張鵬　盛飛　蘇棕翔

摘 要：為了探索電動公交車的控制策略，往往需要首先實現(xiàn)一套實驗系統(tǒng)，由此獲取驅動系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)，為后面的優(yōu)化提供基礎。為達到這一目標，本文從易于實施且經(jīng)濟可行這樣的角度出發(fā)，利用現(xiàn)有的MC9S12XEP100汽車電子開發(fā)平臺與實車相結合實現(xiàn)該系統(tǒng)。最后以實驗結果估算電動客車傳動系統(tǒng)等效轉動慣量為例，證明該系統(tǒng)達到了預期效果。

關鍵詞：純電動公交車；控制；實驗系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.203

1 引言

目前隨著電動公交車市場的不斷升溫，對其控制系統(tǒng)研究的投入也越來越多[1，2]。如何實現(xiàn)一個合適的實驗平臺是一個必須解決的問題。目前有許多硬件在環(huán)的解決方案[3，4，5]，相對來說投入較大。本文從項目開發(fā)所需及自身條件出發(fā)，設計了一個易于實施且經(jīng)濟可行的方案，并以通過實驗計算傳動系統(tǒng)的等效轉動慣量為例，顯示了系統(tǒng)工作的可行性。

2 具體實現(xiàn)

本項目主要針對一款給定型號的電動公交車進行。為了盡快實施，本文采用了基于MC9S12XEP100的現(xiàn)成汽車電子開發(fā)平臺。該型號的電動公交車控制對象主要有制動氣泵等輔助設備、儀表顯示信號以及電機驅動力矩等控制指令。其控制的依據(jù)是根據(jù)BMS系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔?、點火開關等開關量信息以及踏板位置等模擬量信號。因此該系統(tǒng)的硬件連接關系如圖1所示。

在以上所搭建的硬件實驗平臺上，軟件系統(tǒng)要完成的基本控制流程如下：（見圖2）

這樣在底層軟件主要應實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡的收發(fā)控制。該型號的電動公交車CAN網(wǎng)絡協(xié)議報文定義符合sae j1939協(xié)議[6，7]，其具體的報文結構定義如下所示：

由圖3可見其所有報文由擴展幀格式給出，根據(jù)CAN通訊協(xié)議規(guī)范并結合MC9S12XEP100使用手冊[8，9]中所提供的CAN0及CAN4模塊應用方法，實現(xiàn)了相應的收發(fā)程序，先是在接受部分對擴展幀進行處理：

而對于所需發(fā)送的內容，程序主要對發(fā)送緩沖區(qū)進行了控制：

以上代碼實現(xiàn)后，即可進一步完成應用層的編程。應用層主要實現(xiàn)功能是對接收的數(shù)據(jù)的解析及控制指令的發(fā)送，部分代碼示意如下：

首先是報文解析的處理

發(fā)送信息的程序舉例如下：

這樣通過軟件設計逐步實現(xiàn)前文所述控制邏輯，完成基本的控制系統(tǒng)。

3 實驗環(huán)境及實驗結果展示

本文所搭建的實驗環(huán)境直接在該型號的電動公交車上以實車實驗的方式實現(xiàn)。如圖4左圖所示，通過將純電動公交車驅動輪支離地面，避免實驗過程中程序錯誤導致的可能損害。而MC9S12XEP100汽車電子開發(fā)平臺經(jīng)外圍輸入輸出電路擴展后，與原車的控制箱中接插件的接口相連，如圖4右圖所示。

在上圖所示的實驗環(huán)境中對所設計的基本控制系統(tǒng)進行了控制流程的實驗驗證。當程序開始運行后，利用CAN總線數(shù)據(jù)采集卡將實驗中各控制模塊的通訊信息進行采集，其部分結果如圖5所示意。

這樣通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得到，在131.7844秒到132.4645秒這0.6801秒中，驅動系統(tǒng)在驅動力矩為244 n·m的條件下，轉速由293 rpm升至336 rpm，因此可得其等效轉動慣量為36.8524kg·m2，然后通過多次采樣取平均，估計其等效轉動慣量為33.4488 kg·m2，這為進一步設計合理的驅動控制策略提供了基礎。

4 結論

隨著電動汽車的發(fā)展，研究者需要利用多種手段對電動車的驅動控制進行實驗研究。本文根據(jù)項目需要，利用容易獲得的現(xiàn)有資源，以較為經(jīng)濟的手段完成了一個純電動公交車的整車控制實驗系統(tǒng)，隨后通過該實驗系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)近似計算了動力傳動系統(tǒng)的等效轉動慣量，這可以為以后的整車控制策略優(yōu)化提供參考，目前我們正在進一步完善該系統(tǒng)，以便最終在此基礎上實現(xiàn)控制效果更佳的整車控制策略。

參考文獻：

[1]張翔.純電動汽車整車控制器進展[J].汽車電器，2011（02）：1-4.

[2]趙軒.純電動客車動力總成控制策略研究[D].長安：長安大學，2012.

[3]周明珂.電動汽車增程器VCU硬件在環(huán)仿真平臺的研究與開發(fā)[D].中國計量學院，2012.

[4]余勝.純電動客車整車控制器硬件在環(huán)實驗平臺的研究與開發(fā)[D].西南交通大學，2014.

基金：張家港企業(yè)質量提升工程培育項目

作者簡介：張鵬（1974-），男，湖南祁陽人，博士，講師，研究方向：汽車電子。