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电动汽车整车控制系统介绍本文主要探讨纯电动汽车整车控制系统功能及研发流程。
根据用途,整个电气系统可分为动力系统、能源系统、底盘电子控制系统、照明指示系统、仪表显示系统、辅助系统、整车综合控制系统、空调系统和舒适性安全系统等子系统。
其中很多功能模块都需要和整车综合控制系统相关。
整车电气系统列出如表1所示。
整车综合控制系统根据驾驶员的操作指示(油门、刹车等),综合汽车当前的状态解释出驾驶员的意图,并根据各个单元的当前状态作出最优协调控制。
1 整车控制器系统配置整车控制器与整车其他电气系统连接如图1所示。
整车控制器通过CAN总线与电池ECU、电机ECU、电源分配ECU、ABS系统、中控门锁、仪表显示系统连接。
与其余的电气系统通过IO端口连接(也可使用CAN通讯)。
下面分别对各电气单元的功能要求分别叙述。
1.1 动力系统提供整车的动力输出,其核心是驱动电机和电机驱动ECU电机驱动ECU通过CAN总线与整车综合控制器通讯。
应能提供电机转速、转矩、功率、电压、电流、水温、工作模式等参数。
并应该能接受整车控制器发来的控制命令。
1.2 能源系统包括电池、电池管理单元和电源分配系统与整车控制器通讯的有电池管理ECU和电源分配ECU。
电池管理ECU对电池进行充放电管理及保护。
它应能提供电池组总电压、电流、单体电池电压、温度、剩余电量、电池健康状态、故障类型等信息。
电源分配ECU应能提供各个子电源的电压、电流和工作温度以及故障类型等信息。
1.3 ABS系统应能提供各个车轮的转速、液压系统状态、各个制动阀的状态以及自身的工作状态等信息1.4 中控门锁,应提供各车门状态等信息1.5 仪表显示系统,应向整车控制系统提供所显示信息的全部内容1.6 照明指示系统,可以通过CAN总线来控制,也可以通过IO来指示照明指示系统的运行状态1.7 转向助力、制动助力、变速箱需提供档位位置、液压压力、工作状态等信息可以是简单的开关量也可以用CAN总线通讯。
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。
整车控制器功能定义2、目录整车控制器 (1)功能规范 (1)2、目录 (2)3、缩写术语 (2)1.概述 (3)2.技术性能 (3)2.1主要技术参数： (3)2.3主要技术参数 (4)2.3.1外形结构 (4)3.接口引脚定义 (6)典型值 (6)4. 安装要求及规则 (8)4.1安装位置要求 (8)4.2VCU接地 (9)5.1VCU及其接插件的装配 (9)5.1.1VCU装配 (9)5.1.2VCU线束接插件 (9)5.1.2.1检查护套型号 (9)3、缩写术语1.概述VCU(Vehicle Control Unit) 称为整车控制器，主要用于车辆动力系统的协调与控制。
从整车的角度进行扭矩和转速的控制，有效改善驾驶员感受，降低油耗和排放。
文档基本描述了VCU工作原理，主要技术参数，VCU外形结构，安装位置，如何装配，及使用方法等。
2.技术性能2.1主要技术参数：1、VCU主控制器CPU为Freescale 16位微控制器S12系列中的9S12XDT256;2、CPU采集车辆传感器信号，其中可以采集2路脉冲量输入电路，11路模拟量输入电路和10路开关量输入电路；3、VCU带有符合ISO11898的三路CAN接口，能实现与换档盒、电机控制器、仪表、BMS以及诊断和标定等通讯；4、VCU采集车辆的开关量、模拟量以及CAN通信数据，判断整车状态，并做出相应的控制。
2.2整车控制器参数表CAN控制器3路CAN，符合CAN2.0B规范软件特性软件架构软件的体系构架包括以下3部分：底层、应用层和接口层。
CAN驱动支持11位和29位CAN ID。
CAN 驱动函数需要支持多个CAN报文对象，其中每个CAN报文都包含标示符、数据。
-可进行CAN通道的打开/关闭操作；-支持周期性CAN报文收发功能（如10ms、20ms、50ms、100ms、500ms、1000ms周期）；-支持基于事件的CAN报文收发功能；安装应用安装位置建议安装在驾驶室内安装方向VCU总成最好水平于地面安装，即透气塞水平放置方式2.3主要技术参数2.3.1外形结构1、下壳体（图3-1）外部采用栅片结构，以便散热。
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。
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。
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。
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。
VCU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。
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。
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。
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。
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。
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。
电动车控制系统组成简图电动车控制系统由整车能源分配与管理系统，行驶控制系统和辅助控制等系统组成。
1.整车能源分配与控制管理系统整车能源分配与控制管理系统由动力电池组、电池管理系统（BMS）、放电和充电等接口及其控制所构成。
为了获得最大的续驶里程及首务安全功能，能源分配与管理系统必须根据电动车实际行驶工况及电池组的SOC等参数，合理、高效的分配有限的能量，使得安全、高效行驶的同时最大程度延长电动车一次充电续驶里程。
2. 车辆行驶控制系统车辆行驶控制系统由整车行驶控制器、电机驱动控制系统、能量回收系统、变速箱控制系统及辅助控制系统等通过总线系统连接组成。
2.1 整车行驶控制器1）车辆行驶控制功能纯电动汽车的动力电机必须按照驾乘人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转矩或再生制动转矩。
踏板开度越大，动力电机的输出扭矩越大。
因此，车辆控制器要接收踏板信号并将其转换为对动力电机的扭矩输出要求。
这一功能是整车控制器的基本功能。
2) 车辆多主扁平的can Bus 控制管理在电动汽车中以CAN总线的应用理所应当。
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。
整车采用多主扁平的can Bus 控制管理, 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。
各传感器采集到的数据由A/D转换器转换成数字信号传递给整车控制器;还有一些开关量信号如启动、停止等开关以及档位切换开关等信号也都传递给控制器。
控制器通过CAN总线实现指令的下达以及各模块间信息的共享等功能。
2.2 电机驱动控制系统电机驱动控制系统包含大功率交流异步电机控制器和功率逆变器以及电机本身，完成电动车正常行驶工况下的驱动控制任务,是电动车运动的核心问题所在。
2.3 能量回收系统能量回收系统主要是将汽车制动时的机械能转化为电能存储到电池组，实现制动能量的回收。
2.4 变速箱控制系统系统中采用了智能变速箱，智能变速箱由两部分组成：即减速和升速两个功能，正常行驶时作为减速器，提高电动车驱动系统的牵引驱动性能。
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3000m4）工作电压：18VDC—32VDC5）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：IPG20N06S2L-65xxxxxx发表于2012-5-23 11:27:45 |只看该作者||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。
