一種電動車輛再生制動與esp協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺，屬于電液控制系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界的汽車生產(chǎn)量依然在迅速增加，由此帶來的是大量能源的消耗，所以開發(fā)與推廣新型汽車顯得的迫在眉睫，而具有再生制動功能的電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收利用。研宄表明，再生制動系統(tǒng)通?？苫厥绽眉s30%的制動動能。
[0003]再生制動技術(shù)就是:根據(jù)電機的可逆性原理，當(dāng)電動汽車運行于減速制動工況時，通過合理控制使電機工作于發(fā)電機狀態(tài)，將電動汽車的勢能(下坡時)或動能(減速、制動時)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗趦δ苎b置(如電池或/和超級電容)中，同時利用制動回饋自身的特性配合傳統(tǒng)的摩擦制動系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制來改善制動效能。汽車在進行再生制動過程中，除了要實現(xiàn)能量的回收利用，還要考慮到與穩(wěn)定性程序(ESP)協(xié)調(diào)控制問題，以保證制動能量回收過程汽車行駛安全性，這就涉及到機械、電子、液壓、軟硬件系統(tǒng)等，開發(fā)程度十分復(fù)雜，而使用快速開發(fā)方法對再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制進行開發(fā)則可提高效率，縮短開發(fā)周期、降低成本較高。
[0004]要實現(xiàn)再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)，就需要有集成良好、便于使用的建模與設(shè)計、離線仿真、實時開發(fā)及測試工具。實時開發(fā)系統(tǒng)必須具有反復(fù)修改模型設(shè)計，進行離線及實時仿真的功能。這樣，就可以將設(shè)計之初存在的錯誤及不當(dāng)之處消除于初期，減小開發(fā)成本，加快開發(fā)進程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺，適用于模擬控制系統(tǒng)軟件、調(diào)試產(chǎn)品級系統(tǒng)，尤其適用于電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制器開發(fā)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)的方案為一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺，該平臺包括顯示器、工控機、接線端子板、制動硬件系統(tǒng)、信號驅(qū)動系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)。
[0007]所述顯示器與工控機之間是串口通訊，顯示器用于監(jiān)視運行結(jié)果。
[0008]所述工控機與接線端子板是PCI數(shù)據(jù)通訊，用于數(shù)據(jù)的采集，工控機中裝有軟件(MATLAB),在工控機中建立軟件系統(tǒng)，所述軟件系統(tǒng)包括再生制動控制器、ESP控制器、協(xié)調(diào)控制器、信號輸入與輸出模塊。
[0009]所述接線端子板是用于工控機、信號驅(qū)動系統(tǒng)和信號采集系統(tǒng)之間的信號傳輸。
[0010]所述制動硬件系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和電機系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)作動可以實現(xiàn)車身穩(wěn)定性控制，通過電機系統(tǒng)可以實現(xiàn)再生制動。
[0011]所述信號驅(qū)動系統(tǒng)包括電磁閥驅(qū)動電路、電機驅(qū)動電路，通過導(dǎo)線與制動硬件系統(tǒng)相連，用來驅(qū)動液壓系統(tǒng)中的電磁閥和液壓泵電機、電機系統(tǒng)中的直流無刷電機。
[0012]所述信號處理系統(tǒng)通過導(dǎo)線一端與接線端子板連接，另一端與信號采集系統(tǒng)連接，主要作用是對采集的信號進行濾波、標(biāo)定。
[0013]所示信號采集系統(tǒng)包括輪速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、方向盤傳感器，用于把采集的信號輸送給工控機中。其中采集的信號均是模擬量。
[0014]本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)勢:
[0015]1、本發(fā)明能提高再生制動與ESP協(xié)同控制算法與策略的開發(fā)進程，快速驗證所用算法與策略的正確性與可行性。
[0016]2、本發(fā)明的快速開發(fā)方法能夠使設(shè)計錯誤與缺陷在產(chǎn)品開發(fā)前期解決，降低了開發(fā)成本，提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。
[0017]3、使用本發(fā)明快速開發(fā)的控制算法與策略可以使用MATLAB/Simulink/Targetlink等相關(guān)軟件轉(zhuǎn)為C代碼移植到控制器硬件中，降低了控制器開發(fā)難度與成本，提高了開發(fā)速度。
【附圖說明】
[0018]圖1 一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ] 圖4開發(fā)方法流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實例方法作詳細(xì)說明。
[0023]如圖1所示，一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)方法，首先對開發(fā)對象進行分析，建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)已建數(shù)學(xué)模型，在工控機中建立再生制動控制器、ESP控制器、協(xié)調(diào)控制器、信號輸入與輸出模塊。在MATLAB中，利用data acquire system工具箱完成快速快發(fā)目標(biāo)環(huán)境配置，進行多次修改，初步優(yōu)化。工控機輸出的信號經(jīng)接線端子板輸送給信號驅(qū)動系統(tǒng)，控制制動硬件系統(tǒng)；同時又可從信號采集系統(tǒng)把輸入信號傳輸給工控機。其中的輸入信號均是模擬量，輸出信號均是數(shù)字量。
[0024]如圖2為電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，所述電機系統(tǒng)包括為電機控制器、電動機/發(fā)電機、充電器、超級電容、DC/DC、電池管理系統(tǒng)、電池組。電機控制器輸入端與電池組相連，為控制器提供電源，另一端與電動機/發(fā)電機相連，控制電動機/發(fā)電機；電動機/發(fā)電機與充電器相連，給電池組充電，充電器分成兩個支路，一路與超級電容、DC/DC相連，另一路直接與電池管理系統(tǒng)相連，當(dāng)回饋電流波動較大時采用充電器采用超級電容、DC/DC為電池組充電；電池管理系統(tǒng)與電池組相連，起到保護電池組的作用。
[0025]如圖3為液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括電磁閥驅(qū)動電路、泵電機驅(qū)動電路、制動主缸、液壓調(diào)節(jié)器、制動輪缸，所述液壓調(diào)節(jié)器包括電磁閥和泵電機，所述制動輪缸包括右前制動輪缸、左前制動輪缸、右后制動輪缸、左后制動輪缸。電磁閥驅(qū)動電路、泵電機驅(qū)動電路分別驅(qū)動12路電磁閥和液壓泵電機，是液壓調(diào)節(jié)器進行相應(yīng)的工作，產(chǎn)生制動壓力，作用到制動輪缸，從而使車輛行駛穩(wěn)定。
[0026]如圖4所示，該方法的具體步驟如下，
[0027](I)把數(shù)據(jù)采集卡插在工控機的PCI卡槽內(nèi)，用于數(shù)據(jù)的采集，創(chuàng)建軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡之間的實時通訊環(huán)境，實現(xiàn)軟件與硬件之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0028](2)對開發(fā)再生制動過程、ESP控制過程與方法進行分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并分析數(shù)學(xué)模型是否精確。
[0029](3)軟件系統(tǒng)為MATLAB，根據(jù)步驟(2)，在MATLAB環(huán)境下建立模型，包括再生制動控制器、ESP控制器、協(xié)調(diào)控制器、信號輸入與輸出模塊，再生制動控制器和ESP控制器接收信號輸入與輸出模塊傳輸?shù)男盘?，生成的輸出信號傳送給協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器最后進行抉擇，把信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡輸送給作動對象，實現(xiàn)數(shù)字仿真，檢驗所建控制器是否合理與正確。
[0030](4)根據(jù)圖1，連接顯示器、工控機、接線端子板、信號驅(qū)動系統(tǒng)、制動硬件系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件與硬件之間的數(shù)據(jù)通訊，在工控機中運行步驟3所建立的模型，通過接線端子板把輸出信號經(jīng)過信號驅(qū)動系統(tǒng)傳送到制動硬件系統(tǒng)。
[0031](5)通過步驟(4)，輸出的信號傳送到制動硬件系統(tǒng)，一則使泵電機工作，電磁閥也根據(jù)此信號工作，由此產(chǎn)生制動壓力作用到車輪輪缸，實時的調(diào)整車輛的運行姿態(tài)；二則使電機控制器工作驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛減速時電機則逆變?yōu)榘l(fā)電機，給電池組充電。
[0032](6)顯示器可以監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行情況，通過實時修改參數(shù)配置及控制方法，使控制效果符合要求為止，達到車輛穩(wěn)定安全行駛和制動能量回收。
【主權(quán)項】
1.一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺，其特征在于:該平臺包括顯示器、工控機、接線端子板、制動硬件系統(tǒng)、信號驅(qū)動系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)； 所述顯示器與工控機之間是串口通訊； 所述工控機與接線端子板是PCI數(shù)據(jù)通訊，用于數(shù)據(jù)的采集，工控機中裝有軟件，在工控機中建立軟件系統(tǒng)，所述軟件系統(tǒng)包括再生制動控制器、ESP控制器、協(xié)調(diào)控制器、信號輸入與輸出模塊； 所述接線端子板是用于工控機、信號驅(qū)動系統(tǒng)和信號采集系統(tǒng)之間的信號傳輸； 所述制動硬件系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和電機系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)作動可以實現(xiàn)車身穩(wěn)定性控制，通過電機系統(tǒng)可以實現(xiàn)再生制動； 所述信號驅(qū)動系統(tǒng)包括電磁閥驅(qū)動電路、電機驅(qū)動電路，通過導(dǎo)線與制動硬件系統(tǒng)相連，用來驅(qū)動液壓系統(tǒng)中的電磁閥和液壓泵電機、電機系統(tǒng)中的直流無刷電機； 所述信號處理系統(tǒng)通過導(dǎo)線一端與接線端子板連接，另一端與信號采集系統(tǒng)連接； 所示信號采集系統(tǒng)包括輪速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、方向盤傳感器，用于把采集的信號輸送給工控機中；其中采集的信號均是模擬量。
2.一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)方法，其特征在于:該開發(fā)方法的實施步驟如下， (1)把數(shù)據(jù)采集卡插在工控機的PCI卡槽內(nèi)，用于數(shù)據(jù)的采集，創(chuàng)建軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡之間的實時通訊環(huán)境，實現(xiàn)軟件與硬件之間的數(shù)據(jù)傳輸； (2)對開發(fā)再生制動過程、ESP控制過程與方法進行分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并分析數(shù)學(xué)模型是否精確； (3)軟件系統(tǒng)為MATLAB，根據(jù)步驟(2)，在MATLAB環(huán)境下建立模型，包括再生制動控制器、ESP控制器、協(xié)調(diào)控制器、信號輸入與輸出模塊，再生制動控制器和ESP控制器接收信號輸入與輸出模塊傳輸?shù)男盘?，生成的輸出信號傳送給協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器最后進行抉擇，把信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡輸送給作動對象，實現(xiàn)數(shù)字仿真，檢驗所建控制器是否合理與正確； (4)連接顯示器、工控機、接線端子板、信號驅(qū)動系統(tǒng)、制動硬件系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件與硬件之間的數(shù)據(jù)通訊，在工控機中運行步驟(3)所建立的模型，通過接線端子板把輸出信號經(jīng)過信號驅(qū)動系統(tǒng)傳送到制動硬件系統(tǒng)； (5)通過步驟(4)，輸出的信號傳送到制動硬件系統(tǒng)，一則使泵電機工作，電磁閥也根據(jù)此信號工作，由此產(chǎn)生制動壓力作用到車輪輪缸，實時的調(diào)整車輛的運行姿態(tài)；二則使電機控制器工作驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛減速時電機則逆變?yōu)榘l(fā)電機，給電池組充電； (6)顯示器可以監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行情況，通過實時修改參數(shù)配置及控制方法，使控制效果符合要求為止，達到車輛穩(wěn)定安全行駛和制動能量回收。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制快速開發(fā)平臺，該平臺包括顯示器、工控機、接線端子板、制動硬件系統(tǒng)、信號驅(qū)動系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)。根據(jù)建立的電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制模型，進行在線仿真運行，通過實時數(shù)據(jù)采集與輸出，實現(xiàn)電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制，驗證控制方法與策略正確性，現(xiàn)實控制器快速開發(fā)。本發(fā)明針對電動車輛再生制動與ESP協(xié)調(diào)控制，提出運用快速開發(fā)方法，有效地解決了產(chǎn)品開發(fā)前期問題，極大地提高了工作效率和時間，縮短了控制器開發(fā)周期。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN104635667
【申請?zhí)枴緾N201410743328
【發(fā)明人】馮能蓮, 石盛奇, 米磊, 賓洋
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月7日