电动汽车整车控制器功能结构.docx

新能源汽车整车控制器系统结构 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通讯电路电路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（ 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 通讯 电路 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 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 光电隔离 总线接口 组合仪表 电机转速 车 速 电池SOC 故障指示灯 充电开关 启动钥匙空调开关模式开关 制动踏板开关 开关量调理 光电隔离 继电器驱动 主继电器 空调继电器DC/DC继电器备用继电器 光电隔离 高速CAN 总线接口 高速CAN总线 电机 电池 ECU ECU 通信 节点 其他 节点 监控 节点 图 2 整车控制器结构原理图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。 6、脉冲信号输入和输出模块 可采集脉冲信号并调理，范围 1Hz—20KHZ, 幅度 6---50V；输出 PWM 信号范围 1HZ—10KHZ，幅度 0—14V。 7、故障和数据存储模块 铁电存储器可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量 32K。 二、整车控制器功能说明 新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能： 对汽车行驶控制的功能 新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。 整车的网络化管理 在现代汽车中，有众多电子控制单元和测量仪器，它们之间存在着数据交换， 如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。在电动汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复杂，因此， CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网 络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。 制动能量回馈控制 新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性 能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中， 整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的 SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。 整车能量管理和优化 在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高