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实例讲解电动汽车故障限功限速控制策略及Simulink建模方法

电动汽车出现转向系统、制动系统及其他对车辆行车产生一定风险的故障,整车控制器判定为二级故障,功率限制为正常状态的50%,车速限制至20km/h。当车辆进入二级故障后,VCU需要根据故障处理机制进行限功限速控制。有关故障分级处理策略的详细内容,在之前发布的《实例讲解电动汽车故障限功限速策略及Simulink建模方法》中有详细介绍。本文介绍整车二级故障的限功限速控制策略及Simulink建模方法。

目录

一、二级故障限功限速控制策略

1、二级故障进入跛行模式条件

2、限功率50%转换为限扭矩

3、跛行模式限速控制

二、二级故障限功限速控制Simulink建模

1、二级故障进入跛行模式条件Simulink建模

2、限功率50%转换为限扭矩Simulink建模

3、跛行模式限速控制Simulink建模

4、完整故障限功限速策略模型

三、总结


一、二级故障限功限速控制策略

当VCU判定整车二级故障时,应进入跛行模式,进行限功限速控制。

1、二级故障进入跛行模式条件

当车辆同时满足Ready状态&&档位为D挡或R挡&&当前MCU允许输出功率大于10kW&&整车二级故障,车辆进入跛行模式

2、限功率50%转换为限扭矩

在《实例讲解电动汽车故障限功限速策略及Simulink建模方法》介绍中,最后在综合判断各项条件后得到一个MCU允许输出最大功率和MCU允许输入最大功率。但是在整车驱动控制中,最终要输出的控制指令是电机需求扭矩,因此需要把功率限制条件转换为扭矩限制条件。

1)电机本身特性导致的扭矩限制值

以采集的电机输入电压值及电机转速值作为输入值,按照测试得到的电机扭矩MAP,输出当前扭矩限制值。

2)限功导致的扭矩限制值

以计算得到的MCU允许输出最大功率为输入量,按照公式 T=9550P/n,计算得到由限功导致的扭矩限制值

3)以上计算的扭矩限制值取小者作为最终的扭矩限制值

3、跛行模式限速控制

以计算的到的最终扭矩限制值作为输入基准扭矩,根据档位,加速踏板,当前车速、加速度变化、限速条件等条件最终输出车辆的需求扭矩。

驱动扭矩控制及限速控制复用之前发布的《电动汽车驱动扭矩控制策略及Simulink建模方法》及《实例讲解电动汽车车速控制策略及Simulink建模方法》中控制方法,修改相关参数,并进行仿真测试验证,可以得到最终的限功限速需求扭矩控制模型。

二、二级故障限功限速控制Simulink建模

1、二级故障进入跛行模式条件Simulink建模

1)输入信号

Ready_St:Ready状态

ActGear_St:档位状态

MCUOutAllowPwr_W:MCU允许输出功率

VDIAG_FltLvl:整车故障等级

2)输出信号

Limp_Mode:跛行模式

3)控制逻辑

同时满足Ready_St=1,ActGear_St=1或3,MCUOutAllowPwr_W≥10000,VDIAG_FltLvl=2,判断进入跛行模式

4)模型搭建

2、限功率50%转换为限扭矩Simulink建模

1)输入信号

MCU_DCGVolt:电机控制器输入直流电压

MCU_MotoSpd:电机当前转速

VEM_MCUOutLmtPwr_W:能量管理模块计算的MCU允许输出最大功率

2)输出信号

MaxMotoTrq:电机最大允许输出扭矩

3)控制逻辑

a、根据输入的MCU_DCGVolt及VEM_MCUOutLmtPwr_W,通过扭矩MAP转换得到电机特性限制扭矩值;

b、根据输入的VEM_MCUOutLmtPwr_W通过公式计算得到限制的扭矩值,另外为了避免电机转速为0时,作为被除数错误,设定当电机转速不大于1时按照1计算。

4)Simulink模型

3、跛行模式限速控制Simulink建模

1)输入信号

Limp_Mode:跛行模式标志位

MaxMotoTrq:电机最大扭矩输出值

AP_Pc:油门踏板开度值

VehSpd_kph:当前车速

ActGear_St:实际档位状态

BP_St:制动踏板状态

2)输出信号

Limp_Trq:跛行模式需求扭矩

3)控制逻辑

a、以电机最大扭矩输出值为基准扭矩

b、以油门踏板和当前车速作为输入条件,得到一个电机需求扭矩系数,借用之前发布的《电动汽车驱动扭矩控制策略及Simulink建模方法》中扭矩搭控制模块

c、根据当前车速,判断进入限速模式,本策略设定当车速大于12km/h后,进入限速模式,随车速增加输出一个小于1的逐渐减小的系数

d、根据当前档位值,R挡输出-1,非R挡输出1

e、以上计算数值相乘得到跛行需求扭矩值

f、在计算得到的跛行需求扭矩值后增加扭矩变化斜率限制模块,比如设置,斜率增加速率100Nm/s

g、设置制动优先模块,当检测到制动踏板信号有效,输出的需求扭矩值为0,制动踏板信号无效时,输出以上计算的需求扭矩值

h、可以参考之前发布的《实例讲解使用Matlab_Simulink整车模型进行车速控制策略仿真测试验证方法》,进行仿真测试优化参数

4)Simulink模型

4、完整故障限功限速策略模型

三、总结

本文介绍了一种整车二级故障限功限速控制策略,并介绍了其Simulink模型搭建方法,在模型搭建过程中借用了之前驱动控制及限速模块中的模型,并对参数进行修改,采用Matlab_Simulink整车模型进行仿真测试优化。在VCU应用层开发中,如果有相似的控制模块,可以将模块控制搭建模型标准化,可复用化,借此可以减少工作量及建模过程中出现的问题。希望能给相关技术人员带来一些参考和帮助。


原文地址:https://blog.csdn.net/qq_43011586/article/details/142597848

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