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                汽車整車控制器VCU
                新能源汽車整車控制器方案開發_VCU_HCU
                點擊次數:22  發布時間:2020-09-13

                新能源汽車整車控制器方案開發_VCU_HCU


                        新能源汽車作為一種綠色的運輸工具在環保、節能以及駕駛性能等方面具有諸多內燃機汽車無法比擬的優點,其是由多個子系統構成的一個復雜系統,主要包括電池、電機、制動等動力系統以及其它附件。各子系統幾乎都通過自己的控制單元VCU來完成各自功能和目標。為了滿足整車動力性、經濟性、安全性和舒適性的目標,一方面必須具有智能化的人車交互接口,另一方面,各系統還必須彼此協作,優化匹配,這項任務需要由控制系統中的整車控制器來完成?;诳偩€的分布式控制網絡是使眾多子系統實現協同控制的理想途徑。由于CAN總線具有造價低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯能力強和實時性好等優點,己廣泛應用于中、低價位汽車的實時分布式控制網絡。隨著越來越多的汽車制造廠家采用CAN協議,CAN逐漸成為通用標準。采用總線網絡可大大減少各設備間的連接信號線束,并提高系統監控水平。另外,在不減少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制單元,拓展網絡系統功能。
                 

                一、整車控制器控制系統結構

                        公司自行設計開發的新能源汽車整車控制器包括微控制器、模擬量輸入和輸出、開關量調理、繼電器驅動、高速CAN總線接口、電源等模塊。整車控制器對新能源汽車動力鏈的各個環節進行管理、協調和監控,以提高整車能量利用效率,確保安全性和可靠性。該整車控制器采集司機駕駛信號,通過CAN總線獲得電機和電池系統的相關信息,進行分析和運算,通過CAN總線給出電機控制和電池管理指令,實現整車驅動控制、能量優化控制和制動回饋控制。該整車控制器還具有綜合儀表接口功能,可顯示整車狀態信息;具備完善的故障診斷和處理功能;具有整車網關及網絡管理功能。
                 

                下面對每個模塊功能進行簡要的說明:

                1、開關量調理模塊

                       開關量調理模塊,用于開關輸入量的電平轉換和整型,其一端與多個開關量傳感器相連,另一端與微控制器相接;
                 

                2、繼電器驅動模塊

                       繼電器驅動模塊,用于驅動多個繼電器,其一端通過光電隔離器與微控制器相連,另一端與多個繼電器相接;
                 

                3、高速CAN總線接口模塊

                       高速CAN總線接口模塊,用于提供高速CAN總線接口,其一端通過光電隔離器與微控制器相連,另一端與系統高速CAN總線相接;
                 

                4、電源模塊

                      電源模塊,可為微處理器和各輸入和輸出模塊提供隔離電源,并對蓄電池電壓進行監控,與微控制器相連;
                 

                5、模擬量輸入和輸出模塊

                      模擬量輸入和輸出模塊,可采集0~5V模擬信號,并可輸出0~4.095V的模擬電壓信號。
                 

                6、脈沖信號輸入和輸出模塊

                     可采集脈沖信號并調理,范圍1Hz-20KHZ, 幅度6---50V;輸出PWM信號范圍1HZ-10KHZ,幅度0-14V。
                 

                7、故障和數據存儲模塊

                      鐵電存儲器可以存儲標定的數據和故障碼,車輛特征參數等,容量32K。
                 

                二、整車控制器功能說明

                      新能源汽車整車控制器基本上以下幾項功能:
                 

                1. 對汽車行駛控制的功能

                    新能源汽車的動力電機必須按照駕駛員意圖輸出驅動或制動扭矩。當駕駛員踩下加速踏板或制動踏板,動力電機要輸出一定的驅動功率或再生制動功率。踏板開度越大,動力電機的輸出功率越大。因此,整車控制器要合理解釋駕駛員操作;接收整車各子系統的反饋信息,為駕駛員提供決策反饋;對整車各子系統的發送控制指令,以實現車輛的正常行駛。
                 

                2. 整車的網絡化管理

                    在現代汽車中,有眾多電子控制單元和測量儀器,它們之間存在著數據交換,如何讓這種數據交換快捷、有效、無故障的傳輸成為一個問題,為了解決這個問題,德國BOSCH公司于20世紀80年代研制出了控制器局域網(CAN)。在電動汽車中,電子控制單元比傳統燃油車更多更復雜,因此,CAN總線的應用勢在必行。整車控制器是電動汽車眾多控制器中的一個,是CAN總線中的一個節點。在整車網絡管理中,整車控制器是信息控制的中心,負責信息的組織與傳輸,網絡狀態的監控,網絡節點的管理以及網絡故障的診斷與處理。
                 

                3. 制動能量回饋控制

                    新能源汽車以電動機作為驅動轉矩的輸出機構。電動機具有回饋制動的性能,此時電動機作為發電機,利用電動汽車的制動能量發電,同時將此能量存儲在儲能裝置中,當滿足充電條件時,將能量反充給動力電池組。在這一過程中,整車控制器根據加速踏板和制動踏板的開度以及動力電池的SOC值來判斷某一時刻能否進行制動能量回饋,如果可以進行,整車控制器向電機控制器發出制動指令,回收能部分能量。
                 

                4. 整車能量管理和優化

                    在純電動汽車中,電池除了給動力電機供電以外,還要給電動附件供電,因此,為了獲得最大的續駛里程,整車控制器將負責整車的能量管理,以提高能量的利用率。在電池的SOC值比較低的時候,整車控制器將對某些電動附件發出指令,限制電動附件的輸出功率,來增加續駛里程。
                 

                5. 車輛狀態的監測和顯示

                    整車控制器應該對車輛的狀態進行實時檢測,并且將各個子系統的信息發送給車載信息顯示系統,其過程是通過傳感器和CAN總線,檢測車輛狀態及其各子系統狀態信息,驅動顯示儀表,將狀態信息和故障診斷信息經過顯示儀表顯示出來。顯示內容包括:電機的轉速、車速,電池的電量,故障信息等。
                 

                6. 故障診斷與處理

                    連續監視整車電控系統,進行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。根據故障內容,及時進行相應安全保護處理。對于不太嚴重的故障,能做到低速行駛到附近維修站進行檢修。
                 

                7. 外接充電管理

                   實現充電的連接,監控充電過程,報告充電狀態,充電結束。
                 

                8. 診斷設備的在線診斷和下線檢測

                    負責與外部診斷設備的連接和診斷通訊,實現UDS診斷服務,包括數據流讀取,故障碼的讀和清除,控制端口的調試。


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