整车控制系统及控制策略

◆文/北京 李玉茂纯电动汽车学习入门(九)——整车控制系统(上)(接上期)一、概述1.整车控制系统整车控制系统(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、动力电池能量管理、驾驶人意图解析、安全监控、故障诊断等作用，对电动汽车动力性、经济性、安全性和舒适性等有很大的影响。

整车控制系统分成三大子系统，如图1所示，包括低压电气系统、高压电气系统、网络控制系统。

图中弱电控制部件称作ECU(ECM)，强电控制部件称作控制器。

(1)低压电气系统主要由12V电池、低压线路、点火开关、继电器、电动水泵、电动制动真空泵、电动助力转向器、ICM(组合仪表)等组成。

作用是为各电子控制单元、各高压部件控制器、各12V电动辅助设备供电。

(2)高压电气系统主要由动力电池、驱动电机、MCU(驱动电机控制器)、OBC(车载充电机)、DC/DC变换器、空调压缩机、压缩机控制器、PTC、PTC控制器等组成。

作用是将电能转换成机械能，或者整流、逆变、直流电压变换。

(3)网络控制系统主要由V C U (整车控制单元)、B M S (电池管理系统)、RMS(远程通信终端)、网关、CAN总线等组成。

作用是控制低压电气系统和高压电气系统。

2.整车控制单元(1)VCU基本作用整车控制单元英文缩写VCU，英文全称Vehicle Controller Unit，如图2所示。

VCU是整车控制系统的核心部件，VCU接收加速踏板、制动踏板、车速和剩余电量等信息，通过网络综合控制驱动车所需要的工作部件，属于整个车辆的管理协调型控制部件。

图2 VCU(2)VCU分层管理VCU的组成包括微处理器、电源及保护电路模块、I/O接口图1 整车控制系统和调试模块、A/D模数转换模块、CAN总线通讯模块等，根据信号重要程度和实现次序，运算分为四层，如图3所示。

图3 VCU分为四层运算①数据交换管理层，接收CAN总线信息，对馈入VCU的物理量进行采集处理，并通过CAN总线发送控制指令，通过I/O接口提供对显示单元和继电器等的驱动信号，该层的功能是实现其他功能的基础和前提。

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。

vcu应用层控制策略1.引言1.1 概述概述:VCU (Vehicle Control Unit) 应用层控制策略是指在车辆控制系统中的应用层控制策略设计和优化。

车辆控制系统是车辆运行和驾驶过程中至关重要的部分，其不仅仅包括车辆的动力系统、转向系统、刹车系统等，还涉及到车辆的稳定性控制、智能驾驶辅助系统等诸多方面。

应用层控制策略作为车辆控制系统中的核心部分，旨在通过合适的控制算法和策略，保证车辆的运行安全性、效能性和稳定性。

在现代车辆中，VCU应用层控制策略的优化设计能够提高车辆的性能指标，降低能量消耗，同时也提升了驾驶者的驾驶体验。

针对VCU应用层控制策略的研究和设计，主要涉及到以下几个方面：首先是根据车辆的实时运行状态和环境信息进行控制策略判断，例如采集和处理车辆的传感器数据、路况信息等；其次是制定合理的控制策略和算法，以达到车辆性能的优化，如车辆的加速度、减速度、停车等相关参数的控制；最后是对控制策略进行仿真分析及实际测试验证，以保证控制策略的可靠性和有效性。

综上所述，VCU应用层控制策略是车辆控制系统中的关键环节，其设计和优化对于提高车辆性能和驾驶体验至关重要。

因此，深入研究和探索VCU应用层控制策略的相关技术和方法，对于推动智能驾驶技术的发展，提升整车控制系统性能具有重要意义。

在接下来的文章中，我们将从不同的角度对VCU应用层控制策略进行详细分析和讨论，进一步深入探究其在实际应用中的挑战和前景。

文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要围绕VCU应用层控制策略展开讨论，共分为三个部分：引言、正文和结论。

引言部分（Chapter 1）将对文章的背景和意义进行概述，并介绍VCU 应用层控制策略的相关概念和目标。

通过引言，读者可以对本文的主题有一个整体的了解。

正文部分（Chapter 2）是本文的核心部分，主要包括两个要点。

第一个要点（Section 2.1）将详细介绍VCU应用层控制策略的基本原理、实施方法和技术特点。

四轮驱动微型电动车整车控制四轮驱动微型电动车是一种具有潜力的新型电动汽车。

随着环保意识的增强以及新能源汽车技术的不断发展，四轮驱动微型电动车在市场上的需求逐渐增大。

本文将介绍四轮驱动微型电动车的整车控制方式。

对于四轮驱动微型电动车来说，整车控制是至关重要的。

车辆的稳定性、操控性和安全性都与整车控制密切相关。

四轮驱动微型电动车的整车控制主要通过电机控制系统来实现。

电机控制系统可以通过调节电机的转速和转矩来实现对车辆行驶状态的控制。

四轮驱动微型电动车还需要传感器应用来实现智能化控制。

传感器可以帮助车辆检测周围环境以及自身的状态，从而做出相应的调整。

例如，利用轮速传感器可以检测车轮的转速，帮助控制系统更好地调整电机输出；利用加速度传感器可以检测车辆的姿态和加速度，从而实现车辆稳定性和操控性的控制。

在安全性设计方面，四轮驱动微型电动车需要具备高效的制动系统和安全设备。

制动系统是保证车辆安全的重要部件，包括盘式制动器和鼓式制动器等。

这些制动器可以通过摩擦力来降低车速，从而缩短制动距离。

同时，四轮驱动微型电动车还需要配备安全设备，如安全带、安全气囊、防抱死制动系统（ABS）等，以进一步提高车辆的安全性能。

探讨四轮驱动微型电动车的未来发展趋势，展望其应用前景。

随着技术的不断发展，四轮驱动微型电动车的性能和稳定性将得到进一步提升。

未来，四轮驱动微型电动车可能会更多地应用在城市出行和短途物流等领域。

随着共享经济的普及，四轮驱动微型电动车也可能会成为共享出行的新型解决方案。

由于其具有体积小、重量轻、易操作等优点，四轮驱动微型电动车在某些特殊领域（如农业、林业等）也有着广阔的应用前景。

四轮驱动微型电动车具有很大的市场前景和发展潜力。

随着技术的进步和应用领域的拓展，其将会在未来的交通运输领域发挥越来越重要的作用。

随着环保意识的不断提高和新能源汽车技术的不断发展，纯电动车成为了现代交通领域的重要组成部分。

作为一种新型的汽车类型，纯电动车具有许多优点，如零排放、低能耗、高效率等。

整车控制系统是指对整车车辆动力、底盘、车身、安全等多个方面进行统一管理和控制的系统，它对车辆的性能、安全性、舒适性等方面都有着重要的影响。

整车控制系统的结构组成和工作原理是整车研发和制造的重要内容之一，下面将对整车控制系统的结构组成和工作原理进行详细的介绍。

一、整车控制系统的结构组成整车控制系统包括动力总成控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和安全控制系统四个方面。

1. 动力总成控制系统动力总成控制系统主要包括发动机控制系统、变速器控制系统和电子控制单元（ECU）。

发动机控制系统负责对发动机进行燃烧过程的控制和调整，以保证发动机的性能和经济性。

变速器控制系统则负责控制变速器的换挡过程，从而实现车辆的动力传递和速度调整。

ECU作为动力总成控制系统的核心，对发动机和变速器等多个部件进行统一管理和协调。

2. 底盘控制系统底盘控制系统主要包括悬挂系统、转向系统、制动系统和轮胎系统等。

悬挂系统负责对车辆的悬挂调整和减震控制，以保证车辆行驶时的稳定性和舒适性。

转向系统则负责实现车辆的转向控制，从而保证车辆的行驶轨迹和稳定性。

制动系统负责对车辆的制动力进行控制和调整，以保证车辆的制动安全性。

轮胎系统则负责监测和调整车辆轮胎的气压和磨损情况，以确保车辆的抓地性和操控性能。

3. 车身控制系统车身控制系统主要包括车身稳定控制系统、车身动力学控制系统和空调系统等。

车身稳定控制系统负责对车辆的侧倾和悬挂调整，以保证车辆在高速行驶和急转弯时的稳定性。

车身动力学控制系统则负责监测和调整车辆的加速、刹车和转向等动作，以保证车辆行驶时的平顺性和稳定性。

空调系统则负责对车辆的空调温度和通风进行控制和调整，以保证车内的舒适性和温度适宜。

4. 安全控制系统安全控制系统主要包括防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、车辆稳定控制系统（VSC）和安全气囊系统等。

ABS系统负责对车辆制动时的制动力进行调整和控制，以避免车辆制动时的打滑和失控。

学习任务3 纯电动汽车的控制策略任务目标任务目标能够正确的认识纯电动汽车的控制策略的功用和设计思路。

能够掌握对加速转矩控制策略、制动能回馈控制策略、驱动转矩的功率限制策略的分析方法学习重点对纯电动汽车控制策略的分析和设计。

知识准备一、电动车控制系统概述1整车控制单元.汽车整车控制单元（VCU）是纯电动汽车整车控制系统的核心部件。

纯电动汽车的正常行驶、安全性、再生能量回馈、网络管理、故障诊断与处理以及车辆状态监测等方面都需要VCU 的参与。

对于加速度踏板、制动踏板、电子换挡杆等传感器数据和驾驶员操作指令的数据，控制指令将其发送至整车控制单元，整车控制单元按照既定的整车控制策略进行数据处理，将处理结果发送给电机控制器、电池控制单元等，并实时监控车辆运行状态。

在纯电动汽车制动过程中，为了提高纯电动汽车的行驶里程，整车控制单元进行制动能量反馈控制。

整车控制单元直接或通过CAN 总线和其他电子控制单元传送数据和控制指令。

下图是纯电动汽车控制单元的示意图。

2.整车控制系统可以根据驾驶员的意图发出各种指令，电机控制器可实时响应并调节驱动电机的输出，实现怠速、前进、倒车、停车、能量回收和停车等功能。

整车控制系统通过采集加速踏板信号、制动踏板信号和档位开关等信息，一同接收CAN 总线上的电机控制器信号和电池管理系统发送的信号，并通过车辆控制策略对接收到的数据信息进行分析判断，获取驾驶员的驾驶意图和车辆行驶状态，最后利用CAN 总线发出指令，控制各部件控制器的工作，从而保证车辆正常行驶3、整车控制策略的功用纯电动汽车驱动系统中主要有电机驱动装置，传动系统，动力电池等。

必须有一个性能优越、安全可靠的整车控制策略，从各个环节上合理控制车辆的运行状态、能源分配和协调功能，以充分协调和发挥各部分的优势，使汽车整体获得最佳运行状态。

整车控制策略主要包括:(一) 汽车驱动控制。

根据司机的驾驶要求、车辆状态、道路及环境状况，经分析和处理，向电机控制器发出相应指令，满足驾驶要求。

一、电驱动系统组成电驱动系统由驱动电机、电机控制器和减速器三个部分组成(图1、图2)。

在车辆行驶过程中，驱动电机通过来自动力蓄电池的电能产生驱动力，并在减速过程中将车辆动能产生的电能为动力蓄电池充电。

驱动电机具有电动和发电功能。

驱动电机和减速器通过转子轴的花键结构连接。

减速器总成由左右箱体和两级齿轮副及差速器机构组成；驱动时，将电机输出转速扭矩，降速增扭后传递到驱动轴以驱动整车运动；发电时，将整车传递到驱动轴的转速扭矩，增速降扭后传递到电机发电；实现整车转弯时的差速功能。

电机控制器在驱动时，将高压直流电通过IGBT功率模块，转换成三相交流电，驱动电机输出动力给减速器；发电时，将电机线圈端产生的三相交流电通过IGBT模块，转变成高压直流电，给电池充电。

二、驱动电机功能驱动电机具有两个功能：一是将动力蓄电池的电能转换为驱◆文/河北 周晓飞电驱动和整车控制系统基本策略(一)动力；二是通过驱动轮的再生制动产生电能，将车辆的动能转换为电能为动力蓄电池充电。

1.行驶时(图3)(1)通过打开/关闭功率晶体管，交流电被发送到驱动电机的定子线圈。

(2)通过将6个功率晶体管的输入切换到驱动电机，可以切换各相线圈的磁力方向，并在驱动电机中产生旋转磁场。

(3)转子随着转子磁体，根据旋转磁场的方向吸引/排斥而旋转。

2.再生制动时(图4)(1)在减速期间，从驱动轮传递来的驱动力使转子线圈旋转，当永磁体改变转子线圈周围的磁通量时，会发生电磁感应作用，从而在定子线圈中产生交流电动势，在定子线圈中产生电流。

(2)来自定子线圈的交流电动势输入到逆变器，并通过三相波整流将其转换为直流电。

(3)逆变器将交流电转换为直流电，从而为动力蓄电池充电。

三、驱动电机结构1.定子 驱动电机定子组件会产生磁场，从而在驱动过程中旋转转子线圈。

定子组件由定子铁芯和定子线圈组成。

定子组件采用矩形图1 电驱动系统(纯电动)图2 电驱系统结构导线分布绕组。

通过采用矩形导线分布绕组，可以流过大量电流。