混合动力汽车整车控制器VCU设计与能量管理策略

"这篇博士学位论文主要探讨了混合动力汽车的控制系统和能量管理策略，作者李卫民在导师徐扬生的指导下，针对并联混合动力电动汽车进行了一系列研究。论文涉及了混合动力汽车的仿真平台建立、整车控制器设计、以及多种能量管理策略的开发和比较。" 在混合动力汽车控制系统中，整车控制器（VCU）扮演着至关重要的角色。VCU是混合动力汽车的核心，它接收并处理驾驶员的各种输入信号，如钥匙开关、油门踏板和转向信号，并结合从子控制器获取的车辆状态信息，运用HEV能量管理算法进行决策，协调各个子系统工作，确保汽车运行在最佳效率状态，以实现节能和减少排放。VCU的设计须满足以下几个关键要求： 首先，VCU的硬件资源需支持控制算法的执行。通常，基于MATLAB/SIMULINK的控制算法模型会被转换为C代码，并烧录到VCU的Flash存储器中。 其次，由于整车系统中的多个控制器通过CAN总线通信，因此VCU必须具备CAN总线接口。 再次，对于一些实时性和安全性要求高的信号，如制动踏板和油门踏板信号，VCU需要直接采集，这需要设计相应的信号调理电路。 此外，VCU还须提供D/A转换输出（如电子油门信号）和数字量输出（用于继电器驱动控制），需要构建电压模拟量输出电路和继电器驱动电路。 最后，为了确保驾驶安全和信息可视化，VCU通过RS232串行通讯接口与外部液晶显示器和触摸屏连接，展示关键信息，如车速、发动机温度、里程、电压、油耗、电池电量和油量等。 在李卫民的博士论文中，他设计了一款基于TM320F2812 DSP芯片的整车控制器，该控制器能够实现HEV的多工作模式能量管理，并针对能量管理策略进行了深入研究，包括基于动态规划、随机动态规划和神经元动态规划的策略，以优化节能和减排效果。通过MATLAB/Simulink的仿真平台，这些策略得以验证，并通过代码自动生成工具转化为C代码，应用于实际车辆控制器。 实车测试表明，设计的VCU能够有效实现混合动力系统的工作模式切换，保证了汽车的良好驾驶性能。这些研究成果为混合动力汽车的控制和能量管理提供了理论和技术支持，对于推动混合动力汽车的技术进步和产业化具有重要意义。