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纯电|基于CCP协议的纯电动车整车控制器标定研究


作者 |汪春华
来源 |EDC电驱未来
本文中设计了基于控制器局域网标定协议（CAN calibration protocol ， CCP）的纯电动车VCU标定系统 ， 研究了核心控制策略 ， 针对控制策略利用CAN总线快速传输数据的特性 ， 对VCU进行有效的监控和标定 ， 验证了VCU的各项性能 。
1 CCP协议1.1 通信方式
CCP是基于CAN的应用层协议 ， CAN总线通信速率最高为1 Mbps ， 且每帧报文可缓存8个字节数据 ， 故通过CAN总线传输数据实时性好 。 采用主从通信模式 ， 上位机标定工具作为主设备 ， 可以连接多个控制器从设备 。 但任意时刻 ， 只允许一个从设备与主设备进行通信 ， 需要断开与当前控制器的连接 ， 才能建立与其他控制器的通信 。 基于该CCP协议可随机读取控制器中 RAM和 ROM数据 ， 进行FLASH编程来测量和标定数据 。
1.2 消息对象
使用命令接收对象CRO（command receive object）和数据发送对象 DTO（data transmit object）两条报文完成信息交互 。 CRO报文用于上位机向控制器传输命令 ， DTO报文用于控制器反馈给上位机应答数据 。 控制器接收CRO后 ， 会响应DTO报文 。 根据ID不同可将DTO分为3类：ID＝255的CRM（command return message）是 VCU反馈给上位机CRO命令的执行情况；ID＝254是VCU检测到内部发生错误时 ， 向上位机报告其运行状态 ， 并请求暂停当前任务以处理错误；ID＝0－253用在DAQ模式（data acquisition command）中 ， 由从设备组织周期性向主设备发送 。
1.3 工作模式
CCP协议规定了查询（Polling）和数据获取（data acquisition ， DAQ）命令两种工作模式 。 Polling模式是上位机发送CRO命令 ， VCU接收该命令后再反馈 ， 两者之间不断交互实现数据交换 ， 实现简单、占用资源小 ， 但效率较低 。 DAQ模式不需要请求 ， VCU自主按照一定周期向CANape上传数据 ， 通信效率高 ， 但过程复杂 ， 且数据较多时会占用较大的空间 。
2 整车控制器的控制策略
VCU作为整车的核心主控制器 ， 通过采集加速踏板行程等信号并由总线与控制器进行信息交互 ， 来处理接收的信息以判断整车状态 ， 并输出指令协调各控制器 ， 实现整车的加电、断电、挡位切换、驾驶驱动、能量回馈和故障处理等功能 。
2.1 整车加电、断电策略
只要出现断电重新连接电源、钥匙切换至非OFF挡、通信网络上检测到CAN信号任意一种情况 ， 就执行低压加电策略进行自检 。 未处于高压电时 ， 检测到OFF挡或无网络管理报文 ， 才允许进入低压断电处理 。
电池管理系统和VCU共同控制高压继电器 ， 以满足高压负载的加电、断电需求 ， 同时通过高压连接互锁确认高压插件的可靠连接 。 低压加电成功的前提下 ， 检测到ON挡、插枪充电请求、DC／DC请求等高压连接需求后 ， 执行高压加电流程 。 检测到钥匙关闭、充电完成 ， 执行高压断电 ， 然后执行主动放电 ， 放电结束后进入休眠状态 。
2.2 挡位切换策略
当钥匙处于ON挡时 ， 检测由挡位执行器发出的硬线信号 。 若请求挡位和当前目标挡位相同 ， 表明不需要切换挡位；若不同 ， 则根据制动踏板、车速和挡位等条件进行换挡判断 ， 解析得到当前挡位信号 ， 并将其发送至其他控制器 。
2.3 驾驶驱动策略
通过牵引电机逆变器将锂离子电池的直流电转换为交流电 ， 并用该交流电操作牵引电机以产生牵引力 。 综合考虑加速踏板行程、制动踏板行程、车速（或电机转速）、电池状态、电机状态、挡位、转矩限制信号 ， 根据整车设计要求的踏板软硬属性要求制定的比例图计算得出目标转矩命令请求［5］ ， 通过该信号驱动电机输出转矩 ， 通过模式指令控制电机旋转方向 。
若检测到加速踏板和制动踏板信号同时有效 ， 则制动功能优先 ， 仅响应制动请求 。 若判断车辆充电连接线为连接状态 ， 则禁止车辆驱动 。 一旦触发高压断电流程 ， 无论条件是否满足 ， 均须快速将转矩降到0 。


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