CN104635667B - 一种电动车辆再生制动与esp协调控制快速开发平台 - Google Patents

一种电动车辆再生制动与esp协调控制快速开发平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台，该平台包括显示器、工控机、接线端子板、制动硬件***、信号驱动***、信号处理***、信号采集***。根据建立的电动车辆再生制动与ESP协调控制模型，进行在线仿真运行，通过实时数据采集与输出，实现电动车辆再生制动与ESP协调控制，验证控制方法与策略正确性，现实控制器快速开发。本发明针对电动车辆再生制动与ESP协调控制，提出运用快速开发方法，有效地解决了产品开发前期问题，极大地提高了工作效率和时间，缩短了控制器开发周期。

Description

一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台
技术领域
本发明涉及一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台，属于电液控制***领域。
背景技术
目前，世界的汽车生产量依然在迅速增加，由此带来的是大量能源的消耗，所以开发与推广新型汽车显得的迫在眉睫，而具有再生制动功能的电动汽车能够实现能量的回收利用。研究表明，再生制动***通常可回收利用约30％的制动动能。
再生制动技术就是：根据电机的可逆性原理，当电动汽车运行于减速制动工况时，通过合理控制使电机工作于发电机状态，将电动汽车的势能(下坡时)或动能(减速、制动时)转变为电能并储存于储能装置(如电池或/和超级电容)中，同时利用制动回馈自身的特性配合传统的摩擦制动***进行协调控制来改善制动效能。汽车在进行再生制动过程中，除了要实现能量的回收利用，还要考虑到与稳定性程序(ESP)协调控制问题，以保证制动能量回收过程汽车行驶安全性，这就涉及到机械、电子、液压、软硬件***等，开发程度十分复杂，而使用快速开发方法对再生制动与ESP协调控制进行开发则可提高效率，缩短开发周期、降低成本较高。
要实现再生制动与ESP协调控制快速开发，就需要有集成良好、便于使用的建模与设计、离线仿真、实时开发及测试工具。实时开发***必须具有反复修改模型设计，进行离线及实时仿真的功能。这样，就可以将设计之初存在的错误及不当之处消除于初期，减小开发成本，加快开发进程。
发明内容
本发明的目的是提出一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台，适用于模拟控制***软件、调试产品级***，尤其适用于电动车辆再生制动与ESP协调控制器开发。
为实现上述目的，本发明采用的技术的方案为一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台，该平台包括显示器、工控机、接线端子板、制动硬件***、信号驱动***、信号处理***、信号采集***。
所述显示器与工控机之间是串口通讯，显示器用于监视运行结果。
所述工控机与接线端子板是PCI数据通讯，用于数据的采集，工控机中装有软件(MATLAB),在工控机中建立软件***，所述软件***包括再生制动控制器、ESP控制器、协调控制器、信号输入与输出模块。
所述接线端子板是用于工控机、信号驱动***和信号采集***之间的信号传输。
所述制动硬件***包括液压***和电机***，通过液压***作动可以实现车身稳定性控制，通过电机***可以实现再生制动。
所述信号驱动***包括电磁阀驱动电路、电机驱动电路，通过导线与制动硬件***相连，用来驱动液压***中的电磁阀和液压泵电机、电机***中的直流无刷电机。
所述信号处理***通过导线一端与接线端子板连接，另一端与信号采集***连接，主要作用是对采集的信号进行滤波、标定。
所示信号采集***包括轮速传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘传感器，用于把采集的信号输送给工控机中。其中采集的信号均是模拟量。
本发明具有如下突出的优势：
1、本发明能提高再生制动与ESP协同控制算法与策略的开发进程，快速验证所用算法与策略的正确性与可行性。
2、本发明的快速开发方法能够使设计错误与缺陷在产品开发前期解决，降低了开发成本，提高了开发效率，缩短了开发周期。
3、使用本发明快速开发的控制算法与策略可以使用MATLAB/Simulink/Targetlink等相关软件转为C代码移植到控制器硬件中，降低了控制器开发难度与成本，提高了开发速度。
附图说明
图1一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台结构示意图。
图2电机***结构图。
图3液压***结构图。
图4开发方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实例方法作详细说明。
如图1所示，一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发方法，首先对开发对象进行分析，建立数学模型，根据已建数学模型，在工控机中建立再生制动控制器、ESP控制器、协调控制器、信号输入与输出模块。在MATLAB中，利用data acquire system工具箱完成快速快发目标环境配置，进行多次修改，初步优化。工控机输出的信号经接线端子板输送给信号驱动***，控制制动硬件***；同时又可从信号采集***把输入信号传输给工控机。其中的输入信号均是模拟量，输出信号均是数字量。
如图2为电机***结构图，所述电机***包括为电机控制器、电动机/发电机、充电器、超级电容、DC/DC、电池管理***、电池组。电机控制器输入端与电池组相连，为控制器提供电源，另一端与电动机/发电机相连，控制电动机/发电机；电动机/发电机与充电器相连，给电池组充电，充电器分成两个支路，一路与超级电容、DC/DC相连，另一路直接与电池管理***相连，当回馈电流波动较大时采用充电器采用超级电容、DC/DC为电池组充电；电池管理***与电池组相连，起到保护电池组的作用。
如图3为液压***结构图，包括电磁阀驱动电路、泵电机驱动电路、制动主缸、液压调节器、制动轮缸，所述液压调节器包括电磁阀和泵电机，所述制动轮缸包括右前制动轮缸、左前制动轮缸、右后制动轮缸、左后制动轮缸。电磁阀驱动电路、泵电机驱动电路分别驱动12路电磁阀和液压泵电机，是液压调节器进行相应的工作，产生制动压力，作用到制动轮缸，从而使车辆行驶稳定。
如图4所示，该方法的具体步骤如下，
(1)把数据采集卡插在工控机的PCI卡槽内，用于数据的采集，创建软件***与数据采集卡之间的实时通讯环境，实现软件与硬件之间的数据传输。
(2)对开发再生制动过程、ESP控制过程与方法进行分析，建立相应的数学模型，并分析数学模型是否精确。
(3)软件***为MATLAB，根据步骤(2)，在MATLAB环境下建立模型，包括再生制动控制器、ESP控制器、协调控制器、信号输入与输出模块，再生制动控制器和ESP控制器接收信号输入与输出模块传输的信号，生成的输出信号传送给协调控制器，协调控制器最后进行抉择，把信号经过数据采集卡输送给作动对象，实现数字仿真，检验所建控制器是否合理与正确。
(4)根据图1，连接显示器、工控机、接线端子板、信号驱动***、制动硬件***、信号采集***、信号处理***，实现软件与硬件之间的数据通讯，在工控机中运行步骤3所建立的模型，通过接线端子板把输出信号经过信号驱动***传送到制动硬件***。
(5)通过步骤(4)，输出的信号传送到制动硬件***，一则使泵电机工作，电磁阀也根据此信号工作，由此产生制动压力作用到车轮轮缸，实时的调整车辆的运行姿态；二则使电机控制器工作驱动电机运转，当车辆减速时电机则逆变为发电机，给电池组充电。
(6)显示器可以监视整个***的运行情况，通过实时修改参数配置及控制方法，使控制效果符合要求为止，达到车辆稳定安全行驶和制动能量回收。

Claims (1)

1.一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发平台，其特征在于：该平台包括显示器、工控机、接线端子板、制动硬件***、信号驱动***、信号处理***、信号采集***；
所述显示器与工控机之间是串口通讯；
所述工控机与接线端子板是PCI数据通讯，用于数据的采集，工控机中装有软件,在工控机中建立软件***，所述软件***包括再生制动控制器、ESP控制器、协调控制器、信号输入与输出模块；
所述接线端子板是用于工控机、信号驱动***和信号采集***之间的信号传输；
所述制动硬件***包括液压***和电机***，通过液压***作动可以实现车身稳定性控制，通过电机***可以实现再生制动；
所述信号驱动***包括电磁阀驱动电路、电机驱动电路，通过导线与制动硬件***相连，用来驱动液压***中的电磁阀和液压泵电机、电机***中的直流无刷电机；
所述信号处理***通过导线一端与接线端子板连接，另一端与信号采集***连接；
所示信号采集***包括轮速传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘传感器，用于把采集的信号输送给工控机中；其中采集的信号均是模拟量，一种电动车辆再生制动与ESP协调控制快速开发方法，该开发方法的实施步骤如下，
(1)把数据采集卡插在工控机的PCI卡槽内，用于数据的采集，创建软件***与数据采集卡之间的实时通讯环境，实现软件与硬件之间的数据传输；
(2)对开发再生制动过程、ESP控制过程与方法进行分析，建立相应的数学模型，并分析数学模型是否精确；
(3)软件***为MATLAB，根据步骤(2)，在MATLAB环境下建立模型，包括再生制动控制器、ESP控制器、协调控制器、信号输入与输出模块，再生制动控制器和ESP控制器接收信号输入与输出模块传输的信号，生成的输出信号传送给协调控制器，协调控制器最后进行抉择，把信号经过数据采集卡输送给作动对象，实现数字仿真，检验所建控制器是否合理与正确；
(4)连接显示器、工控机、接线端子板、信号驱动***、制动硬件***、信号采集***、信号处理***，实现软件与硬件之间的数据通讯，在工控机中运行步骤(3)所建立的模型，通过接线端子板把输出信号经过信号驱动***传送到制动硬件***；
(5)通过步骤(4)，输出的信号传送到制动硬件***，一则使泵电机工作，电磁阀也根据此信号工作，由此产生制动压力作用到车轮轮缸，实时的调整车辆的运行姿态；二则使电机控制器工作驱动电机运转，当车辆减速时电机则逆变为发电机，给电池组充电；
(6)显示器可以监视整个***的运行情况，通过实时修改参数配置及控制方法，使控制效果符合要求为止，达到车辆稳定安全行驶和制动能量回收。
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混合动力汽车再生制动与稳定性集成控制算法研究;尚明利;《中国博士学位论文全文数据库工程科技2辑》;20120531;正文7-11、110-112页 *

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