实例讲解电动汽车故障限功限速控制策略及Simulink建模方法
电动汽车出现转向系统、制动系统及其他对车辆行车产生一定风险的故障，整车控制器判定为二级故障，功率限制为正常状态的50%，车速限制至20km/h。当车辆进入二级故障后，VCU需要根据故障处理机制进行限功限速控制。有关故障分级处理策略的详细内容，在之前发布的《实例讲解电动汽车故障限功限速策略及Simulink建模方法》中有详细介绍。本文介绍整车二级故障的限功限速控制策略及Simulink建模方法。
目录
一、二级故障限功限速控制策略
1、二级故障进入跛行模式条件
2、限功率50%转换为限扭矩
3、跛行模式限速控制
二、二级故障限功限速控制Simulink建模
1、二级故障进入跛行模式条件Simulink建模
2、限功率50%转换为限扭矩Simulink建模
3、跛行模式限速控制Simulink建模
4、完整故障限功限速策略模型
三、总结
一、二级故障限功限速控制策略
当VCU判定整车二级故障时，应进入跛行模式，进行限功限速控制。
1、二级故障进入跛行模式条件
当车辆同时满足Ready状态&&档位为D挡或R挡&&当前MCU允许输出功率大于10kW&&整车二级故障，车辆进入跛行模式
2、限功率50%转换为限扭矩
在《实例讲解电动汽车故障限功限速策略及Simulink建模方法》介绍中，最后在综合判断各项条件后得到一个MCU允许输出最大功率和MCU允许输入最大功率。但是在整车驱动控制中，最终要输出的控制指令是电机需求扭矩，因此需要把功率限制条件转换为扭矩限制条件。
1）电机本身特性导致的扭矩限制值
以采集的电机输入电压值及电机转速值作为输入值，按照测试得到的电机扭矩MAP，输出当前扭矩限制值。
2）限功导致的扭矩限制值
以计算得到的MCU允许输出最大功率为输入量，按照公式 T=9550P/n，计算得到由限功导致的扭矩限制值
3）以上计算的扭矩限制值取小者作为最终的扭矩限制值
3、跛行模式限速控制
以计算的到的最终扭矩限制值作为输入基准扭矩，根据档位，加速踏板，当前车速、加速度变化、限速条件等条件最终输出车辆的需求扭矩。
驱动扭矩控制及限速控制复用之前发布的《电动汽车驱动扭矩控制策略及Simulink建模方法》及《实例讲解电动汽车车速控制策略及Simulink建模方法》中控制方法，修改相关参数，并进行仿真测试验证，可以得到最终的限功限速需求扭矩控制模型。
二、二级故障限功限速控制Simulink建模
1、二级故障进入跛行模式条件Simulink建模
1）输入信号
Ready_St：Ready状态
ActGear_St：档位状态
MCUOutAllowPwr_W：MCU允许输出功率
VDIAG_FltLvl：整车故障等级
2）输出信号
Limp_Mode：跛行模式
3）控制逻辑
同时满足Ready_St=1，ActGear_St=1或3，MCUOutAllowPwr_W≥10000，VDIAG_FltLvl=2，判断进入跛行模式
4）模型搭建
2、限功率50%转换为限扭矩Simulink建模
1）输入信号
MCU_DCGVolt：电机控制器输入直流电压
MCU_MotoSpd：电机当前转速
VEM_MCUOutLmtPwr_W：能量管理模块计算的MCU允许输出最大功率
2）输出信号
MaxMotoTrq：电机最大允许输出扭矩
3）控制逻辑
a、根据输入的MCU_DCGVolt及VEM_MCUOutLmtPwr_W，通过扭矩MAP转换得到电机特性限制扭矩值；
b、根据输入的VEM_MCUOutLmtPwr_W通过公式计算得到限制的扭矩值，另外为了避免电机转速为0时，作为被除数错误，设定当电机转速不大于1时按照1计算。
4）Simulink模型
3、跛行模式限速控制Simulink建模
1）输入信号
Limp_Mode：跛行模式标志位
MaxMotoTrq：电机最大扭矩输出值
AP_Pc：油门踏板开度值
VehSpd_kph：当前车速
ActGear_St：实际档位状态
BP_St：制动踏板状态
2）输出信号
Limp_Trq：跛行模式需求扭矩
3）控制逻辑
a、以电机最大扭矩输出值为基准扭矩
b、以油门踏板和当前车速作为输入条件，得到一个电机需求扭矩系数，借用之前发布的《电动汽车驱动扭矩控制策略及Simulink建模方法》中扭矩搭控制模块
c、根据当前车速，判断进入限速模式，本策略设定当车速大于12km/h后，进入限速模式，随车速增加输出一个小于1的逐渐减小的系数
d、根据当前档位值，R挡输出-1，非R挡输出1
e、以上计算数值相乘得到跛行需求扭矩值
f、在计算得到的跛行需求扭矩值后增加扭矩变化斜率限制模块，比如设置，斜率增加速率100Nm/s
g、设置制动优先模块，当检测到制动踏板信号有效，输出的需求扭矩值为0，制动踏板信号无效时，输出以上计算的需求扭矩值
h、可以参考之前发布的《实例讲解使用Matlab_Simulink整车模型进行车速控制策略仿真测试验证方法》，进行仿真测试优化参数
4）Simulink模型
4、完整故障限功限速策略模型
三、总结
本文介绍了一种整车二级故障限功限速控制策略，并介绍了其Simulink模型搭建方法，在模型搭建过程中借用了之前驱动控制及限速模块中的模型，并对参数进行修改，采用Matlab_Simulink整车模型进行仿真测试优化。在VCU应用层开发中，如果有相似的控制模块，可以将模块控制搭建模型标准化，可复用化，借此可以减少工作量及建模过程中出现的问题。希望能给相关技术人员带来一些参考和帮助。