谈谈车辆系统的启动与停止控制(上)
Matlab只是一个工具，真正重要的东西是在脑子里面形成的想法和控制策略。
对混合动力车辆而言，系统的启动(上电)与停止(下电)是十分重要的控制。因为，无论是行驶控制、模式切换、动力分配、能量管理、附件管理还是热管理，车辆系统的启动与停止控制都是前提，车辆所有必要的控制器(ECU)首先要被唤醒处于工作状态且无故障的情况下，车辆才被允许行驶，进而才有后续一系列复杂控制的实施。那么，“车辆系统启动与停止控制”通常的场景是怎样的呢？我们首先来看看车辆系统启动的通常场景：场景1：驾驶员踩刹车踏板，通过Start-Stop(一键启动功能)按钮来一键启动车辆；场景2：驾驶员踩刹车踏板，通过钥匙转动过程中位置的变化来启动车辆。对于以上车辆系统启动的2个基本场景，虽然实现车辆系统启动的物理方式不同，但结果是一样的，即都能实现车辆启动；同时，不同物理方式启动车辆经历的中间过程原理也是一样的，即车辆从OFF(熄火)→ ACC(附件电源)→ ON(低压启动自检并为高压准备)→ START(行驶许可)的过程。笔者用2张简单易懂的图来概括车辆系统启动时上述2个典型场景的共性特征。电源状态的迁移(驾驶员无启动意愿)：
踩刹车 + 按钮操作(驾驶员有启动意愿)：
接下来，我们再来看看车辆系统停止的通常场景：场景1：车辆已处于静止状态，驾驶员通过Start-Stop(一键启动功能)按钮来停止车辆；场景2：车辆已处于运行状态，驾驶员通过强制OFF操作来停止车辆。对于车辆系统停止的场景2，下图可以清晰的表达出驾驶员强制OFF操作的状态迁移设想。
对于以上车辆系统停止的2个基本场景，本质为车辆系统启动的逆过程。特别是场景2，也可以由驾驶员提出强制下电使车辆停止的要求，那么对于这一点，需要在软件设计的前期即需求阶段进行提出，从目前来看，能真正提出这一点需求并能适应各种复杂场景的并不多。因此，综合以上各种场景的描述，混合动力“车辆系统启动与停止控制”的总体要求：在整合车辆各系统信息基础上进行电动动力传动系统的运转许可以及DC/DC ON/OFF操作、同时需要对行驶许可进行综合判断。总体要求的分解：根据驾驶员按钮或者钥匙的操作，进行车辆系统的启动与停止；需要保证“车辆系统启动与停止控制”过程的安全性；车辆系统的启动与停止需要与防盗功能匹配。那么，在总的要求定下来之后，混合动力系统各控制器如何分担“车辆系统启动与停止控制”的总要求是一个值得思考的课题。笔者抛砖引玉，尝试着用下面的表格去定义，希望可以给大家带来一些启示和思考。各控制器功能分配构想各控制器功能分担构想智能系统(SCU)发动机控制器(EMS)整车控制器(VCU)电动动力传动系统各控制器(PT_ECU，比如：电机控制器/减速器控制器等)电池控制器(BMS)车辆系统的启动/停止一键启动按钮或钥匙位置操作判断√电源管理√转向锁控制√电动动力传动系统运转许可判断√DC/DC的ON/OF判断√行驶许可/不许可判断√电动动力传动系统准备状态判断√√防盗功能基本防盗核对√√√电动动力传动系统各ECU与整车控制器间信息核对√√√这个表格整理出来很不容易，整体的思路：需要定义哪些功能？这些功能是否有子功能？哪些控制器需要与这些功能进行对应？基于这些思考，笔者将需要分担的功能主要分为2个：车辆系统的启动与停止、防盗功能；对应的子功能如表格所示，不一定完全覆盖，但也是笔者绞尽脑汁后思考的结果，那么对于这么多控制器，我们重点需要关注整车控制器(VCU)承担的功能，如蓝色字体所示，主要包括：电动动力传动系统运转许可判断DC/DC ON/OFF判断驱动许可/不许可判断防盗信息的验证匹配以上4点也是“车辆系统启动与停止控制”总体要求的核心部分。通过以上分析，笔者在正式搭建软件模型之前，站在整车层面的角度，先尝试着提出一些具体的软件需求，即将脑子里面形成的想法写出来，不一定全对，仅供大家参考：需求1：运转许可没有驾驶员踩刹车踏板、扭动钥匙或按下一键启动按钮信号时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；若档位在P/N(驻车挡/空挡)挡以外时，当驾驶员进行车辆系统启动操作时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；没有高压系统准备完成OK的信息时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；若有可能导致危害事件的部品故障时，且车辆处于静止状态下，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；……需求2：行驶许可:要求DC/DC 处于ON的状态；若电池SOC在规定值(可根据实际标定)以下，不向电动动力传动系统发出行驶许可指令；……需求3：停止要求若驾驶员有明确的停止操作(车辆静止条件下)时，车辆系统能够响应并安全停止；若驾驶员有明确的强制停止操作(车辆运行条件下)时，车辆系统能够响应并安全停止；……需求4：防盗认证若各ECU信息不匹配，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；若各ECU信息不匹配，需要停止发动机点火以及燃油喷射指令；……需求5：功能安全若有可能导致危害事件的部件故障时，且车辆处于运行状态下，通过降级处理方式让车辆安全停车或进入安全状态，比如跛行模式(Limp Home)；……需求6：其他从驾驶员的IG OFF操作到系统各ECU停止工作进行休眠状态期间，要求DC/DC ON；对于驾驶员的启动操作，车辆系统需要在规定的时间内完成启动；……需求7：对于EV(纯电驱动)/PHEV(插电式混动)：若充电插头与充电桩不匹配，不向电动动力传动系统发出运转许可指令；……以上从多个角度定义了系统启动与停止的需求，然后笔者将以上的想法进行汇总，再整理成为表格，如下表所示：系统的启动与停止控制软件需求汇总软件需求分类软件详细需求运转许可没有驾驶员踩刹车踏板、扭动钥匙或按下一键启动按钮信号时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令若档位在P/N(驻车挡/空挡)挡以外时，当驾驶员进行车辆系统启动操作时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令没有高压系统准备完成OK的信息时，不向电动动力传动系统发出运转许可指令若有可能导致危害事件的部品故障时，且车辆处于静止状态，不向电动动力传动系统发出运转许可指令行驶许可要求DC/DC 处于ON的状态若电池SOC在规定值(可根据实际标定)以下，不向电动动力传动系统发出行驶许可指令停止要求若驾驶员有明确的停止操作(车辆静止条件下)时，车辆系统能够响应并安全停止若驾驶员有明确的强制停止操作(车辆运行条件下)时，车辆系统能够响应并安全停止防盗认证若各ECU信息不匹配，不向电动动力传动系统发出运转许可指令若各ECU信息不匹配，需要停止发动机点火以及燃油喷射指令功能安全若有可能导致危害事件的部品故障时，且车辆处于运行状态，需要通过降级处理方式让车辆安全停车或进入安全状态，比如跛行模式(Limp Home)其他从驾驶员的IG OFF操作到系统各ECU停止工作进行休眠状态期间，要求DC/DC ON对于驾驶员的启动操作，车辆系统需要在规定的时间内完成启动对于EV(纯电驱动)/PHEV(插电式混动)若充电插头与充电桩不匹配，不向电动动力传动系统发出运转许可指令….….~以上为笔者本次分享的内容，暂时想到这么多，也全是干货，希望大家积极补充，因为思考的过程也是自我提升的过程，脑子里形成的想法才是最重要的~下次根据脑子里的想法(需求)，搭建“车辆系统启动与停止”的控制算法并进行仿真验证。未完待续！图文转自：新能源汽车电控技术图文转自：新能源汽车电控技术；本文已获原作者授权转载。