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。

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。

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。

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。

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，其整车控制器的原理

图如图所示。

XL2000整车控制器原理图

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：

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。

3、启动状态：在整车控制器确认拔掉充电插头时，拨动汽车钥匙位置，这时系统中各

个节点进入自检状态。

4、运行状态：拨动汽车钥匙到指定位置，整车控制器向电机ECU发送准备开车指令；整车控制器收到就绪指令后，闭合主继电器，进入行车程序。同时，电池ECU进入电池

管理程序。

5、车辆前进、后退状态：整车控制器通过对当前车辆功率的要求和蓄电池当前的状态计算并向电机控制器发出信号，动力电机控制器接收到方向信号和驱动转矩给定值信号后，控制动力电机进入运转状态，并根据方向信号确定动力电机的转向，以及根据驱动转矩给定值信号确定动力电机输出转矩的大小，控制电机的输出功率以实现动力性目标。

6、回馈制动状态：当加速踏板回零而且制动踏板处于回馈制动区时，整车控制器发送符合回馈制动要求的负扭矩给电机ECU；电机ECU进入发电程序，电池ECU进入电池回

馈管理程序。

7、机械制动状态：制动踏板离开回馈制动区，电机ECU停止发电程序，整车控制器进

入机械制动程序，电池ECU停止回馈。

8、一般故障状态：ECU检测到一般故障，整车控制器报警（报警灯闪烁、通过CAN总

线发送相关的报警信息，通知其他的节点），整个系统降级运行。

9、重大故障状态：ECU报警（紧急情况采用紧急呼叫指令通知其他节点），必要时切断

主继电器电源，系统停车。

图. 整车控制器的主要算法逻辑

图. 整车的安全和故障逻辑

整车CAN网络拓扑结构

从实时性和安全性的角度出发，该整车控制器可直接采集部分控制信号，这些信号包括制动踏板、油门踏板等模拟信号以及其它一些数字量信号。

整车控制器具有对动力总成部件进行直接控制的信号通道，包括PWM和数字量输出等。

电动汽车控制器高尔夫车控制器电动游览车控制器

特点：

*强大智能的微处理器

*高速低损耗同步整流PWM调制

*严格的电流限制和转矩控制

*低电磁干扰，抗干扰、抗震动性能强

*故障指示灯指示各种故障,方便用户检测和维护

*设有电池保护功能：当电池电压较低时会及时进行报警并进行电流衰减，过低时停止

输出以保护电池

*美观并能快速散热的铝制带散热刺外壳

*镀了多层金属的铜制连接器，插拔式接头，防锈导电性能强

*设有过温保护功能：当温度过高或过低时会自动进行电流衰减，以保护控制器和电池

*倒车时速度限制为全速的一半，以确保安全

*设有油门、刹车信号传感器开路检测及保护

*油门保护：当打开钥匙时将检测油门信号，如果信号较高将不输出以保证安全*电流倍增：在绝大多情况下电机电流远大于电池电流

*安装简易：使用一个2线0-5K油门电位器即可工作

*连接计算机串口可以对控制器进行配置，控制器配置程序可运行所有的Windows版本

之上

(仅能使用我们提供的专用电缆)

附加功能(在背面板)：

*可选主继电器PWM输出，省电并可保护继电器

*可选倒车喇叭、车速指示表PWM信号输出

*刹车开关信号用于控制发电

*刹车模拟信号用于可调发电功能

*油门开关提供更佳的安全

*第二个油门信号(5K-0K)提供更佳的安全特性

*高端驱动方式提供了最佳的电磁兼容性及更好的安全特性(推荐使用，免费升级！)

规格：

*工作频率：16.6KHz

*待机电流：小于15mA

*标准踏板输入：0-5K电阻±10%(也可用其它方式)

*全功率工作温度范围：-30°C 至90 °C，100°C关机(控制器环境温度)

*1分钟工作电流：200A/300A/400A/500A/600A

*3分钟工作电流：150A/220A/300A/360A/420A

*连续工作电流：120A/160A/200A/250A/300A

*主继电器驱动能力：3A峰值及1A保持驱动

*电流指示表或喇叭输出：200mA

多能源动力总成控制器的软件系统分为以下5个主要模块: (1)系统初始化模块,主要完成CAN、定时器、系统状态参数的初始化工作,系统初始化是启动HCU正常运行的前提; (2)

CAN通迅模块,完成总线上各信息的接收,作为HCU制定控制策略的输入条件,同时将HCU 的功率分配和系统控制策略发送到CAN总线上。其它控制器接收到HCU控制信息后执行控制目标; (3)定时器模块,按照通讯协议定时启动CAN信息的发送,同时给系统提供时间参量,用于总线故障监测模块中故障判断的时间参考,和在控制算法中的积分运算的时间基准;(4)总线故障监测模块,按照通讯协议定时启动CAN信息的发送,同时负责定时检查线上各模块的通讯状况,一旦总线上同时由节点不能正常参与总线通讯则向系统发出报警信息; (5)控制算法模块,控制算法模块负责制动整车的控制策略,它是整个HCU控制程序的核心。控制算法模块主要包括系统工作模式判断、当前状态下的ISG功率需求分析、系统故障诊断,基于故障的ISG能量衰减控制和系统输出预备。

纯电动轿车的主控制器的主要功能包括：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。某研究机构开发的主控制器照片如图2-9所示。

（1）汽车驱动控制

根据司机的驾驶要求、车辆状态等状况，经分析和处理，向电机控制器发出指令，满足驾驶工况要求。包括启动、前进、倒退、回馈制动、故障检测和处理等工况。

（2）整车能量优化管理

通过对电动汽车的电机驱动系统、电池管理系统、传动系统以及其它车载能源动力系统（如空调）的协调和管理，以获得最佳的能量利用率。

（3）网络管理

整车控制器作为信息控制中心，负责组织信息传输，网络状态监控，网络节点管理等功能，网络故障诊断和处理。

（4）回馈制动控制

根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息，向电机控制器发出制动指令，在不影响原车制动性能的前提下，回收部分能量。

（5）故障诊断和处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断。存储故障码，供维修时查看。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，能做到“跛行回家”。

（6）车辆状态监测和显示

主控制器通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：车速，里程，电机的转速、温度，电池的电量、电压、电流，故障信息等。

在纯电动轿车主控制器功能分析的基础上，选定微控制器作为处理器，并按功能把主控制器分为如下几个模块：微控制器模块、数据采集模块（模拟和数字量）、功率驱动及保护模块、电源模块、通讯模块（CAN总线和RS－232接口）、仪表驱动和显示模块等。启动钥匙、充电开关、空调开关、车辆模式、档位和制动位置等开关量信号经过防抖、隔离、电平转换和整型处理后，进入SIM的E口和F口由CPU定时读入。

电动汽车整车控制器功能结构说明

新能源汽车整车控制器系统结构和功能说明书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。新能源汽车控制系统硬件框架整车控制器电机控制器仪表ECU电池管理系统车载充电机MCU 外围电路信号调理电路功率驱动电路电源电路通讯电路

图1新能源汽车控制系统硬件框架一、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。电源模块 CAN 加速踏板传感器制动踏板传感器模拟量调理微控制器光电

整车控制器模型架构说明书

整车控制器模型架构说明书整车控制器模型架构设计对整个汽车驱动系统起着重要作用。为了使车辆的运行达到最好的状态，VCU应用层软件必须安全可靠地将驱动系统中的各个部分协调起来，使车辆的能源分配合理且功能协调平衡，从而使得系统中的各个部分的优势完全体现出来，最终达到车辆行驶的最好状态。VCU的工作主要是以下3个方面：从传感器获取外部信号的输入，执行内部的逻辑运算和处理，通过执行器输出控制信号并驱动设备。因此，根据纯电动汽车整车控制系统结构和整车控制器的工作原理，首先可以确定VCU应用层软件应包括以下软件模块：（1）输入信号采集处理模块：用于对由传感器采样和CAN总线上的获取的信息进行处理，并将这些信息转化为可以供控制策略所使用的物理量；（2）输出信号处理模块：用于将控制策略的运算结果转换成数字量，并通过驱动层控制相应的执行器；（3）系统状态协调控制：纯电动汽车具有停车、充电、车辆前进/后退、回馈制动等工作模式。整车控制器需要根据驾驶员挡位操作、踏板开度及其变化率、并结合整车、电机及电池状态信息等，选择合适的工作模式。此外，要进行系统状态协调控制，需要对驾驶员的意图进行识别。整车控制器会依据驾驶员对制动踏板、加速踏板的操作计算动力需求，通过对驾驶员的动力需求进行识别，为下一步的驱动状态管理提供依据。再者，整车控制系统根据输入数据和输入数据处理之后得到各工况状态，如：停车、停车充电、驱动、制动、高压上电、高压下电等，并对各个不同的工况分别制订相应的控制策略。因此，本设计通过驱动状态管理模块来实现不同工况的

处理，并根据不同的工况启动相关的控制过程。另外，在纯电动汽车的起动、运行和停机过程中，整车控制器持续检测各零部件的工作状态，主要监测故障为：传感器或执行器失效、整车控制器失效、CAN 总线故障、电源系统故障、子系统故障等，为可能出现的硬件或软件故障，以及出现故障的后果做出相应的反应和处理。因此，本设计通过故障管理软件模块来实现对不同故障的分类与处理。最后，电池除了给驱动电机供电，还要给电动附件供电。为了提高能量利用率和续驶里程，整车控制器需进行能量管理及优化。当电池的SOC值较低或需求功率较大时，整车控制器需限制电动附件的使用功率，增加车辆续驶里程。通过以上分析，整车控制器应用层软件由以下软件模块构成：输入信号采集处理、故障分类与处理、系统状态协调、驱动状态管理、充放电管理、和高压上/下电管理、热管理、输出信号处理。因此，所设计的应用层软件体系结构如图2所示。图1 整车控制器应用层软件架构

纯电动汽车整车控制器(TAC)

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。其硬件结构框图如图一所示。

tihJTJt 川“ J人整车控制器实物图如图二所示。 it电" * st 电 M U 电柢第iC 4- if 邨 ESlh 卜 [? ■: *■ DC IX*科电乳 ■ 1 .^ptt'AN :■' - 彝竝 tt」 7%谢洩M!* WI KX T.7*帀小

性能指标: 1）工作环境温度：-30 C—+80C 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:

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。 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。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

纯电动汽车整车控制器的设计

纯电动汽车整车控制器的设计发表时间：2019-07-05T11:27:03.790Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：王坚 [导读] 摘要：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。（柳州五菱汽车工业有限公司广西柳州 545007）摘要：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。关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。一、整车控制系统分析与设计（一）整车控制系统分析复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。（二）整车控制系统设计复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。二、整车控制器硬件设计及软件设计（一）整车控制器结构设计整车控制器的硬件结构根据其基本的功能需求进行设计，如图1所示。支持芯片正常工作的微控制器最小系统是整车控制器的核心，基础的信号处理模块，CAN通信与串口通信组成的通信接口模块，以及LCD显示等其他模块分别作为它的各大功能模块。图1 整车控制器硬件结构图（二）整车控制器硬件设计从功能上可以把整车控制器分为6个模块。 1）微控制器模块：本设计选用美国德州仪器公司TI的数字信号处理芯片TMS320F2812为主控芯片，负责数据的运算及处理，控制方法的实现，是整车控制器的控制核心。此芯片运算速度快，控制精度高的特点基本满足了整车控制器的设计需求。TMS320F2812的最小系统主要由DSP主控芯片、晶振电路、电源电路以及复位电路组成。 2）辅助电源模块：由于整车控制器的控制系统中用到多种芯片，所以需要设计辅助电源电路为各个芯片提供电源，使其正常工作，因此输出电平有多种规格。采用芯片LM317、LM337可分别产生+5V和－5V的供电电压。 3）信号调理模块：输入整车控制器的踏板信号是1～4.2V模拟电压信号，TMS320F2812的12位16通道的A/D采样模块输入的信号范围为0～3.0V，因此需要对踏板输入的模拟电压信号进行相应的调理运算，以满足DSP的A/D采样电平要求。选用德州仪器的OPA4350轨至轨运算放大器，在输入级采用RC低通滤波电路与电压跟随电路以滤除干扰信号，减小输入的模拟信号失真。开关信号先经RC低通滤波电路滤除高频干扰，再作为电压比较器LM393的正端输入，电压比较器的负端输入接分压电路，将LM393的输出引脚外接光耦芯片，在起到电平转换作用的同时，进一步隔离干扰信号，提高信号的安全性与可靠性。 4）通讯模块：TMS320F2812具有一个eCAN模块，支持CAN2.0B协议，可以实现CAN网络的通讯，但是其仅作为CAN控制器使用。选用3.3V单电源供电运行的CAN发送接收器SN65HVD232D，其兼容TMS320F2812的引脚电平，用于数据速率高达1兆比特每秒（Mbps）的应

纯电动汽车整车控制器的设计

纯电动汽车整车控制器的设计摘要：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。关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。一、整车控制系统分析与设计（一）整车控制系统分析复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。（二）整车控制系统设计复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。二、整车控制器硬件设计及软件设计

电动汽车用整车控制器总体设计方案

目次　 1 文档用途 (1) 2 阅读对象 (1) 3 整车控制系统设计 (1) 3.1 整车动力系统架构 (1) 3.2 整车控制系统结构 (2) 3.3 整车控制系统控制策略 (3) 4 整车控制器设计 (4) 5 整车控制器的硬件设计方案 (5) 5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5) 5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6) 6 整车控制器的软件设计方案 (7) 6.1 软件设计需要遵循的原则 (7) 6.2 软件程序基本要求说明 (7) 6.3 程序中需要标定的参数 (7) 7 整车控制器性能要求 (8)

整车控制系统总体设计方案　 1 文档用途　此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。 2 阅读对象　软件设计工程师硬件设计工程师产品测试工程师其他相关技术人员 3 整车控制系统设计　 3.1 整车动力系统架构　如图1所示，XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构，电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。车辆的能量存储系统为化学电池（磷酸铁锂电池组○8），电池组匹配电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态（State of Charge，简称SOC）等，电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。整车控制器○1（Vehicle Control Unit，简称VCU）通过CAN（Control Area Network）和其它控制器联接，用以交换数据和发送指令。该车采用外置充电机传导式充电，通过车载充电插头利用直流导线联接充电机○9，充电机接入电网。 ○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥 ○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座图1 整车动力系统架构简图

实验七-对汽车控制系统的设计与仿真

实验七对汽车控制系统的设计与仿真一、实验目的：通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。三、实验原理：本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ，比例系数b =50 N ·s/m ，汽车的驱动力u =500 N 。根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为：上升时间：t r <5s ；最大超调量：σ％<10％；稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示

整车控制系统整车控制器

整车控制系统电动汽车动力系统各零部件的工作都是由整车控制器统一协调。而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能对纯电动汽车力的制约。增加由于其具有两个或两个以上的动力源，对混合燃料电池轿车和燃料电池大巴而言，获得比了系统设计和控制的灵活性，使汽车可以在多种模式下工作适应不同工况下的需求，从而达到降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，传统汽车更好的燃料电池性能，环保和节能的双重标准。系统的参首先要针对给定的车辆和参数的条件，选择合适的动力系统构型，完成动力建立整车控制系统来协调汽车工作模式的切换和多个动力源／在此基础上，数匹配和优化。能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。其主零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，整车控制系统由整车控制器、通信系统、要功能是根据驾驶员的操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提下，选择尽可能优化的工作模式和能量分配比例，以达到最佳的燃料经济性和排放指标。 (1)整车控制系统及功能分析控制对象：电动汽车驱动系统包括几种不同的能量和储能元件（燃料电池，内燃机1) ，在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能或其他热机，动力电池和／或超级电容）之间的转化。电动汽车动力系统能流图如图5—6所示。

整车控制系统结构：电动汽车动力系统的部件都有自己的控制器，为分布式分层控2)拓扑分离使得物分布式分层控制可以实现控制系统的拓扑分离和功能分离。制提供了基础。功能分离使得各个从而减少了电磁干扰，理结构上各个子系统控制系统分布在不同位置上，子部件完成相对独立的功能，从而可以减少子部件的相互影响并提高了容错能力。所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执电动汽车分层结构控制系统如图5-7总线进行交互，并CAN行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过，它的主(VMS)且有一定的自适应和极限保护功能；中间层是协调层，也就是整车控制器另一方面根据执要任务一方面根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现做出最优的协调控制；最高层是组织层，行层的当前状态，车辆控制的闭环。整车控制系统对车辆性能的影响主要有三个方面：3)直接关系到汽车动力①动力性和经济性：整车控制器决定发动机和电动机转矩的输出，在汽车燃料电池轿车和大巴有两个或两个以上的能量来源，影响驾驶员的操纵感觉；性能，实际行使过程中，整车控制器实施控制能量源之间的能量分配，从而实现整车能量的优化，获得较高的经济性。②安全性：燃料电池轿车和大巴上包括氢气瓶，动力电池等能量储存单元和动力总线，及其控制器等强电环节，除了原有的车辆安全性问题（如制动和操作稳定性）电动汽车电机整车控制器必须从整车的角度及时检还增加了高压电安全和氢安全等新的安全隐患。之外，测个部件的工作状态，并对可能出现的危险进行及时处理，以保证成员和车辆的安全。 ③驾驶舒适性及整车的协调控制：采用整车控制器管理汽车上的各部件工作，可以整合汽车上

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。 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。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。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

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。整车控制器的硬件电路包括微控制器、开关量调理、模拟量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。

混合动力汽车整车控制器开发与试验

不断加深的世界能源危机以及严峻的环境问题促使世界各国把新能源汽车作为未来汽车工业发展的主流方向［1-2］。未来10年内，按照国家新能源汽车的相关政策和国际上技术发展的趋势，混合动力汽车和纯电动汽车将作为一种比较成熟的交通工具得到规模化的应用［3］。中国科技部也将“混合动力汽车产业化技术攻关”列为国家高技术发展计划（863计划）重点发展项目之一。 VCU是混合动力汽车的核心控制部件，高性能、高可靠性及成本低廉是其硬件设计需要考虑的三个重要方面。目前国内整车控制器多是针对相应车辆进行的专门设计，不同种类车辆使用的控制器硬件不能完全通用［4-6］。对VCU硬件进行通用性设计可以降低硬件设计、试验及维护成本。本文期望通过综合考虑多种HEV的控制需求，设计出符合通用性要求的VCU平台，届时仅更改其内部软件和外部接线方式即可使其匹配至诸如ISG（起动机/发电机一体化）、串联式、并联式等类型的混合动力汽车上，实现整车控制功能。本文仅以某款并联混合动力公交车作为研究对象，对VCU的通用性设计和开发展开研究。 1并联混合动力汽车控制系统分析如图1所示，该并联式混合动力公交车的动力来源为发动机和电动机，二者通过连接后桥的耦合器实现动力合成。VCU控制发动机、电机控制器和超级电容控制器，实现车辆各种工作模式。 VCU是混合动力汽车的核心控制单元，它采集加速踏板、制动踏板、离合踏板及其他部件信号并做出相应判断后，控制下层的各部件和控制器的动作， doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2012.03.018 尉进，赵韩，江昊（合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009）摘要：基于飞思卡尔公司的双核微控制器9S12XDT512开发了一款通用的混合动力汽车（HEV）整车控制器（Vehicle Control Unit-VCU），设计时考虑硬件的通用性，使之能够适用于多种混合动力汽车的整车控制。为验证VCU功能，本文以某款并联混合动力公交车为控制对象，在基于dSPACE的硬件在环仿真系统上进行了一系列仿真试验。试验结果表明：VCU能够准确地控制整车实现混合动力工作状态，进而验证了VCU硬件的有效性。关键词：混合动力汽车；整车控制器；9S12XDT512；双核微控制器；dSPACE；硬件在环仿真中图分类号：U462文献标志码：A文章编号：1005-2550（2012）03-0070-06 Development and Testing of Vehicle Control Unit for Hybrid Electrical Vehicle WEI Jin，ZHAO Han，JIANG Hao （School of Mechanical and Vehicle Engineering，Hefei University of Technology，Hefei230009，China）Abstract：A general-purpose Vehicle Control Unit（VCU）was developed using a Freescale's microcontroller （9S12XDT512）with dual cores.In the development of VCU，generality of hardware was considered to make sure it could be applied to many kinds of Hybrid Electrical Vehicle（HEV）control.To verify the function of VCU，this article took a hybrid electrical bus as the controlled subject and then organized a series of simulation testing using a hardware in-the-loop simulation system based on dSPACE.The testing indicated that VCU could accurately control the vehicle to achieve hybrid working state，verifying the validity of the hardware of VCU. Key words:Hybrid Electrical Vehicle（HEV）；Vehicle Control Unit（VCU）；9S12XDT512；microcontroller with dual cores；dSPACE；hardware in-the-loop simulation 混合动力汽车整车控制器开发与试验收稿日期：2012-02-03 基金项目：国家“863”节能与新能源汽车重大资助项目（2008AA11A 139） 70 ··

整车控制器

整车控制器（VMS，vehicle management System），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，驱动汽整车控制器通过采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。 1介绍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。 2体系结构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。 3组成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。 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。

纯电动汽车整车控制器设计

纯电动汽车整车控制器设计摘要：当今世界由于环境问题和能源问题日益突出，使用电动汽车已经成为了趋势，电动车行业轮毂电机的使用已经非常广泛，但是电动汽车控制器的研发和使用尚未完善，本课题设计内就是以轮毂电机为动力的电动汽车整车控制器。本课题对纯电动汽车控制系统分析和研究，对整车控制器输入输出信号的类型和功能来明确整车控制器的设计要求及控制器的设计要求本课题首先选定MC9S08DZ60芯片为纯电动汽车控制器,使用软件Protl99SE对纯电动汽车的整车控制器的硬件进行设计。然后结合分层设计思路和模块化设计思路，对纯电动汽车的整车控制器的软件架构、软件主程序进行构思设计，实现了纯电动汽车整车控制器各模块的功能和作用。关键词：纯电动；Protl99SE；轮毂电机；控制器

Design of vehicle controller for electric vehicle Abstract：Due to the increasingly prominent environmental problems and energy problems, the use of electric vehicles has become a trend, the use of electric vehicle hub motor is very extensive, but the development and use of electric vehicle controller is not perfect, this paper design is a wheel motor as the power of electric vehicle controller. Through the analysis and research of the control system of pure electric vehicle, combined with the type and function of the vehicle controller input and output signal, the requirements of the pure electric vehicle controller design, determine the pure electric vehicle controller design. This paper first selects mc9s08dz60 chip as pure electric vehicle controller, using software protl99se to design the hardware of the vehicle controller of pure electric vehicle. Then combined with the layered design idea and modular design idea, the software architecture and software main program of pure electric vehicle controller are designed, the function and function of each module of pure electric vehicle controller. Key words: pure electric; Protl99se; Wheel hub motors; Controller

纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案

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) 3.1 整车及控制策略仿真 (3) 3.2 整车软硬件开发 (4) 3.2.1 整车控制器的硬件开发 (5) 3.2.2 整车控制器的软件开发 (8) 3.3 整车控制器的硬件在环测试 (9) 3.4 整车控制器标定 (11) 3.4.1 整车控制器的标定系统 (11) 3.4.2 电动汽车整车控制器的标定流程 (12)

1整车控制器控制功能和原理电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、变速箱、制动等动力系统，以及其它附件如空调、助力转向、DCDC及充电机等。各子系统几乎都通过自己的控制单元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。因此，纯电动汽车必须需要一个整车控制器来管理纯电动汽车中的各个部件。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，并进行相应的故障处理，按照标准格式存储故障码。 4)在线配置和维护：通过车载标准CAN端口，进行控制参数修改，匹配标定，功能配置，监控，基于标准接口的调试能力等。 5)能量管理：通过对电动汽车车载耗能系统（如空调、电动泵等）的协调和管理，以获得最佳的能量利用率。 6)功率分配：通过综合电池的SOC、温度、电压、电流和电机的温度等车辆信息计算电机功率的分配，进行车辆的驱动和制动能量回馈控制。从而在系统的允许下能获得最佳的驾驶性能和续航里程。 7)附电控制：根据各附电系统的控制逻辑对真空助力泵、水泵、冷却风扇等进行相应的控制。 8)坡道起步时驻坡控制。