán)境比較惡劣，有很強(qiáng)的干擾，模擬信號(hào)的可靠性不高。 報(bào)文幀具有 CRC 校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，檢錯(cuò)效果好。 通信距離最遠(yuǎn) 10km（ 5Kbps 以下 ） ，通信速率最大 1Mbps（ 40m 以下 ） 。 CAN 總線具有以下主要特點(diǎn)： 多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)不分主從。同時(shí)，各模塊能夠比較獨(dú)立的工作，避免了各模塊間的相互干預(yù)。該技術(shù)規(guī)范包括 A 和 B 兩部分。目前， CAN 在機(jī)械工業(yè)、軌道車輛、航海船只和醫(yī)療器械等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 綜上所述，與通用微處理器相比， DSP 具有如下優(yōu)點(diǎn)： ① 對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部參與影響?。? ② 可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器； ③ 方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波； ④ 可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等； ⑤ 可用于頻率非常低的信號(hào)。 2)飛思卡爾 飛思卡爾有著 30 多年汽車電子的領(lǐng)導(dǎo)地位，是全球領(lǐng)先的汽車工業(yè)半導(dǎo)體供應(yīng)商。 ② 精度高，其精度僅與 A/D 的位數(shù)和計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)、算法有關(guān)，其數(shù)據(jù)的處理不受數(shù)字部分的元件精度的影響。一般來(lái)說(shuō)， DSP 芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)掘控制總線分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛使用流水線操作，還可以應(yīng)用一些特殊的指令以實(shí)現(xiàn)特殊的計(jì)算和控制操作。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以較低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果加速踏板的行程大于某一設(shè)定值時(shí)， ISG 就開始進(jìn)行功率補(bǔ)償，當(dāng)加速踏板達(dá)到滿行程時(shí)，電機(jī)提供最大瞬時(shí)功率。 12 第二章 方案論證 ISG 型 HEV 的工作原理 ISG 型混合動(dòng)力汽車的工作原理是：小功率 ISG 電機(jī)直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸末端，構(gòu)成一個(gè)先進(jìn)高效緊湊的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。然后介紹整車控制流程，最后介紹混合動(dòng)力汽車采用的不同的控制策略。在車輛需要頻繁加減速和怠速起停的 城市循環(huán)工況下，節(jié)能效果更加明顯。 ③多能源動(dòng)力的匹配和組合有不同的組合形式，需裝配一個(gè)復(fù)雜的多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)，才能達(dá)到高的經(jīng)濟(jì)性和“超低污染 的控制目標(biāo)。 2)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 (PSHEV)的缺點(diǎn)： ①發(fā)動(dòng)機(jī)的工況會(huì)受到 SHEV行駛工況的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的有害氣體的排放高于 SHEV。 ②發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式需要裝置離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)器等傳動(dòng)裝置，另外還有起動(dòng) /發(fā)電機(jī) （ 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) ） 、動(dòng)力電池組，以及動(dòng)力組合器等裝置，因此 PHEV的多能源動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制也更加困難。與它們配套的動(dòng)力電池組的容量也較小，使整車的整備質(zhì)量大大地降低。 ③發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組與動(dòng)力電池組之間的匹配要求較嚴(yán)格，要根據(jù)動(dòng)力電池組 SOC 的變化，自動(dòng)起動(dòng)或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組，以避免動(dòng)力電池組過(guò)放電，這就需要更大的電池容量。 ②發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受汽車行駛工況的影響，能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，將有害排放氣體控制在最低范圍所以發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排放指標(biāo)。但混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。實(shí)際上，機(jī)械聯(lián)動(dòng)和電能聯(lián)動(dòng)路線采用兩個(gè)截然不同的電機(jī)。典型 PHEV 有：只野公司的 HIMR 型大客車、本田公司的 Insight 轎車 等。 在并聯(lián)混合動(dòng) 力汽車?yán)?，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)既可分別提供牽引功率，又可共同提供。 圖 串聯(lián)式混合結(jié)構(gòu) 8 2)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 (PHEV) 串聯(lián)式混合機(jī)車可以看作是在純電力機(jī)車的基礎(chǔ)上加上發(fā)動(dòng)機(jī)能量傳輸途徑，而并聯(lián)式混合機(jī)車可以看作是在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)車上附加電能傳輸途徑。 ③我們不需要按照汽車對(duì)功率的要求來(lái)操作發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作取決于能源利用的最優(yōu)效率以及污染排放情況?；镜拇?聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)如圖 所示。 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車：這種結(jié)構(gòu)既包括并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)中的連桿機(jī)構(gòu)，又包括串聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)中的電氣聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此混合動(dòng)力汽車有著廣闊的市場(chǎng)空間，特別是開發(fā)用于城市交通 （ 如出租車 ） 和城市之間的混合動(dòng)力汽車在我國(guó)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景 【 11】 。我國(guó)通過(guò)國(guó)家“八五”、“九五”甚至“十五”電動(dòng)汽車的科技攻關(guān)，在 HEV方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。深圳明華環(huán)保汽車有限公司于 2020 年 4 月推出了混合動(dòng)力電動(dòng)環(huán)保汽車 6 MH6720，引起社會(huì)各界關(guān)注；該車采用的是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)為87KW；電機(jī)為 312V、充電次數(shù)大于 500 次；異步交流電機(jī)平均功率為 36Kw：滿載最高車速為 90Km/h； 最大爬坡度為 33％；續(xù)駛行程可達(dá) 1080Km， 純電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為 100Km；百公里等速油耗 ；乘客數(shù)為 22；其尾氣排放達(dá)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，噪聲指標(biāo)也大大低于國(guó)產(chǎn)普通中巴車。第一汽車集團(tuán)公司于 2020 年在第三屆北京國(guó)際清潔車展上推出一款混合動(dòng)力轎車 —— 紅旗 CA7180AE，這是第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心、美國(guó)電動(dòng)車 （亞 洲 ）公司、汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作的成果 。從 1996 年開始，廣東省科委統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織研制電動(dòng)汽車，并取得了可喜的進(jìn)展。采取產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，投資 億元用于支持電動(dòng)汽車的 研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)尤其是混合動(dòng)力汽車方面，很多科研單位也進(jìn)行了諸如混合方式和控制策混合動(dòng)力汽下傳動(dòng)系統(tǒng)模掣化及優(yōu)化控制略研究、參數(shù)匹配和性能預(yù)測(cè)研究等前期工作。 1999 年，該車在瑞典歌德斯堡進(jìn)行路試檢測(cè)。德國(guó)西門子和博世 (Bosch)等著名零部件公司積極與大汽車公 5 司聯(lián)手開發(fā)混合動(dòng)力汽車。福特汽車公司1998 年開發(fā)出了福特 P2020 型 5 座并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車。 Precept是通用汽車公司展出的一款具有先進(jìn)技術(shù)的環(huán)保車，直接歸屬 PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)項(xiàng)目 。 在美國(guó)，自 1990 年以來(lái)，由于環(huán)境問(wèn)題以及美國(guó)加州“零排放車輛法”的推行，各大汽車廠商更加注重對(duì)電動(dòng)汽車的開發(fā)。 除了豐陽(yáng)公司以外，本田、日產(chǎn)等大公司也不甘落后，分別研制了自己的混合動(dòng)力汽車。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)是功率與效率的折中。豐田公司的 Coaster 從 1997 年 8 月開始銷售，至 2020 年3 月末，約售出 40 輛。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，各國(guó)加快了 HEV的概念產(chǎn)品化的進(jìn)程，相繼推出了不同形式的 HEV產(chǎn)品， Toyata 的 Prius， Honda 的 Insight， Ford 的Prodigy， Nissan 的 Tino， GM 的 Precept 等都是具有代表性的車型；其中 Prius和 Insight 已是成熟的產(chǎn)品，并在繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，其它車型也將在近幾年內(nèi)推向市場(chǎng)。專家們預(yù)測(cè)，在未來(lái)十年內(nèi)將可能有 40％的燃油汽車實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)。這也是它能夠迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。在汽車減速或剎車時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存到蓄電池中，實(shí)