纯电动汽车整车控制器(TAC)
纯电动汽车整车控制器(vcu)研究
车辆工程技术 2 车辆技术纯电动汽车整车控制器（VCU）研究宋述铨（天津优控智行科技有限公司,天津 300000）摘 要：电动汽车主要由电池管理系统(BMS)，整车控制系统(VCS)，以及电机控制器(MCU)等构成。
整车控制器(VCU)是电动汽车的重要控制结构，对汽车的各种信息进行检测、对车内通信网络和异常信息进行监控等，能够提高整车驾驶性能，进行制动能量回馈完善能源管理。
提升整车舒适性，使用户获得完美体验。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；完美体验 随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。
传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。
纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。
随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。
本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。
1 整车电控系统组成 整车电控系统主要由整车控制器VCU为核心，通过硬线信号指挥各控制器使能，通过CAN总线信号控制储能系统、电机系统等关键总成执行相应的上下电动作以及扭矩指令。
最终完成整车的驾驶运行以及高压充电。
其中，低压部分完成车辆控制器供电和信号采集通讯。
高压部分通过高压线束将动力电池的电能传输到空调压缩机、电动机等高压供电设备，实现动力电能的传输。
其中电机、电池、电控系统被称为“三电”系统，主要包括：1.1 整车控制器 整车控制器系统为整车的运行大脑，具有高可靠性、高运行效率、逻辑缤密性。
整车控制系统上电后首先运行初始化程序并且自检，在自身没有问题后驱动端口使能储能系统、电机系统上电。
储能系统和电机系统完成上电后同样分别进行上电自检。
所有系统自检无故障且驾驶员有上高压指令时，整车控制系统通过总线驱动储能系统、电机系统完成上高压动作。
1.2 储能系统 储能系统包括动力电池组和BMS管理单元。
整车控制器简介
整车控制器简介整车控制器（VMS，vehicle management Syetem），即动力总成控制器。
是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。
作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN 网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。
因此VMS的优劣直接影响着整车性能。
纯电动汽车整车控制器(Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。
与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。
整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。
为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。
整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。
整车控制器通过CAN总线接口连接到整车的CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。
控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模块等。
微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。
CAN 通信模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计;BDM 调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定; 电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。
纯电动汽车整车控制器的构成、原理、功能说明
纯电动汽车整车控制器的构成、原理、功能说明整车控制器是电动汽车正常行驶的控制中枢，是整车控制系统的核心部件，是纯电动汽车的正常行驶、再生制动能量回收、故障诊断处理和车辆状态监视等功能的主要控制部件。
整车控制器包括硬件和软件两大组成部分，它的核心软件和程序一般由生产厂商研发，而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱动程序。
现阶段国外对纯电动汽车整车控制器的研究主要集中在以轮毂电机驱动的纯电动汽车。
对于只有一个电机的纯电动汽车通常不配备整车控制器，而是利用电机控制器进行整车控制。
国外很多大企业都能够提供成熟的整车控制器方案，如大陆、博世、德尔福等。
1整车控制器组成与原理纯电动汽车整车控制系统主要分为集中式控制和分布式控制两种方案。
集中式控制系统的基本思想是整车控制器独自完成对输入信号的采集，并根据控制策略对数据进行分析和处理，然后直接对各执行机构发出控制指令，驱动纯电动汽车的正常行驶。
集中式控制系统的优点是处理集中、响应快和成本低；缺点是电路复杂，并且不易散热。
分布式控制系统的基本思想是整车控制器采集一些驾驶员信号，同时通过CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信，电机控制器和电池管理系统分别将各自采集的整车信号通过CAN总线传递给整车控制器。
整车控制器根据整车信息，并结合控制策略对数据进行分析和处理，电机控制器和电池管理系统收到控制指令后，根据电机和电池当前的状态信息，控制电机运转和电池放电。
分布式控制系统的优点是模块化和复杂度低；缺点是成本相对较高。
典型分布式整车控制系统示意图如下图所示，整车控制系统的顶层是整车控制器，整车控制器通过CAN总线接收电机控制器和电池管理系统的信息，并对电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统发送控制指令。
电机控制器和电池管理系统分别负责驱动电机和动力电池组的监控与管理，车载信息显示系统用于显示车辆当前的状态信息等。
典型分布式整车控制系统示意图下图为某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图。
整车控制器行业分析
整车控制器行业分析整车控制器（VCU）是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。
VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
整车控制器（VCU ）硬件外观整车控制器（VCU）产品结构PCB 线路板VCU在结构上由金属壳体和一组PCB线路板组成。
功能上由主控芯片及其周边的时钟电路、复位电路、预留接口电路和电源模块组成最小系统。
在最小系统以外，一般还配备数字信号处理电路，模拟信号处理电路，频率信号处理电路，通讯接口电路（包括CAN通讯接口和RS232通讯接口）注：CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称.一些用于监测车体自身状态的信号或者车载部件中比较重要的开关信号、模拟信号和频率信号，由传感器直接传递给VCU ，而不通过CAN 总线。
电动汽车上的其他具有独立系统的电气，一般通过共用CAN总线的方式进行信息传递。
开关信号包括：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号包括：加速踏板信号，制动踏板信号，电池电压信号等；频率信号包括：车速传感器的电磁信号等。
输出的开关量，动力电池供电回路上的接触器和预充继电器，在一些车型上，由VCU 负责控制。
CAN 总线上的通讯参与者地位不分主从，随时随地向总线发动信息。
信息之间的先后顺序由发出信息者的优先级确定。
优先级在通讯协议中已经做出规定，每条信息里都有发信者的地址编码；通讯中的信息编码，都有相应的通讯协议予以明确规定。
谁发出什么样的代码提供哪些类型的信息，主要依据是供需双方的约定。
CAN 故障记录，是维修调试人员最好的小帮手。
通常通讯协议中对故障代码会有规定，常见的故障类型都位列其中，只要对照协议表格，大家都可以读懂故障记录了。
纯电动汽车整车控制器(VCU)详细介绍
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍嘿，伙计们！今天我要给大家讲讲一个非常酷的东西——纯电动汽车整车控制器(VCU)。
别看它是个小小的东西，但它可是电动汽车的大脑，负责控制着整个车辆的运行呢！让我们一起来揭开它神秘的面纱吧！咱们来了解一下什么是VCU。
VCU是英文“Vehicle Control Unit”的缩写，翻译成中文就是“车辆控制单元”。
它是一种专门用于控制电动汽车的电子设备，可以实现对电池管理系统、电机控制系统、辅助系统等多种功能的综合控制。
有了VCU,电动汽车就可以像传统汽车一样行驶了！那么，VCU到底是怎么工作的呢？其实很简单，它就像是一个指挥家，指挥着电动汽车的各个部件协同工作。
当驾驶员踩下油门时，VCU会接收到这个信号，然后通过电池管理系统向电机控制系统发送指令，让电机产生动力；VCU还会根据车辆的速度、加速度等参数，调整能量回收系统的工作状态，确保电池的能量得到最大限度的利用。
接下来，我们再来聊聊VCU的一些重要功能。
首先就是电池管理系统。
这个系统负责监控和管理电动汽车的电池，确保电池在良好的状态下运行。
它可以实时监测电池的剩余电量、充电状态、温度等参数，并根据这些信息制定相应的充放电策略。
这样一来，不仅可以延长电池的使用寿命，还能提高电动汽车的续航里程。
其次就是电机控制系统。
这个系统负责控制电动机的转速和扭矩，从而实现对车辆的驱动。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向电机控制系统发送指令，让电动机产生合适的动力输出。
VCU还会对电机的工作状态进行监控和保护，防止因为过载或故障导致的损坏。
最后就是辅助系统。
这个系统包括了很多辅助功能，比如空调、音响、照明等。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向这些系统发送指令，实现各种功能的切换和调节。
这样一来，即使在没有发动机的情况下，电动汽车也可以享受到舒适便捷的驾驶体验。
VCU是电动汽车的核心部件之一，它的存在使得电动汽车变得更加智能、高效和环保。
电动汽车控制器原理图
电动汽车控制器原理图电动汽车控制器是电动汽车的核心部件之一，它起着控制电动汽车驱动系统的作用。
控制器是通过对电动汽车的电机进行控制，从而实现加速、减速、停车等功能。
本文将介绍电动汽车控制器的原理图及其工作原理。
首先，我们来看一下电动汽车控制器的原理图。
电动汽车控制器主要包括电机驱动电路、控制逻辑电路、电源电路和保护电路等部分。
其中，电机驱动电路是控制器的核心部分，它通过对电机的电流和电压进行控制，实现对电机的驱动。
控制逻辑电路则负责接收来自车辆驾驶员的指令，并将其转化为对电机的控制信号。
电源电路提供控制器所需的电能，而保护电路则用于保护控制器和电机不受过载、短路、过压等情况的影响。
在工作原理方面，电动汽车控制器首先接收来自车辆驾驶员的指令，比如加速、减速、停车等指令。
控制逻辑电路将这些指令转化为对电机的控制信号，然后传输到电机驱动电路。
电机驱动电路根据控制信号，控制电机的电流和电压，从而实现对电机的驱动。
同时，电源电路为控制器和电机提供所需的电能，保护电路则在控制器和电机受到过载、短路、过压等情况时，及时采取保护措施，保证电动汽车的安全运行。
总的来说，电动汽车控制器的原理图和工作原理是相互关联、相互作用的。
控制器通过对电机的控制，实现对电动汽车的驱动，从而实现加速、减速、停车等功能。
同时，电动汽车控制器的各个部分相互配合，共同确保电动汽车的安全运行。
在实际应用中，电动汽车控制器的设计和制造需要考虑多方面的因素，比如电机的特性、车辆的性能要求、电池的供电能力等。
因此，电动汽车控制器的原理图和工作原理需要经过精密的设计和严格的测试，以确保其在实际使用中能够稳定可靠地工作。
综上所述，电动汽车控制器是电动汽车的核心部件之一，它通过对电机的控制，实现对电动汽车的驱动。
控制器的原理图和工作原理是相互关联、相互作用的，需要经过精密的设计和严格的测试，以确保其在实际使用中能够稳定可靠地工作。
希望本文对您了解电动汽车控制器有所帮助。
纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案
纯电动车辆以整车控制器为主节点、基于高速 CAN 总线的分布式动力系统 控制网络，通过该网络，整车控制器可以对纯电动车辆动力链的各个环节进行管 理、协调和监控，提高整车能量利用效率，确保车辆安全性和可靠性。整车控制 器的功能如下： 1) 车辆驾驶：采集司机的驾驶需求，管理车辆的动力。 2) 网络管理：监控通信网络，信息调度，信息汇总，网关。 3) 故障诊断处理：诊断传感器、执行器和系统其他部件的故障，并进行相应的
纯电动汽车整车控制器 设计方案书
目录
1 整车控制器控制功能和原理 ................................................................................................................... 1 2 电动汽车动力总成分布式网络架构 ....................................................................................................... 2 3 整车控制器开发流程 ............................................................................................................................... 3
新能源汽车整车控制器系统结构和功能介绍
新能源汽车整车控制器系统结构和功能介绍新能源汽车作为⼀种绿⾊的运输⼯具在环保、节能以及驾驶性能等⽅⾯具有诸多内燃机汽车⽆法⽐拟的优点，其是由多个⼦系统构成的⼀个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动⼒系统以及其它附件（如图1所⽰）。
各⼦系统⼏乎都通过⾃⼰的控制单元（ECU）来完成各⾃功能和⽬标。
为了满⾜整车动⼒性、经济性、安全性和舒适性的⽬标，⼀⽅⾯必须具有智能化的⼈车交互接⼝，另⼀⽅⾯，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。
基于总线的分布式控制⽹络是使众多⼦系统实现协同控制的理想途径。
由于CAN总线具有造价低廉、传输速率⾼、安全性可靠性⾼、纠错能⼒强和实时性好等优点，⼰⼴泛应⽤于中、低价位汽车的实时分布式控制⽹络。
随着越来越多的汽车制造⼚家采⽤CAN协议，CAN逐渐成为通⽤标准。
采⽤总线⽹络可⼤⼤减少各设备间的连接信号线束，并提⾼系统监控⽔平。
另外，在不减少其可靠性前提下，可以很⽅便地增加新的控制单元，拓展⽹络系统功能。
⼀、整车控制器控制系统结构公司⾃⾏设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输⼊和输出、开关量调理、继电器驱动、⾼速CAN总线接⼝、电源等模块。
整车控制器对新能源汽车动⼒链的各个环节进⾏管理、协调和监控，以提⾼整车能量利⽤效率，确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进⾏分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
该整车控制器还具有综合仪表接⼝功能，可显⽰整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车⽹关及⽹络管理功能，其结构原理如图2所⽰。
下⾯对每个模块功能进⾏简要的说明：1、开关量调理模块开关量调理模块，⽤于开关输⼊量的电平转换和整型，其⼀端与多个开关量传感器相连，另⼀端与微控制器相接；2、继电器驱动模块继电器驱动模块，⽤于驱动多个继电器，其⼀端通过光电隔离器与微控制器相连，另⼀端与多个继电器相接；3、⾼速CAN总线接⼝模块⾼速CAN总线接⼝模块，⽤于提供⾼速CAN总线接⼝，其⼀端通过光电隔离器与微控制器相连，另⼀端与系统⾼速CAN总线相接；4、电源模块电源模块，可为微处理器和各输⼊和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进⾏监控，与微控制器相连；5、模拟量输⼊和输出模块模拟量输⼊和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
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整车控制器通过CAN总线接口连接到整车的CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。
控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计;BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定; 电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。
其硬件结构框图如图一所示。
整车控制器实物图如图二所示。
性能指标：
1）工作环境温度： -30℃—+80℃
2）相 对湿度： 5%~93%
3）海 拔高度： 不大于3000m
4）工作电压： 18VDC—32VDC
5）防护等级： IP65
功能指标：
1）系统响应快，实时性高
2）采用双路CAN总线（商用车SAE J1939协议）
3）多路模拟量采样(采样精度10位)；2路模拟量输出（精度12位)
4）多路低/高端开关输出
5）多路I/O输入
6）关键信息存储
7）脉冲输入捕捉
8）低功耗，休眠唤醒功能
该项目使用的INFINEON的物料清单：
TC1782
TLE7368-Biblioteka ETLE6240GPBTS4880R
IPG20N06S2L-65
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整车控制器功能需求：
整车控制器在汽车行驶过程中执行多项任务，具体功能包括：(1)接收、处理驾驶员的驾驶操作指令，并向各个部件控制器发送控制指令，使车辆按驾驶期望行驶。(2)与电机、DC/DC、蓄电池组等进行可靠通讯，通过CAN总线（以及关键信息的模拟量）进行状态的采集输入及控制指令量的输出。(3)接收处理各个零部件信息，结合能源管理单元提供当前的能源状况信息。(4)系统故障的判断和存储，动态检测系统信息，记录出现的故障。(5)对整车具有保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以关掉发电机及切断母线高压系统。(6)协调管理车上其他电器设备。
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。
决策层控制单元是车辆智能化的关键,其收集车辆运行过程中的信息,并根据智能算法的决策向物理器件层控制单元发送命令;动力源控制单元负责调节动力源系统部件以满足决策层控制单元的命令要求;驱动/制动控制单元则调节双向变量电机和能耗制动系统实现车辆的各种工况,如驱动控制、防抱制动等。
天津清源电动汽车在整车开发方面，天津清源电动车辆有限责任公司和一汽天津夏利股份有限公司牵头，中国汽车技术研究中心、天津大学、天津和平海湾公司和天津蓝天高科公司等十几个单位共同参与合作开发出XL2000型纯电动轿车。
纯电动汽车一共有9个工作模式：停车状态、充电状态、启动状态（也可以称为自检状态）、运行状态、车辆前进/后退状态、回馈制动状态、机械制动状态、一般故障状态、重大故障状态。每个状态的具体含义如下：
纯电动汽车整车控制器(TAC)
项目介绍：
纯电动汽车整车控制器对新能源汽车的动力性、安全性、经济性、操纵稳定性和舒适性等都有重要影响，它是新能源汽车上的一种关键装置。在车辆行驶过程中，整车控制器通过开关输入端口、模拟量转换模块、CAN总线等硬件线路采集路况信息、驾驶员意图、车辆状态、设备运行状态等参数，依托高速运行的CPU和控制端口来执行预设的控制算法和管理策略，再将指令和信息等通过CAN总线、开关输出端口等对动力系统的执行部件进行实时的、可靠的、科学的控制，以实现车辆的动力性、可靠性和经济性。
整车控制器是一个多输入、多输出、数模电路共存的复杂系统，其各个功能电路相对独立。因此，按照模块化思想设计硬件系统的各个模块，主要包括：最小应用系统模块，电源模块，CAN通讯模块，串口通讯模块，数模输入输出模块。其中MCU 是整车控制器的核心, 它负责数据的采集和处理、逻辑运算以及控制的实现等, MCU 的选取是整个硬件设计过程中最重要的任务。
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发表于 2012-5-23 11:27:45|只看该作者 |倒序浏览|阅读模式
整车控制器（VMS，vehicle management Syetem），即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。
1、停车状态：纯电动客车处于停车状态，此时系统的主继电器断电，系统中各个节点停止运行。
2、充电状态：当纯电动客车在停车状态下，插上充电插头或者按下充电按钮时，整车控制器控制组合仪表显示电池充电状态，并对电池工作状态进行实时监测；电池ECU进入充电程序，并强制切断动力电机继电器的回路电源。
纯电动汽车整车控制器(Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。
与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。
整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。