整车控制器信号控制策略
汽车CAN总线信号的发送方式及控制策略设计
图1 Cyclic信号发送方式图2 On Change信号发送方式
22・设计与开发
23
设计与开发 2020-06・仪表和多媒体系统均周期发送背光值1，所有节点执行背光值1。
（2）此时用户在仪表上手动设置亮度，新的设置为背光值3。
（3）仪表周期发送背光值3给总线上所有节点。
（4）多媒体系统与仪表发送的新背光值同步，周期发送背光值3。
（5）所有节点执行背光值3。
仪表和多媒体系统均发送周图3 背光调节系统结构
图4 均为Cyclic 周期型信号，在多媒体端设置图5 均为Cyclic 周期型信号，在仪表端设置
背光值的设置变化时，才发送CAN总线信号。
当用户在多媒体系统上进行设置时，流程如图8所示，同步过程描述如下：（1）上一次同步后总线上无相关背光信号。
（2）此时用户在多媒体系统Change信号，同步性没有周期信号的好，每次同步后都需要各个节点反馈一次同步结果，避免有报文丢失等情况造成背光不一致。
而且如果更换仪表或多媒体系统，由于本地均无设置变化，因此没有背光信号在总线上进行
图6 混合类型信号，在多媒体端设置
图7 混合类型信号，在仪表端设置
图8 On Change信号，在多媒体端设置图9 On Change信号，在仪表端设置来自“中国文明网”
24・设计与开发2020-06。
纯电动重卡整车控制策略开发浅析
纯电动重卡整车控制策略开发浅析摘要：步入“十四五”规划后，新能源汽车产业的发展由量变向质变转化，乘用车领域，新能源的渗透率突飞猛进，一度超过30%，一时间新能源成了炙手可热的话题。
相比于乘用车，重卡领域的使用场景的多样化导致电动化的技术路线也多样化。
主流的技术路线有换电重卡、纯电重卡、氢燃料电池重卡、氢燃料发动机重卡、混动重卡等。
众多的技术路线其控制策略也不尽相同。
本文主要从整车各系统结构入手，来对新能源重卡的控制策略进行概述，力求能起到抛砖引玉的作用，能够给读者以启发。
关键词：新能源重卡；整车控制器；控制策略；控制系统；引言步入“十四五”规划后，新能源汽车产业的发展由量变向质变转化，乘用车领域，新能源的渗透率突飞猛进，一度超过30%，一时间新能源成了炙手可热的话题。
受乘用车带动，重卡领域的电动化也在快速推进，各大重卡主机厂开始相继积极谋划布局。
着眼全局，基于国家能源安全及环保的大力推进，汽车的电动化承担着国家产业结构升级的大任，正以摧枯拉朽的不可逆之势迅速崛起，一个新的赛道已经出现。
相比于乘用车，重卡领域的使用场景的多样化导致电动化的技术路线也多样化。
主流的技术路线有换电重卡、纯电重卡、氢燃料电池重卡、氢燃料发动机重卡、混动重卡等。
众多的技术路线其控制策略也不尽相同。
本文主要从整车各系统结构入手，来对新能源重卡的控制策略进行概述，力求能起到抛砖引玉的作用，能够给读者以启发。
1新能源重卡系统概述1.1新能源重卡系统简述图1纯电动重卡简图如图1所示，动力电池作为车辆的动力源，为车辆提供行驶的能量或者在能量回收时储存能量。
多合一控制器控制转向油泵，打气泵、低压蓄电池DC供电、空调及PTC和氢堆DCDC的配电。
如果是氢燃料重卡，氢堆作为增程系统为车辆行驶提供额外的能量。
电机控制器驱动电机工作，整车控制器控制车辆上所有控制模块协同工作。
1.2新能源重卡高压系统介绍图2纯电动系统架构图如图2所示，新能源技术兴起于乘用车，重卡入局较晚，由于两者面对的客户群体和工况不一样，高低压架构也有所区别。
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。
项目六 任务三 整车控制系统网络通讯功能
三 、 CAN
（4）CAN线特性
总线系统有多个控制单元组成，并联连接在总线传输线上。
所有控制单元都具有相同的条件，即每一个节点的权利相同都能占用总
线（发送和接收）。
多主处理器结构
CAN收发器
Байду номын сангаас
数据传输有终端电阻 终端电阻：120欧
数据传输终 端
CAN收发器
数据传输线
数据传输终端
三 、 CAN
（5）EV450OBDⅡ诊断座介绍
实操实施方案
1. can-bus数据测量
2）电压值测量
点火开关置于“ON”档，万用表调节至电压档，测量 ➢ 1脚对搭铁之间的电压值，万用表显示2.7V左右； ➢ 测量9脚对搭铁之间的电压值，万用表显示2.3V左右； ➢ H与L-can之间相差0.4V左右； 注：1脚为新能源can-h，9脚为新能源can-l，
二、整车控制器的控制逻辑
在整车的网络管理中，VCU是信息控 制的中心，负责信息的组织与传输、网络 状态的监控、网络节点的管理、网络优先 权的动态分配以及网络故障的诊断与处理 等功能。VCU这些功能的实现主要是通过 CAN总线协调其相应模块相互通信。
例如：当踩下加速踏板时，VCU通过 HCAN总线向电机控制单元发送电机输出 转矩信号，电机控制系统控制电机按照驾 驶人的意图输出转矩。
1- 新能源CANH，线号32 2- 动力电池CANL 3- 快充CANH，线号62 4- 未使用 5- 信号地线 6- 原车CANH，线号52 7- 未使用 8- 未使用 9- 新能源CANL，线号33 10- 动力电池CANH 11- 快充CANL，线号62 12- 未使用 13- 未使用 14- 原车CANL，线号53 15- 未使用 16- 常电（BAT+）
整车控制策略和整车控制逻辑说明0723(1)
整车控制策略与整车控制逻辑说明2017年7月17日目录1.输入模块 (5)1.1IO输入 (5)1.2CAN输入 (6)1.2.1电机控制系统 (6)1.2.2BMS (7)1.2.3仪表 (8)1.2.4DCAC (8)1.2.5DCDC (9)1.2.6绝缘检测 (9)2.控制策略模块 (10)2.1档位处理模块 (11)2.2转矩计算模块 (12)2.3工作模式 (15)2.4电机故障模块 (16)2.5车辆故障模块 (17)2.6绝缘检测仪故障模块 (17)2.7CAN故障模块 (18)2.7.1电机CAN故障 (18)2.7.2电池CAN故障 (18)2.7.3仪表CAN故障 (19)2.7.4DCDC CAN故障 (19)2.7.5DCAC CAN故障 (20)2.7.6绝缘检测CAN故障 (21)2.8速度油门模块 (21)2.9泵控模块 (22)2.10DCDC模块和DCAC模块 (23)2.11用户需求模块 (24)2.12电池模块 (24)2.13电机模块 (27)2.14电池故障模块 (28)2.15DCAC故障模块 (29)2.16DCDC故障模块 (29)2.17整车控制逻辑流程 (29)3.输出模块 (30)3.1In1 (31)3.1.1CAN输出 (31)3.1.2IO输出 (32)3.2In2 (32)3.310开关量 (33)本次整车控制器的逻辑由matlab/simulink编写。
整车控制器的工作分为：输入、控制策略、输出三个模块。
此外还有一个时间计时模块，时间计时模块分别有20、50、100、250、300、500、1000毫秒的不同计时。
所有的标定变量（包括变量名称以及变量数值）都被保存在一个名为calibrition.m文件中，包括车辆参数、踏板模拟量转换、油门踏板的map、开关制动信号制动力百分比、电机参数、电池参数、附件参数、策略相关参数。
通过在这个文件中修改标定变量的参数，十分便捷，可以有效管理众多数据。
整车控制器
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。
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
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
-----汽车集团整车控制器HIL实例介绍知识讲解
PXIe-6363模块
32路DIO 10MHz频率
PXI-8513模块
双路CAN 高低速兼容
整车simulink模型
①
在simulink中搭建整车动力学模型，如下图
02
PART
②
通过NI工具包将simulink模型导成 .dll文件，最终导 入PXI机箱运行
②
器输出转矩，同时限制电机的最高转速，
最高车速限制为100km/h，主减比5.1，
轮胎半径360mm
ON断开：根据当前状态，进行电机负载
④
卸载；卸载后断开各高压回路；复位高
压故障诊断；保存故障代码、行驶参数
等；最后断开低压自保控制
系统结构介绍
02
机柜总成结构
PART
供电箱及开关 工控机 PXI机箱 适配器
为16s
车辆的最高速度除了受到驱动力和负载阻力的限制，还受到整车控制器发给 电机控制器指令报文（0xCFF08EF）的转速正值限制。目前电机工作在转矩模 式，通过该转速正值，限制电机的最高转速，同时限制车速。当为满载质量 时，最高速度是由转速正值限制，此时整车控制器发出的指令转矩是260Nm， HIL模型计算得到的电机的实际输出转矩130.3Nm，在该转矩下，电机转速保 持在3800rpm。
PART
①
输入加速踏板到最大值，电压达到4.2V
②
观察整车控制器发给电机控制器指令报文 （0xCFF08EF）的指令转矩值，可以观察到当车速 为0时，指令转矩值为520Nm
③
整车动力学模型根据收到的指令转矩，计算得到驱
动电机的实际输出电磁转矩
测试过程
④
车辆加速，在前面板可以实时观测车速，电机转
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。
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整车控制器信号控制策略
一．信号描述
整车控制器的信号包括输入信号和输出信号，有些通过电气连接直接读取，有些通过CAN总线通讯获得。
1.整车控制器信号连接关系如下：
二．整车控制器信号控制策略
整车控制器上电后，读取钥匙ACC、ON档信号，通过CAN总线对整车低压设备进行自检，同时响应ON档信号输出低压自保控制信号，防止整车低压
1
突然断电。
整车低压设备自检通过后，整车控制器输出高压接触器控制信号，并检测接触器的触点吸合之后，输出电机控制器启动信号。
电机控制器启动之后，整车控制器通过CAN总线检测电机控制器的状态，待电机控制器通过CAN总线输出就绪信号后，表明电机控制器上电工作正常，整车控制器可以通过CAN总线控制电机工作。
整车控制器检测档位、油门、制动信号，分别控制电机驱动车辆进行启动、加速、电制动和停车。
整车控制器依照电机的最优工况进行车辆驱动控制，并控制动力电池组进行充电、放电，使其在一定范围内工作，来实现整车的动力性、经济性最优，并保证整车设备可靠地工作。
整车控制器采集整车各开关、传感器信息，通过CAN总线或电平输出控制整车DCDC电源、转向助力油泵、气泵压缩机进行工作，以满足整车可靠性、操纵便利性。