关键词：控制策略;;模糊控制;;硬件电路;;代码生成;;功能安全
摘 要：整车控制器作为纯电动汽车的核心控制单元,负责协调底层电控单元有序、高效地工作。随着电控系统复杂度的提高,失效风险也随之增加。基于功能安全ISO 26262标准,设计整车控制器硬件,可以有效规避风险,降低风险带来的危害。首先,本文详细介绍了整车控制系统及功能安全标准。将整车控制系统分为三层,整车控制器作为中间层,采集踏板信号、档位信号、钥匙开关信号以及CAN总线上的电机转速、电池SOC、电池充放电功率等信号,经过控制策略计算,发送指令给底层控制器,从而实现车辆的控制。参考SAE J1939协议,设计了整车控制器与底层控制器之间的CAN通信协议。简要叙述了功能安全ISO 26262标准中的汽车安全生命周期和ASIL等级。其次,对整车控制器的控制策略进行研究,将整车控制器的工作过程划分为六大类,共13种模式。起步工况下,采用双模式控制策略,保证车辆顺利平稳地起步。加速工况下,综合考虑加速踏板开度、开度变化率、电池SOC、电机转速、电机效率,采用基础转矩加补偿转矩的算法计算驾驶员期望转矩,从而获得更好的动力性。制动工况下,基于ECE制动法规要求,采用并行制动力分配策略,在中等强度制动时,采用模糊控制策略计算电机制动力。针对上述控制策略,建立MATLAB/Simulink模型,与整车动力学模型进行联合仿真,结果表明,本文采用的控制策略可以有效满足驾驶员的驾驶需求,同时,在车辆制动时,可以有效回收制动能量,延长续航里程。然后,对整车控制器进行FMEA和FTA分析,确定整车控制器系统架构。从整车控制器功能需求出发,同时基于功能安全ISO 26262标准,设计整车控制器硬件电路,计算该硬件电路的硬件架构指标和随机硬件失效指标,满足ASIL C级要求。整车控制器软件设计时,应用层软件由MATLAB/Simulink控制策略模型自动代码生成,底层软件手动编写,之后将应用层和底层软件进行集成。最后,对整车控制器进行硬件在环测试,包括NEDC工况和故障诊断测试,测试结果表明,本文设计的整车控制器满足设计要求,对整车控制器的开发具有借鉴意义。
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