新能源汽车纯电动车整车控制系统-20150106

新能源汽车整车控制系统的设计方法随着社会科技的不断发展，新能源汽车作为未来出行的主力军，受到越来越多消费者的青睐。

而新能源汽车的核心之一就是整车控制系统，它决定了车辆的性能稳定性和驾驶体验。

那么，如何设计出高效、可靠的新能源汽车整车控制系统呢？1.系统架构设计在设计新能源汽车整车控制系统时，首先需要明确系统的架构。

一般来说，整车控制系统包括动力电池管理系统（BMS）、动力总成控制系统、车载充电管理系统、车辆控制系统等模块。

合理的系统架构能够实现各个模块之间的有效通信和协作，提升整车性能。

2.控制算法设计控制算法是新能源汽车整车控制系统的灵魂所在。

针对不同类型的新能源汽车，需要设计相应的控制算法来实现动力分配、能量管理、节能减排等功能。

比如，针对混合动力车型，可以采用模糊逻辑控制算法来实现内燃机和电动机的协同工作，提高燃油利用率。

3.故障诊断与容错设计为提升新能源汽车整车控制系统的可靠性和安全性，故障诊断与容错设计显得尤为重要。

通过引入先进的故障检测技术和容错处理策略，能够在系统出现故障时及时发现问题并采取正确的应对措施，确保车辆运行安全稳定。

4.软硬件协同设计新能源汽车整车控制系统涉及到硬件电路设计和软件程序编写两大方面。

在设计过程中，需要实现软硬件的良好协同。

硬件设计要充分考虑软件的需求，确保硬件性能满足软件算法的要求；软件设计则需要充分理解硬件特性，以便实现对硬件的有效控制。

5.实验验证与优化设计新能源汽车整车控制系统后，需要进行实际实验验证和性能优化。

通过在实际路况下的测试，收集数据并分析结果，找出系统存在的问题并进行改进优化，最终使整车控制系统达到最佳状态。

设计新能源汽车整车控制系统需要充分考虑系统架构、控制算法、故障诊断与容错设计、软硬件协同设计以及实验验证与优化等方面。

只有在各个环节都做到精益求精，才能打造出高性能、高可靠性的新能源汽车整车控制系统。

设计出色的整车控制系统是新能源汽车发展的必然趋势，为实现新能源汽车产业的腾飞提供了有力支撑。

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。

纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍嘿，伙计们！今天我要给大家讲讲一个非常酷的东西——纯电动汽车整车控制器(VCU)。

别看它是个小小的东西，但它可是电动汽车的大脑，负责控制着整个车辆的运行呢！让我们一起来揭开它神秘的面纱吧！咱们来了解一下什么是VCU。

VCU是英文“Vehicle Control Unit”的缩写，翻译成中文就是“车辆控制单元”。

它是一种专门用于控制电动汽车的电子设备，可以实现对电池管理系统、电机控制系统、辅助系统等多种功能的综合控制。

有了VCU,电动汽车就可以像传统汽车一样行驶了！那么，VCU到底是怎么工作的呢？其实很简单，它就像是一个指挥家，指挥着电动汽车的各个部件协同工作。

当驾驶员踩下油门时，VCU会接收到这个信号，然后通过电池管理系统向电机控制系统发送指令，让电机产生动力；VCU还会根据车辆的速度、加速度等参数，调整能量回收系统的工作状态，确保电池的能量得到最大限度的利用。

接下来，我们再来聊聊VCU的一些重要功能。

首先就是电池管理系统。

这个系统负责监控和管理电动汽车的电池，确保电池在良好的状态下运行。

它可以实时监测电池的剩余电量、充电状态、温度等参数，并根据这些信息制定相应的充放电策略。

这样一来，不仅可以延长电池的使用寿命，还能提高电动汽车的续航里程。

其次就是电机控制系统。

这个系统负责控制电动机的转速和扭矩，从而实现对车辆的驱动。

VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向电机控制系统发送指令，让电动机产生合适的动力输出。

VCU还会对电机的工作状态进行监控和保护，防止因为过载或故障导致的损坏。

最后就是辅助系统。

这个系统包括了很多辅助功能，比如空调、音响、照明等。

VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向这些系统发送指令，实现各种功能的切换和调节。

这样一来，即使在没有发动机的情况下，电动汽车也可以享受到舒适便捷的驾驶体验。

VCU是电动汽车的核心部件之一，它的存在使得电动汽车变得更加智能、高效和环保。

新能源汽车电控系统新能源汽车电控系统，狭义的讲是指整车控制器，广义上讲，则包括整车控制器、电池管理系统和驱动电机控制器等。

01 整车控制VCU整车控制器作为电动汽车中央控制单元，是整个控制系统的核心，也是各个子系统的调控中心。

VCU的主要功能是协调管理整车运行状态，包括采集电机及电池状态，采集加速踏板信号、制动踏板信号、执行器及传感器信号，根据驾驶员意图综合分析做出相应判定后，监控下层各部件控制器动作。

02 驱动电机控制器电机控制器的作用主要是接收整车控制器的扭矩报文指令，进而控制驱动电机的转速与转动方向；另外，在能量回收过程中，电机控制器还要负责将驱动电机副扭矩产生的交流电进行整流回充给动力电池。

03 电池管理系统相比前两个控制器，电池管理系统相对比较“年轻”，其主要功能包括：电池物理参数实时监测、在线诊断与报警、充放电与预充控制、均衡管理和热管理等。

在新能源汽车电控系统设计基础上，壹为汽车把专用车整车电控系统分为高压电控系统和低压电控系统两个部分。

3.1 高压电控系统在电动车上，高电压的部件有动力电池、驱动电机、高压配电箱(PDU)、电动压缩机、DC/DC、OBC、PTC、高压线束等。

这些部件构成了车辆的高压系统，其中动力电池、驱动电机和高压调节系统是纯电动汽车的三大核心部件。

电池组和动力电池管理系统新能源电动车的动力来源是动力电池，动力电池的电压大多在100~400V，输出电流可达300A，动力电池的容量影响整车的续航里程，同时也影响充电时间和效率。

驱动电机和电机控制器电机控制器将高压直流电转换为交流电，并与整车其他模块进行信号交互，实现对驱动电机的有效调节。

其工作效率更高，达到85%以上，与传统汽车相比，其能源利用率更高，可以缩短资源浪费。

高压调节系统高压调节系统的作用主要是通过高压配电箱实现的，高压配电箱由许多高压继电器和高压熔断器组成，内部还内置相关芯片，实现与相关模块的信号通信，保证整车高压用电安全。

新能源电动汽车整车控制系统关于汽车电控系统，它其实并不是新能源电动汽车专有的，燃油车同样具备，只不过新能源电动汽车的电控系统更加的复杂，也更强大。

汽车电控系统，就是汽车电子控制系统，是由模块控制的系统总称，它由硬件和软件构成，电控其实就是车辆所有电子控制系统的软件+硬件的总称，我们可以将整个电控系统理解为车辆的神经系统，这个系统可以控制车辆的运行能力，所以电控系统越强大，车辆的控制与行驶能力越出色。

今天咱们就来聊聊新能源汽车的整车控制系统。

整车控制系统由加速踏板位置传感器，制动踏板位置传感器，电子换挡器等输入信号传感器，整车控制器(VCU)，电机控制器(MCU)，电池管理系统(BMS)等控制模块和驱动电机，动力电池等执行元件组成。

组成构架图汽车上的这些控制器通过CAN网络来通信。

CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。

最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。

比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。

1.驾驶员驾驶意图解析主要是对驾驶员操作信息及控制命令进行分析处理,也就是将驾驶员的油门信号和制动信号根据某种规则,转化成电机的需求转矩命令。

因而驱动电机对驾驶员操作的响应性能完全取决于整车控制的油门解释结果,直接影响驾驶员的控制效果和操作感觉。

2.整车驱动控制根据驾驶员对车辆的操纵输入(加速踏板、制动踏板以及选档开关)、车辆状态、道路及环境状况,经分析和处理,向整车管理系统发出相应的指令,控制电机的驱动转矩来驱动车辆,以满足驾驶员对车辆驱动的动力性要求;同时根据车辆状态,向整车管理系统发出相应指令,保证安全性、舒适性。

3.制动能量回馈控制整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度、车辆行驶状态信息以及动力电池的状态信息(如SOC值)来判断某一时刻能否进行制动能量回馈,在满足安全性能、制动性能以及驾驶员舒适性的前提下,回收部分能量。

书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
新能源电动汽车整车电子控制系统
电动汽车整车电子控制系统由动力系统、底盘电子控制系统、汽车安全控制系统、汽车信息电子控制系统组成，这四大系统完成了电动汽车的使命。

下面将分别介绍每个系统的功能及作用。

电动汽车整车电子控制系统
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。

对纯电
动汽车而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能力的制约。

对混合燃料电池轿车和燃料电池客车而言，由于其具有两个或两个以上的动力源，增加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，获得比传统汽车更好的燃料电池性能，降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，从而达到环保和节能的双重标准。

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
动力系统的参数匹配和优化。

在此基础上，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／能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。

整车控制系统由整车控制器、通信系统、零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，其主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I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
(1)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，内燃机或其他热机，动力电池或超级电容），在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能之间的转化。

电动汽车动力系统能流图如图
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纯电动汽车控制系统
纯电动汽车控制系统主要包括：车辆行驶控制器（即主控制器ECU）、电机控制ECU、电池控制ECU和CAN总线监控单元。

主控制器相当于纯电动汽车的大脑，它起到控制全局的作用。

主控制器ECU接收汽车上传感器的信息，经A/I转换后计算，编码为CAN报文，发送到总线上控制其它节点的工作。

同时，将一些整车相关信息（车速、电池容量、踏板位置等信息）在组合仪表上显示出来。

其中最核心的是通过传感器的输入值与系统当前状态及汽车工况等条件计算出合适的电机扭矩值，指挥电机正常工作。

电机控制ECU的主要工作是以主控制器发送扭矩值为输入值，采用双闭环控制来调速电机，使电机控制在需要的转速下。

还可以根据电机的温度变化控制电机的冷却水泵和冷却风扇，从而有效地调节电机的温度，从而有效地调节电机的温度。

纯电动车的电池是由十几块单体电池成组供电的，并保证在不供电时电池不成组。

由于单个电池性能差异，电池控制ECU控制电池充放电过程中的均衡性，保证电池性能。

同时，还提供给主控器电池的信息及电池充放电能量最大值。

CAN总线监控单元主要对总线上传输的数据进行实时监控、实时记录和实时报警，还提供离线分析功能及纯电动汽车调试阶段对主控制器主要计算参数进行标定的功能。

新能源汽车整车控制器系统结构和功能介绍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。

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。

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。

新能源汽车的整车控制系统设计研究在全球能源危机和环境保护压力日益加大的背景下，新能源汽车（NEV）的发展受到了广泛关注。

作为构成新能源汽车的核心技术之一，整车控制系统扮演着至关重要的角色。

整车控制系统的设计研究不仅涉及到电气工程、计算机科学、机械工程等多学科知识，还包括系统控制理论与应用。

本文将探讨新能源汽车的整车控制系统设计，涵盖其组成部分、工作原理、设计方法以及面临的挑战。

整车控制系统的组成部分通常包括电池管理系统（BMS）、动力总成控制系统（DTC）、车身控制模块（BCM）、和人机交互界面（HMI）等。

电池管理系统负责监控电池的状态，如电压、温度和充放电状态，以确保电池在安全范围内运行，并优化电池使用效率。

动力总成控制系统则协调电动机、变速器及辅助驱动系统之间的协作，确保汽车在各种驾驶条件下的性能优化。

而车身控制模块则负责车辆的灯光、空调、门锁等功能的控制。

人机交互界面则让驾驶者能够轻松访问信息，帮助他们对车辆状态做出及时反应。

整车控制系统的工作原理是通过感知、决策和执行三个基本过程来实现的。

首先，系统通过各种传感器收集环境信息与车辆状态，包括速度、位置、油门踏板位置等，这些数据被传送到中央处理单元。

中央处理单元利用先进的算法和模型对这些信息进行分析，以决定最佳的控制策略。

这一决策结果则通过执行器作用于车辆的各个部件，如电动机和制动系统，从而实现车辆的运动控制。

在整车控制系统的设计过程中，需要采用多种技术和方法。

建模与仿真是关键步骤之一，通过动态模型描述车辆的运动特性和环境交互能力，从而为控制器的设计提供依据。

常用的建模工具有Matlab/Simulink，这些工具能够实现快速原型开发，并通过仿真测试不同设计方案的可行性。

此外，现代整车控制系统越来越多地采用机器学习与人工智能技术，以便在复杂的驾驶场景中自适应调整策略，提高车辆的智能水平。

设计过程中还必须考虑实时性与安全性的要求。

整车控制系统需要在毫秒级甚至更短时间内完成感知与决策，以应对高速行驶中的突发情况。