新能源汽车动力系统控制技术

新能源汽车动力系统控制技术第一页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术新能源汽车分类及构型介绍01纯电动汽车控制技术02控制系统开发管理流程04电控系统故障诊断05动力电池及其管理系统介绍（实操）06混动汽车控制技术03电机及整车控制系统介绍（实操）072第二页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术控制系统开发管理流程04开发管理流程概述04-01需求管理系统04-02变更管理系统04-03配置管理系统04-043第三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述控制系统开发流程4第四页，共153页。5第五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述控制系统架构6第六页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述控制系统开发流程7第七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述控制系统架构8第八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述单元测试及MIL测试9第九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述SIL及PIL测试10第十页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述控制系统开发流程11第十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍测试中需要使用的几种典型路况12第十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍13第十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍14第十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍15第十五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍16第十六页，共153页。控制系统开发管理流程介绍17第十七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍美国CAFE/欧洲NEDC/日本JC08油耗测试相关数据对比

测试时间

(单位s)平均车速

(单位km/h)最高车速

(单位km/h)最大加速度

(单位kmh/s)美国SFTP(郊区)76677.496.45.3美国FTP(市区)137531.791.35.3NEDC(欧洲)118133.674.63.9JC08120424.550.76.118第十八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍基于模型的软件开发（MBD:ModelBasedDesign）项目繁多各种类型产品，各种产品平台产品种类不断增加方案多样每种产品多种配置方案配置方案定期更新开发周期短产品更新换代快项目从立项到结束时间短系统复杂产品功能越来越齐全产品性能提高系统越来越复杂19第十九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍MATLAB与C比较优点图形化设计简洁明了，便于交流，便于维护升级测试验证测试简便快捷，可以及早纠错，改善开发过程代码自动生成开发效率高，代码质量高，不易出错文档自动化提高工作效率，方便交流及维护，改善开发过程20第二十页，共153页。控制系统开发管理流程介绍V流程使用工具交付物控制需求分析MicrosoftOffice开发需求文档控制系统定义与设计MicrosoftOffice系统定义与设计文档策略模型开发Simulink、Stateflow控制模型模块单元单元测试ModelAdvisor、DesignVerifier、VerificationandValidation单元测试报告模型集成Simulink、Stateflow控制策略模型MIL测试SimscapeMIL测试报告自动代码生成MATLABCoder、EmbeddedCoder控制策略代码SIL测试MATLAB、SimulinkSIL测试报告HIL测试Dspace/ETASRT/LabviewRTHIL测试报告台架匹配标定测试CANoe、CANape/INCA/Vision台架标定测试报告装车标定测试CANoe、CANape/INCA/Vision整车标定测试报告21第二十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍目前各行业控制系统开发的范例康明斯(Cummins)22第二十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍美国康明斯(Cummins)软件开发工作减少80%测试工作减少了50%提升了测试覆盖程度提升了产品质量减少了开发支出23第二十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍24第二十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍戴姆勒(DAIMLER)25第二十五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍26第二十六页，共153页。控制系统开发管理流程介绍27第二十七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍28第二十八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍29第二十九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍丰田(TOYOTA)30第三十页，共153页。控制系统开发管理流程介绍31第三十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍32第三十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍33第三十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍福特(Ford)34第三十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍35第三十五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍德尔福(DELPHI)36第三十六页，共153页。控制系统开发管理流程介绍37第三十七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍38第三十八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍北汽39第三十九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍40第四十页，共153页。控制系统开发管理流程介绍奇瑞41第四十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍42第四十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍43第四十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍44第四十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍柯世达-华阳45第四十五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍46第四十六页，共153页。控制系统开发管理流程介绍47第四十七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述电子产品/系统开发管理平台：包括需求管理平台（RationalDOORs）、需求缺陷变更管理平台（RationalChange）和软件配置管理平台（RationalSynergy），这些管理平台是当今汽车行业在开发阶段流行推广应用的平台管理软件。RationalDOORs：是做需求管理的时候需要的产品，主要用于定制和管理项目中的各种需求，可以与Change和Synergy工具无缝集成。RationalChange：是做变更管理的时候需要的产品，主要用于定制和管理项目中的各种工作流程以及变更流程。RationalSynergy：是做配置管理的时候需要的产品，主要用于项目的代码和数据的管理。48第四十八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述49第四十九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍控制系统开发管理流程概述50第五十页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术控制系统开发管理流程04开发管理流程概述04-01需求管理系统04-02变更管理系统04-03配置管理系统04-0451第五十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍需求管理系统52第五十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍需求管理系统在需求阶段发现错误与在维护阶段发现错误的成本比是200:156%的漏洞源于需求阶段的错误53第五十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍需求管理系统54第五十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍需求管理系统需求要确保可跟踪同时要确保需求的一致性55第五十五页，共153页。控制系统开发管理流程介绍需求管理系统56第五十六页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术控制系统开发管理流程04开发管理流程概述04-01需求管理系统04-02变更管理系统04-03配置管理系统04-0457第五十七页，共153页。控制系统开发管理流程介绍变更管理系统58第五十八页，共153页。控制系统开发管理流程介绍变更管理系统59第五十九页，共153页。控制系统开发管理流程介绍变更管理系统60第六十页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术控制系统开发管理流程04开发管理流程概述04-01需求管理系统04-02变更管理系统04-03配置管理系统04-0461第六十一页，共153页。控制系统开发管理流程介绍配置管理系统配置管理(configurationManagement)是通过对在产品生命周期的不同的时间点上的产品配置项进行标识，并对这些标识的产品配置项的更改进行系统控制，从而保持产品完整性、一致性和可溯性的过程。完整的CM工具包括变更跟踪、版本管理、配置、内部版本管理、产品发布管理62第六十二页，共153页。控制系统开发管理流程介绍配置管理系统63第六十三页，共153页。控制系统开发管理流程介绍配置管理系统64第六十四页，共153页。控制系统开发管理流程介绍配置管理系统65第六十五页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术新能源汽车分类及构型介绍01纯电动汽车控制技术02控制系统开发管理流程04电控系统故障诊断05动力电池及其管理系统介绍（实操）06混动汽车控制技术03电机及整车控制系统介绍（实操）0766第六十六页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术电控系统故障诊断05故障诊断概述05-01电池故障诊断05-02电机故障诊断05-03整车故障诊断05-0467第六十七页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述车辆的诊断主要用来进行：功能监控错误检测记录、存储故障信息读取数据程序刷写更新等等……68第六十八页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述69第六十九页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述客户端(Client)发送诊断请求，如诊断仪（Tester）服务器端(Server)响应诊断请求，车辆上的ECU远程客户端/服务器端(RemoteClient/Server)与客户端/服务器端不在一个网段，中间通过网关转发信号70第七十页，共153页。电控系统故障诊断协议数据单元(PDU)一组数据和信息的组合，包含发送方和接收方之间传递的数据和信息。包括：协议控制信息(PCI)和数据(Data)单针传输数据长度<6/7字节报文类型：单帧(SF)多针传输数据长度<6/7字节，最多允许4095个字节报文类型：第一帧(FF)：传输的开始流控制帧(FC)：报文流控制连续帧(CF)：传输数据71第七十一页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述源地址：发送节点地址目标地址：接收节点地址物理通信(1:1)采用物理寻址的方式通信，客户端与服务器1对1的诊断通讯功能通信(1:N)采用功能寻址的方式通信，客户端向多个服务器发送统一功能的诊断通讯72第七十二页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述相关诊断规范ISO14230KWP2000，K线(串行传输，最大通信速率10.4Kbps)ISO14229-1UDS，只定义诊断服务，不涉及网络及实现ISO15765基于CAN网络的诊断协议，目前主流CAN网络(串行传输，最大通信速率1Mbps)定义了网络传输层(Part2)73第七十三页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述OBD——On-BoardDiagnostics第一代OBD(OBD-I)美国加州环保局(CARB)1985年立法，1988年开始实施诊断要求针对硬件失效诊断主要零部件包括氧传感器、EGR、供油系统和EMS没有同意的故障码和通讯协议第二代OBD(OBD-II)美国加州环保局1989年立法扩大了诊断零部件范围增加了对系统的诊断要求，如催化器失效、失火、蒸汽泄漏等建立了标准化故障码和通讯协议74第七十四页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述K线75第七十五页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述CAN网络76第七十六页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述基于K线与基于CAN网络的区别77第七十七页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述78第七十八页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述79第七十九页，共153页。电控系统故障诊断诊断服务ISO15031-580第八十页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述网络层功能发送方与接收方的数据传递保证数据传输的可靠性多包数据传输：打包解包、同步定时、流控制以及错误处理应用层数据——CAN数据帧网络层协议PDU定义单帧/多帧报文传输定时处理81第八十一页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述82第八十二页，共153页。电控系统故障诊断各功能单元诊断服务诊断和通讯管理功能单元数据传输功能单元传输储存的数据功能单元输入输出控制功能单元远程激活例程功能单元上传下载功能单元83第八十三页，共153页。电控系统故障诊断应用层协议A_SDU应用层服务数据单元SA,TA,TA_type[,RA][,parameter,…]A_PCI应用层协议控制信息A_PCI(SI):ServiceID(Request和PositiveResponse)A_PCI(NR_SI,SI):NegativeServiceIDA_PDU应用层协议数据单元SA,TA,TA_type[,RA],A_DataA_Data=A_PCI+[parameter,…]A_PDU=A_PCI+A_SDU84第八十四页，共153页。电控系统故障诊断服务标识符SI85第八十五页，共153页。电控系统故障诊断否定响应吗NRC最常见的否定响应码如下表86第八十六页，共153页。电控系统故障诊断带子功能参数的请求消息的响应物理寻址方式87第八十七页，共153页。电控系统故障诊断带子功能参数的请求消息的响应功能寻址方式88第八十八页，共153页。电控系统故障诊断不带子功能参数的请求消息的响应物理寻址方式89第八十九页，共153页。电控系统故障诊断不带子功能参数的请求消息的响应功能寻址方式90第九十页，共153页。电控系统故障诊断代码应答流程91第九十一页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述统一的诊断服务ISO14229-192第九十二页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述诊断与通信管理ISO14229-193第九十三页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述DiagnosticSessionControl(0x10)服务诊断会话模式状态转移94第九十四页，共153页。电控系统故障诊断故障诊断概述DiagnosticSessionControl(0x10)服务DiagnosticSessionType子功能模式95第九十五页，共153页。电控系统故障诊断DiagnosticSessionControl(0x10)服务不同会话模式所允许的诊断服务96第九十六页，共153页。电控系统故障诊断SecurityAccess(0x27)服务子功能securityAccessType97第九十七页，共153页。电控系统故障诊断CommunicationControl(0x28)服务子功能ControlType98第九十八页，共153页。电控系统故障诊断LinkControl(0x87)服务子功能LinkControlType99第九十九页，共153页。电控系统故障诊断诊断和通信管理ECUReset(0x11)服务请求ECU复位AccessTimingParameter(0x83)服务读取和修改通信链路的定时参数SecuredDataTransmission(0x84)服务保护数据传输免遭第三方攻击，通过ISO15764安全保护子层实现ControlDTCSetting(0x85)服务停止或恢复诊断故障码的设置ResponseOnEvent(0x86)服务启动或停止服务器中某特定事件触发的响应100第一百页，共153页。电控系统故障诊断数据传输功能单元101第一百零一页，共153页。电控系统故障诊断数据传输功能单元ReadDataByIdentifier(0x22)服务数据标识符DID(DataIdentifier)ReadMemoryByAddress(0x23)服务客户端读取服务器中指定的内存数据DynamicallyDefineDataIdentifier(0x2C)服务通过现有的DID或存储器地址定义新的DID102第一百零二页，共153页。电控系统故障诊断传输存储的数据功能单元ReadDTCInfomation(0x19)服务ClearDiagnosticInformation(0x141)服务DTC——DiagnosticTroubleCodeJ1939-73DTCFormatISO14229-1,ISO15031-6DTCFormat103第一百零三页，共153页。电控系统故障诊断传输存储的数据DTC的状态(DTCStatus)104第一百零四页，共153页。电控系统故障诊断105第一百零五页，共153页。电控系统故障诊断诊断故障码老化计数器106第一百零六页，共153页。电控系统故障诊断传输存储的数据ISO15031-6DTC格式描述107第一百零七页，共153页。电控系统故障诊断传输存储的数据ClearDiagnosticInformation(0x14)服务ReadDTCInformation(0x19)服务108第一百零八页，共153页。电控系统故障诊断传输存储的数据109第一百零九页，共153页。电控系统故障诊断输入输出控制功能单元InputOutputControlByIdentifier(0x2F)服务用于控制电子系统的输出(执行器)例程控制功能单元RoutineControl(0x31)服务远程请求启动/停止某个例程或请求例程的执行结果上传下载功能单元RequestDownload(0x34)服务RequestUpload(0x35)服务TransferData(0x36)服务RequestTransferExit(0x37)服务110第一百一十页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术电控系统故障诊断05故障诊断概述05-01电池控制系统故障诊断05-02电机控制系统故障诊断05-03整车控制系统故障诊断05-04111第一百一十一页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断动力电池的故障失效模式112第一百一十二页，共153页。电控系统故障诊断113第一百一十三页，共153页。电控系统故障诊断114第一百一十四页，共153页。电控系统故障诊断115第一百一十五页，共153页。电控系统故障诊断116第一百一十六页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断117第一百一十七页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断118第一百一十八页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断119第一百一十九页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断动力电池故障高压绝缘偏低报警电池组总电压偏低报警温度检测硬件故障高压绝缘过低报警电池组总电压过低报警电池组充电电流偏高报警绝缘检测模块故障电池组总电压偏高报警电池组充电电流过高报警高压互锁报警电池组总电压过高报警电池组放电电流偏高报警电池外接充电通讯故障总电压检测硬件故障电池组放电电流过高报警电池外接充电硬件故障电池组温度偏低报警电流检测硬件故障单体电压偏低报警电池组温度过低报警电池SOC偏低报警单体电压过低报警电池组温度偏高报警电池SOC过低报警单体电压偏高报警电池组温度过高报警BMS内部通讯故障单体电压过高报警电池温度差异偏大报警BMS供电电压低单体电压检测硬件故障电池温度差异过大报警120第一百二十页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断绝缘检测电池电机其它高压部件高压母线+高压母线-12V蓄电池+-绝缘检测模块车身地121第一百二十一页，共153页。电控系统故障诊断绝缘检测无源接地检测原理图

有源接地检测原理图122第一百二十二页，共153页。电控系统故障诊断高压互锁电池系统高压接插件高压互锁维修开关高压互锁低压接插件整车高压系统高压接插件高压互锁123第一百二十三页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断故障内容故障等级故障状态采取措施如单体电压偏低、偏高，总电压偏低、偏高，温度偏低、偏高，绝缘偏低，SOC偏低等3级故障一般故障限功率(限制充电功率、限制放电功率等)如单体电压过低、过高，总电压过低、过高，温度过低、过高，绝缘过低，SOC过低等2级故障(次高级)严重故障请求断高压（不允许充电or不允许放电or车辆跛行or断高压）如高压互锁报警，电压检测硬件故障，温度检测硬件故障，BMS内部通讯故障等1级故障(最高级)危险故障紧急断高压（电池主动切断供电）124第一百二十四页，共153页。电控系统故障诊断电池故障诊断主要开发内容BMS硬件底层软件故障检测（电流、电压、温度等）故障处理（限功率、紧急下电等）诊断服务接口（I/O控制、读故障码、会话控制等）125第一百二十五页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术电控系统故障诊断05故障诊断概述05-01电池控制系统故障诊断05-02电机控制系统故障诊断05-03整车控制系统故障诊断05-04126第一百二十六页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断127第一百二十七页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断128第一百二十八页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断129第一百二十九页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断130第一百三十页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断电机故障电机过流偏大电机电流过大IGBT短路故障电机直流母线电压偏高电机直流母线电压过高电机角度传感器信号故障电机直流母线电压偏低电机直流母线电压过低电流传感器故障IGBT温度偏高IGBT温度过高电机失速电机本体温度偏高电机本体温度过高电机高压互锁报警电机逆变器温度偏高电机逆变器温度过高电机控制板欠压12V供电电压过高12V供电电压过低电机驱动板欠压131第一百三十一页，共153页。电控系统故障诊断IGBT132第一百三十二页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断故障内容故障等级故障状态故障处理方式如电机电流偏大，直流母线电压偏低，IGBT温度偏高，电机本体温度偏高，逆变器温度偏高等3级故障一般故障限功率20%-50%(限制发电功率、限制驱动功率等)如电机电流过大，直流母线电压过低，IGBT过高，电机本体温度过高，逆变器温度过高等2级故障（次高级）严重故障限功率50%-80%(限制发电功率、限制驱动功率等)如IGBT短路故障，电机失速，电机高压互锁，传感器故障等1级故障（最高级）危险故障紧急断高压、停机133第一百三十三页，共153页。电控系统故障诊断电机故障诊断PCU硬件底层软件故障检测（转速、电流、电压、温度等）故障处理（限功率运行、紧急下电、停机等）诊断服务接口（I/O控制、读故障码、会话控制等）134第一百三十四页，共153页。新能源汽车动力系统控制技术电控系统故障诊断05故障诊断概述05-01电池控制系统故障诊断05-02电机控制系统故障诊断05-03整车控制系统故障诊断05-04135第一百三十五页，共153页。电控系统故障