1电动汽车整车控制器
纯电动汽车整车控制器(TAC)
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
纯电动汽车整车控制器设计规范
常工作直接影响系统的安全性， 因此整车控制器的设计基于高要求、 高可靠的基 础进行设计。整车控制器的软硬件的整体需求为：
适用于 12V 的纯电动客车需求，电压的工作范围为 6~18V； 工作的温度范围 -40 ~ 105℃； 软件和硬件架构标准化和模块化； 基于实时多任务调度的软件结构； 电源反接保护； 电源的浪涌，过压保护； ESD 保护 (防静电 )； 功率器件过压，过流，过温保护； 输入和输出管脚对地，对电源短接和开路保护及诊断； 所有的传感器都具有故障时的默认状态。 符合 GB/T 2423.1《电工电子产品基本环境试验规程试验 A ：低温试验方法》 的规定。 符合 GT/T 2423.2《电工电子产品基本环境试验规程 试验 B：高温试验方 法》的规定。 符合 GB/T 2423.10《电工电子产品环境试验 第二部分：试验发放 试验 Fc 和导则：振动（正弦） 》的规定。 符合 GB/T 4942.2《低压电器外壳防护等级》的要求。 符合 GB/T 17619《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》 的规定。
及控制系统的初步测试，减少现场联调测试周期和费用。
3.1 整车及控制策略仿真
采用仿真为主， 硬件在环测试和实车标定为辅的方式相结合来研究整车的控 制策略，首先利用 Cruise 建立纯电动客车的整车模型。在 matlab/simulink 下建 立整车的控制策略模式，利用 Cruise 和 matlab/simulink 相互耦合就可以在不同 的工况下计算并评价车辆的经济性能、 动力性能及控制的平顺性等， 从而可以评 价控制策略的优劣和车辆的性能。如图 4 所示。
度等信息计算电机功率分配，进行有效的能量管理，以保证车辆能量效率达 到最优。 8) 坡道驻车辅助控制 9) 坡道起步时防溜车控制
第六章 电动汽车整车控制器课件ppt
2021/3/10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ16
6.6 PCB 设计
▪ PCB 设计 ▪ 根据功能分析绘制电路原理图，需要建立
元件库中不存在的元器件模型，并根 ▪ 据价格、性能和市场行情确定选用的芯片
电路，具备线控功能，并且都设置了自 ▪ 拉高电路，以实现硬件电路的自诊断。拉
高电压可以是 12V 电源电压，也可以是标 ▪ 准的 5V 拉高电压。拉高过程都2具021/有3/10 很好的 11
6.4 主要模块电路
▪ [3] 电源模块 ▪ 电源电路是车载控制器设计中比较困难的
设计之一，也是影响能否通过电磁兼 ▪ 容测试的关键部件。为使混合动力 HCU 具
▪ 硬件开发过程中需首先考虑的事项有：
▪ 1) 开发系统支持的编程语言；
▪ 2) 开发系统使用的开发平台；
▪ 3) 开发系统的功能；
▪ 4) 友好的集成开发环境；
▪ 5) 确定控制单元输入/输出管脚的数量 和性质；
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6.3整车控制器单片机系统
▪ 为了实现 CAN 总线通讯和为 HCU 系统留足 够的富裕扩展能力，在原有工作基
有较好的适应性、通用性，我们采用了 ▪ 两级电源控制，第一级采用开关电源模块，
以保证电源的供电电压在 8～32VDC 的 ▪ 范围内都有一致的输出电压，从而使第二
级低压差电源能够有一个非常稳定的输出 ▪ 电压[2]。这样既保证了控制器的202工1/3/1作0 稳定 12
6.4 主要模块电路
▪ [4] 上下电和安全保护模块[21] ▪ HCU还承担着整车低压电源的控制，如果钥
实例：Freescale16 位单片机 MC9S12DP512原理图
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电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析
电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析焉知焉知·焉能不知整车控制器（VCU）作为电动汽车上全部电⽓的运⾏平台，它的性能优劣，直接影响其他电⽓性能的发挥，是整车性能好坏的决定性因素之⼀。
1、组成1.1结构组成VCU，结构上，由⾦属壳体和⼀组PCB线路板组成。
1.2硬件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）。
2、各电⽓与VCU之间是怎样⼯作的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。
2.1直接传递的信号们开关信号：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号：加速踏板信号，制动踏板信号，电池电压信号等；频率信号，⽐如车速传感器的电磁信号。
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。
2.2通过CAN交互的电⽓单元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。
2.2.1 VCU与动⼒电池系统动⼒电池是纯电动汽车动⼒的唯⼀来源。
VCU与电池管理系统（BMS）通过整车CAN总线进⾏信息交互。
动⼒电池包实时监测并上报给VCU参数包括：总电流，总电压，最⾼单体电压，最低单体电压，最⾼温度，电池包荷电状态SOC，某些系统还监测电池包健康状态SOH。
VCU发送给电池包的命令包括充电，放电和开关指令：充电，在最初的充电连接信号确认后，整车处于禁⽌⾏车状态，VCU交出控制权。
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）详细介绍⼀、国外产品介绍：（1）丰⽥公司整车控制器丰⽥公司整车控制器的原理图如下图所⽰。
该车是后轮驱动，左后轮和右后轮分别由2个轮毂电机驱动。
其整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号，其中驾驶员的操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、换档位置信号和转向⾓度信号，汽车的运动传感器信号包括横摆⾓速度信号、纵向加速信号、横向加速信号和4个车轮的转速信号。
整车控制器将这些信号经过控制策略计算，通过左右2组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。
（2）⽇⽴公司整车控制器⽇⽴公司纯电动汽车整车控制器的原理图如下图所⽰。
图中电动汽车是四轮驱动结构，其中前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动，后轮由⾼速感应电机通过差速器驱动。
整车控制器的控制策略是在不同的⼯况下使⽤不同的电机驱动电动汽车，或者按照⼀定的扭矩分配⽐例，联合使⽤2台电机驱动电动汽车，使系统动⼒传动效率最⼤。
当电动汽车起步或爬坡时，由低速、⼤扭矩永磁同步电机驱动前轮。
当电动汽车⾼速⾏驶时，由⾼速感应电机驱动后轮。
（3）⽇产公司整车控制器⽇产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车，搭载锂离⼦电池，续驶⾥程是160km。
采⽤200V家⽤交流电，⼤约需要8h可以将电池充满；快速充电需要10min，可提供其⾏驶50km的⽤电量。
⽇产聆风LEAF的整车控制器原理图如下图所⽰，它接收来⾃组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电⼦信号，通过⼦控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动⼒电池、太阳能电池、再⽣制动系统。
（4）英飞凌新能源汽车VCU & HCU解决⽅案该控制器可兼容12V及24V两种供电环境，可⽤于新能源乘⽤车、商⽤车电控系统，作为整车控制器或混合动⼒控制器。
该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。
第六章 电动汽车整车控制器课件
6.3整车控制器单片机系统
Байду номын сангаас? 为了实现 CAN 总线通讯和为 HCU 系统留足够的富裕扩展能力，在 原有工作基
? 础上，重新对目前在汽车电子产品上的 ECU 进行了评估。 ? 目前，世界汽车电子产品用的主流单片机有 Motorola 系列、
siemens 系列、Philips ? 系列，其中美国产品大多采用了 Motorola 系列单片机。 ? 飞思卡尔? 半导体(Freescale? Semiconductor，原摩托罗拉半导体
和 CAN 通讯发生某种故障时采取应急处 ?理的需求。开关量输出基本上都采用 OC 门
电路，具备线控功能，并且都设置了自 ?拉高电路，以实现硬件电路的自诊断。拉高电
压可以是 12V 电源电压，也可以是标 ?准的 5V 拉高电压。拉高过程都具有很好的抗
干扰度，满足常规的 EMC 测试。
11
6.4 主要模块电路
息； ? 12. 硬件故障自诊断与处理； ? 13. 硬件失效控制； ? 14. 开机和停机过程控制、干扰和复位处理； ? 15. 将有关信息送至仪表板； ? 16. CAN 通讯方式； ? 17. 监测和标定； ? 18. 与故障诊断仪的通信；
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6.2 整车控制器硬件开发技术要点
? 了实现上述整车控制器 HCU 的功能，必须依赖系统硬件的设计。因此 ，HCU
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实例：Freescale16 位单片机 MC9S12DP512原理图
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6.4 主要模块电路
?[1输]入信号处理 ?输入信号可分为两种类型：数字信号（包
括开关信号和脉冲信号）和模拟信号 ?CPU 的输入输出图
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6.4 主要模块电路
? 所有开关输入信号都必须经调理电路处理，以保证 CPU 的安 全。调理电路的
电动汽车整车控制器PPT课件
3.整车网络控制系统 整车网络控制系统包括整车控 制器、电机控制器、动力电池
B LOREM 管理系统、信息显示系统和通 信系统等。
C 4.对整车控制系统的要求：
LOREM
为保证纯电动汽车的安 全和可靠运行，要求： 具有可靠性、 容错性、 电磁兼容性、 环境适应性
第5页/共18页
二、整车控制器简介
整车控制器简称VCU （vehicle contorl unit） 是整车控制系统的核心， 承担车辆各系统的数据交 换与管理，故障诊断、安 全监控、驾驶人意图解析 等作用。
插电式混合动力汽车 PHEV
第2页/共18页
中国有望十年后成为电动汽车强国
国民车 低速车
高端车 特种车
中国工程院院士 香港工程科学院院士 英国皇家工程院院士
世界电动汽车协会主席
第3页/共18页
二、整车控制器系统
整车控制系统VMS, 是电动汽车的神经中枢，承担了各系统 的数据交换，信息传递、故障诊断、安全监控、驾驶人意图 解析、动力电池能量管理等作用，对电动汽车的动力性、经 济性、安全性和舒适性等有很大的影响。
常亮
工作条件
1
动力电池故障
表示动力电池内部 来自总线信号，受
出现短路或断路故 整车控制器控制
障
2
充电线连接指示灯 连接好充电枪时点 在该灯点亮时无法
亮
进入行车状态。
3
驱动电机或其控制 表示驱动电机或其 来自总线信号，受
器过热警告灯
控制器温度过高 整车控制器控制
4
动力电池电量不足 表示该车的动力电 来自总线信号，受
警告灯
池电量不足，需充 整车控制器控制
电处理
5
EV驱动模式指示灯 表示车辆处于纯电 来自总线信号，受
电动汽车整车控制器原理
电动汽车整车控制器原理概述电动汽车整车控制器是电动汽车的核心控制装置，负责对电动汽车的电池、电机、变速器等关键组件进行控制和协调，以实现电动汽车的各种功能和性能要求。
本文将从整车控制器的工作原理、主要功能以及电动汽车整车控制系统的组成等方面进行介绍。
一、整车控制器的工作原理电动汽车整车控制器的工作原理与传统汽车的发动机控制系统有所不同。
整车控制器通过接收来自车载传感器和控制单元的输入信号，对电池组、电机和变速器等关键组件进行精确的控制和调节。
整车控制器通过对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于最佳状态，延长电池组的寿命。
同时，整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，通过对电机的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。
二、整车控制器的主要功能1. 电池管理：整车控制器可以对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于安全范围内，并延长电池组的使用寿命。
2. 电机控制：整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，并根据车辆的需求对电机进行精确的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。
3. 能量管理：整车控制器可以根据电池组的状态和车辆的需求，对能量的分配和利用进行优化，以提高电动汽车的能源利用效率。
4. 故障诊断：整车控制器可以实时监测车辆的各种参数和状态，并通过故障诊断功能，对车辆的故障进行判断和排除，提高车辆的可靠性和安全性。
5. 通信与互联：整车控制器可以与车载传感器、控制单元和车辆网络进行通信和互联，实现信息的传递和共享，提高车辆的智能化和互联化水平。
三、电动汽车整车控制系统的组成电动汽车整车控制系统由整车控制器、车载传感器、控制单元和车辆网络等多个组成部分组成。
整车控制器作为系统的核心控制装置，负责对车辆的关键组件进行控制和协调。
车载传感器负责对车辆的各种参数和状态进行实时监测和采集。
控制单元负责对采集到的数据进行处理和分析，并生成相应的控制指令。
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3.整车网络控制系统
整车网络控制系统包括整车控
制器、电机控制器、动力电池 B LOREM 管理系统、信息显示系统和通
信系统等。
C 4.对整车控制系统的要求：
LOREM
为保证纯电动汽车的安 全和可靠运行，要求： 具有可靠性、 容错性、 电磁兼容性、 环境适应性
二、整车控制器简介
整车控制器简称VCU （vehicle contorl unit） 是整车控制系统的核心， 承担车辆各系统的数据交 换与管理，故障诊断、安 全监控、驾驶人意图解析 等作用。
安全法规各项要求的车辆。
各系统的数据交换与管理，故障诊断、安全
包括：BEV&PHEV
监控、驾驶人意图解析等作用。
二、整车控制系统VMS
① 控制模式的判断 ②整车能量管理
是电动汽车的神经中枢，由低压 ③ 通信网络管理 ④制动能量回收
电气系统、高压电气系统和整车网 ⑤ 故障诊断处理 ⑥状态监测与显示
络控制系统三大部分组成。
6.车辆状态监测
新能源汽车技术培训
整车控制器能够对车辆进行实时检测，并将各子系统的信息发给车载信息显示系统， 将状态信息和故障诊断信息通过数字仪表显示出来。
显示内容包 括：①车速、 ②里程、 ③电机转速、 ④温度、 ⑤电池电量、 ⑥电压、 ⑦电流、 ⑧故障信息
7.电动汽车的报警灯符号及含义
新能源汽车技术培训
新能源汽车技术培训
三、整车控制F器l的ex主R要a功y网能 络结构
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1控制模式的判断
2整车能量管理 3通信网络管理 4制动能量回收 5故障诊断处理 6状态监测与显示
1.控制模式的判断 整车控制器通过采集
钥匙信号、充电信号、 加速/制动踏板位置信号 等来判断当前需要的工 作模式。
根据当前的参数和前 段时间工作时的记忆参 数，计算出合理的输出
整
车
控
制
系
统
组
12V
成
低压电气系统
高压系统
整车 网络 控制 系统
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1.低压电气系统
低压电气系统有12V辅助 电池和低压电气设备组成，
其作用有2个：
A LOREM
1.为灯光、仪表等常规低
压电气设备供电；
2.为整车控制器、电机控 制器和部分辅助部件供电。
2.高压电气系统 高压电气系统由动力电 池、驱动电机及控制器、 空调压缩机及控制器、 DC等组成。
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电动汽车&整车控制
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❖ 背景介绍
1 了解新能源电动汽车 2 了解新能源电动汽车的三大电 3 了解电动汽车的核心部件整 车控制器
一、什么是电动汽车？
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电动汽车定义：是指以 车载电源为主要动力，用 电机驱动车轮行驶，符合 道路交通、安全法规各项 要求的车辆。 包括：
显示数据
转矩
充电模式 行车模式
①
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二选其一
2.整车能量管理 作用：对能量进行优化可提高续驶里程
优化方式：电量
低时，指令关闭部
分辅助舒适电气设
整 车
备（空调、暖风、
座椅加热等）使电
量优先用于保证车
辆的安全行驶。
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3.通信网络管理
整车控制器是信息控 制中心，负责： ①信息的组织与管理 ②网络状态监控 ③网络节点管理、 ④信息优先权的动态 分配 ⑤网络故障的诊断与 处理
纯电动汽车BEV
插电式混合动力汽车 PHEV
人生定义 就是人们追求幸福 和享受幸福的过程
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中国有望十年后成为电动汽车强国
国民车 低速车
高端车 特种车
中国工程院院士 香港工程科学院院士 英国皇家工程院院士
世界电动汽车协会主席
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二、整车控制器系统
整车控制系统VMS, 是电动汽车的神经中枢，承担了各系统 的数据交换，信息传递、故障诊断、安全监控、驾驶人意图 解析、动力电池能量管理等作用，对电动汽车的动力性、经 济性、安全性和舒适性等有很大的影响。
5.故障诊断与处理
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整车控制器连续检测各控制系统，并进行故障诊断和相 应的安全保护处理，同时还对故障进行：①等级分类，② 报警显示、③存储故障码等处理。
整车控制器将电动汽车的故障分为4级： 一级 致命故障 需紧急断开高压电！！！ 二级 严重故障 电机0转矩输出 动力电池限流20A输出！！ 三级 一般故障 跛行 降低功率 限速15-20km/h！ 四级 轻微故障 停止能量回收 仪表进行故障显示，行驶不受影响
小知识：故障冻结帧 当车辆确认有故障的瞬间，由 整车控制器存储在“此瞬间”的整车 状态信息，有车速、高压、档位、 加速踏板开度、电机温度等信息， 帮助分析故障原因，为检修提供 重要依据。
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本课小结：电动汽车整车控制器
一.电动汽车定义
三.整车控制器
是指以车载电源为主要动力，用 简称VCU是整车控制系统的核心，承担车辆 电机驱动车轮行驶，符合道路交通、
四、故障诊断仪的使用
电动汽车故障诊断仪能到多种车型的多个系
统进行诊断，标定和烧录程序，还能对主要部
12V
件进行测试。
game over
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新能源汽车技术培训 等离子切割设备
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4 制动能量回收
整车控制器根据 ①行车速度 ②驾驶人制动意图 ③动力电池组的荷电状态 进行综合判驱动电机工作在 发电状态，将制动能量转变 成电能存储到动力蓄电池中。
制动能量回收原则：不干预液压系统ABS的工作，优先级低于ABS
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8.故障诊断仪使用方法
电动汽车故障诊断仪与传统燃油车诊 断仪类似，能到多种车型的多个系统 进行诊断，标定和烧录程序，还能对 主要部件进行测试。 诊断仪的使用方法：
1.将诊断仪连接至OBD车载诊断系统16 针接口； 2.进入诊断界面后选择被诊断车辆的品牌 和车型； 3.选择系统诊断或测试； 4.浏览故障码； 5.读取数据流和冻结帧； 6.处理故障，清除故障码。