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電動車動力系統控制策略介紹
2010 / 03 / 11
車輛中心 研發處/電動車與系統驗證工程專案 陳建安
近年來在節能減碳的環保意識及油價持續高漲的局勢下，電動車輛已是非常熱門的議題。然而電動汽車其動力系統的組成與傳統車輛有所差異，因此除了擁有較佳的動力系統組件及匹配外，更需有良好的控制策略使得其擁有良好動態性能，其次還需考慮到其失效下所對應的策略及具有故障診斷、容錯…等功能。圖一所示為動力系統驅動架構圖。
在電動車動力系統控制性能要求上，一般大眾皆著重於動態性能是否能達到整車性能指標為主(加速、爬坡能力及續航里程等)，然而在完整的控制策略設計下，除了需滿足基本的性能要求外，還需考量系統因功能失效時所對應的策略及具有故障診斷之功能。假設從車輛啟動控制流程開始論述，首先不僅需經過鑰匙開關位置、檔位位置確認外，其次亦需對動力電池之狀態(電壓、電流、溫度及殘電量)及其他子系統狀態做確定，待完成啟動流程後，再依駕駛者的操作模式(加速、煞車)及外部環境判別(爬坡、下坡及輕重載)來針對馬達控制單元(MCU)下達控制命令，然而上述控制流程皆是建構在系統功能及狀況正常運行下的流程運作。但車輛之動力系統在歷經多次使用及零件損壞下，難免發生功能失效，因此如何在正常模式下引入失效模式下之對應決策，即是攸關車輛行駛上安全防護的重要考量。
而在具備了狀態分析與偵測、運行環境判別、失效模式判別、安全防護及分析與決策…等功能外，若再能加入故障診斷及電能管理技術，將使動力系統控制功能更加完整，達到具有安全考量、失效模式和良好動態性能輸出之動力系統。
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| 圖一 動力系統驅動架構圖 | |
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| 圖二 動力系統控制功能圖 |
電動車動力系統，其係由動力馬達、馬達控制單元(MCU)、動力電池、電池管理系統(BMS)及能量管理系統(EMS)等所組成，雖然整個動力輸出只是單純的輸出轉矩命令與運行車速關係，乍看之下似乎只需擁有良好的MCU，然而由於電動車之動力來自動力電池，因此動力電池與其BMS及EMS更顯重要。
因此，如何整合動力馬達、MCU、動力電池、BMS、EMS等次系統狀態及駕駛者操控需求之控制單元 (PTU/VCU)，即成為現行電動車性能表現及成為具指標性開發產品之因素。
