纯电动汽车整车控制器(VCU)策略

整车控制器策略整车控制器简介contents目录整车控制器基本功能整车控制策略整车故障管理Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield整车控制简介01Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器简介整车控制器是整个汽车的核心控制部件，相当于汽车的大脑。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，整车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。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器简介功能简述汽车行驶控制功能新能源汽车动力必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩整车网络化管理VCU是负责与各零部件间数据信息交互、监控CAN网络状态及CAN网络故障诊断与处理制动能量回馈控制当满足能量回馈条件时，VCU发出指令回收部分能量整车能量管理和优化为了获得最大的续航里程，VCU将负责整车的能量管理，从而提高能量利用率车辆状态检测及显示VCU通过CAN总线传输方式对各零部件进行状态监测，将状态信息及故障诊断信息等经过仪表显示故障诊断与处理连续监视整车系统，进行故障诊断。根据故障内容，及时进行相应的安全保护处理Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器简介微处理器外围接口和保护电路12V电源输入5V电源输出EEPROM硬件看门狗数字量输出高低边驱动CAN0CAN1CAN2外围接口和保护电路数字量输入模拟量输入硬件设计框图Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制架构Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield整车控制器基本功能02Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器基本功能驱动控制功能

加速踏板和制动踏板是纯电动车中最主要的输入信号，驾驶员通过对这两个踏板进行操作，将驾驶员的操作意图传递给车辆，然后电动车的动力电机必须根据驾驶员的操作意图输出驱动力矩或是制动力矩。因此，整车控制器要采集踏板信息，解析出驾驶员的操作意图，并将其转化为对动力电机的力矩输出需求，这一功能是整车控制器最基本、最重要的功能。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器基本功能

制动能量回馈控制

电机作为唯一的动力输出源，电机除了有电动机的功能外，还具有发电机的功能，当驾驶员的意图是驱动车辆前行时，电机就当电动机使用，当驾驶员的意图是对车辆进行减速，电机就可以当发电机使用，利用电动车的制动能量发电，同时能量存储在储能装置中，当满足一定条件时，将能量反充给动力电池组。在这个过程中，整车控制器根据制动踏板的开度，以及当前车速和动力电池的荷电状态来判断某一时刻是否进行制动能量回收，如果可以，整车控制器向电机控制器发出相关指令，回收部分制动能量。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器基本功能整车能量优化管理

在纯电动车中，动力电池是提供能量的唯一来源，电池除了给动力驱动系统供电以外，还需要给其他车载电控单元提供能量。因此为了获得最大的车辆行驶里程，整车控制器将负责车辆的能量优化管理，以获得最佳的能量利用率。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器基本功能车辆状态的监测与显示整车控制器实时监测整车各个部分反馈到MCU的实时状态与参数，并将这些状态实时显示仪表盘上。同时，整车控制器判断这些状态与参数，如果产生故障，将故障显示到仪表盘上，并通过声、光等信息提醒驾驶员。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制器基本功能故障诊断与处理整车控制器连续监视整车电控系统，进行故障诊断，存储故障代码，供维修和例行检查时使用。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对故障进行分级处理，对于一些小故障，能够维持车辆的最基本驾驶，保障车辆行驶到最近维修站进行维修。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield整车控制策略03Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略整车上电策略

判断钥匙位于START档时，进入预充电过程：1、判断电机状态、电池状态、绝缘模块状态是否正常；2、判断电池侧母线电压值是否正常；3、判断电池侧母线电流值是否小于±5A；4、判断主负继电器是否吸合；5、判断电池是否处于充电状态；6、判断档位器是否位于空挡；Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略

Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略

Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略整车上电策略序号时间Uc(t)值11τ0.632Us22τ0.865Us33τ0.9502Us44τ0.9817Us55τ‭0.99326‬Us66τ‭0.999088‬Us77τ‭0.9999546‬Us在实际应用中，一般取电机侧电压与电池侧电压差值小于电池额定电压的5%~10%时，认为预充电过程完成。即可近似认为，经过时间3τ后，预充电过程完成。以电机侧电容C为800uF，预充电阻100Ω为例，预充时间为：T=3·R·C=3·100Ω·800·(10^-6)F=0.24s=240msTheusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略档位切换策略空挡切换至前进挡/倒退档：①钥匙ON档信号正常；②无整车三级故障；③无档位器故障；④刹车信号有效；⑤电机转速小于±500rpm。此时若前进挡信号有效，则切换至前进挡，若倒退档信号有效，则切换至倒退档。前进挡、倒退档状态下，在档位器为空挡时，均可直接切换至空挡。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略加速踏板信号处理

加速踏板作为整车最重要的输入量之一，其信号的变化直接反映了驾驶员的操

作意图。其输出信号应满足以下要求：稳定性、连续性、单调性和适应性。如果信号出错，将导致车辆失控，甚至出现严重的安全问题。鉴于加速踏板信号如此的重要，加速踏板安装了两路传感器，这两路传感器都属于霍尔传感器。

两组传感器输出的信号行程不一样，但是传感器的输出信号和加速踏板开度成线性关系，不同特征的物理信号输入整车控制器得到的加速踏板开度应该是一致的。这样的好处是，增加系统的冗余度，提高系统的故障诊断逻辑，提高了加速踏板信号

的可靠性。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略

将加速踏板输出的电压进行A/D转换得到采样值；

诊断标定，若采样值超出有效范围，则放弃此采样值；

对采样值进行滑移平均滤波，达到有效值；对滤波后的有效值进行加速踏板开度计算，得到加速踏板开度及其变化率。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略a)k时刻，加速踏板开度59%，驾驶员保持加速踏板开度不变，车辆处于匀速行驶状态，电机实际输出功率和阻力功率平衡，如图中的红点a；b)k+1时刻，加速踏板开度80%，驾驶员想加速，但是电机实际输出功率不能突变，但是当前时刻的期望输出功率已经大于k时刻的实际输出功率，由此可知驾驶员想加速，如图中的绿点b；c)k+2时刻，加速踏板开度40%，驾驶员想加速，但是电机实际输出功率不能突变，但是当前时刻的期望输出功率已经小于k+1时刻的实际输出功率，由此可知驾驶员想减速，如图中的黄点c。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略驱动控制策略

整车驱动控制策略是负责整车的驱动力矩的输出，决定整车的动力性能。整车驱动控制策略的核心是根据驾驶员输入信号和当前车辆状态，经过一系列的判断和计算，给出电机驱动力矩，从而达到改变车辆运行状态，达到驾驶员期望的车速。整车驱动力矩主要和加速踏板信号、加速踏板的加速度、制动踏板信号、电机转速、电机温度、电池电压、电池电流、电池SOC值有关。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略整车控制器采集钥匙信号、加速踏板、制动踏板、档位信号和其他传感器信号，然后提取出有效值，整车控制策略通过对这些有效值判断、计算，选取相应的驱动模式，然后向电机控制器发送整车期望转矩指令。驱动使能标志位置一则进入整车驱动状态，它置一的条件是：

钥匙打到START状态，整车控制器通过自检，电机控制器通过自检，电池管理系统通过自检，无严重故障，档位处于R/N/D档。然后整车控制器根据加速踏板、制动踏板、档位信号和车速分别进入对应的驱动状态。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略电池SOC影响当电池的SOC值低于一定限度时需要对电池进行充电，驱动控制策略必须根据电池SOC值确定电动机运行的输出功率，用SOC最小值(SOCmin)将整个电池状态划分为可用区和虑充电效率和放电效率）和两个低效区（低效区1和低效区2）。SOC不可用区，有用高效区下限值(SOClow)和高效区上限值(SOChigh)将可用区进一步划分为一个综合高效区（综合考值影响电池最大电流的输出，而电机电枢电流和输出转矩成正比，故电池的SOC值对输出转矩起到一个限制修正作用。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车控制策略制动系统安全性方面的控制方式，需要考虑电池最大允许充电电流、电压，以及考虑制动距离。制动工况下的电池充电电流、电压不能超过ＢＭＳ规定的最大值。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield整车故障管理04Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车故障管理安全保护策略整车控制器根据加速踏板两模拟信号的大小及匹配情况判断加速踏板是否正常，根据制动踏板的模拟信号与开关信号判断制动踏板是否正常，根据档位信号对换挡器进行故障诊断。实时对预充接触器、主正接触器开短路诊断。

通过CAN总线获取电机和电池的故障信息，以及绝缘电阻值、绝缘故障信息。整车控制器对实时诊断信息进行等级管理，对于绝缘停车故障和电机停车故障，电池停车故障设置为最高严重故障等级，1级故障，对于电池较严重故障信息、绝缘检测较严重故障信息、电机较严重故障信息等设置为2级故障；对于电池、电机、绝缘监测次严重级故障信息设置为3级故障。对于轻微故障设定为4级故障，厂家定期检验处理。对于1级故障进行停车处理，对于2级故障进行限功率至输出30%当前允许功率处理，对于3级故障进行限制至输出60%当前允许功率处理。对于4级故障，整车不做限制。Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer整车故障管理安全保护策略高压互锁系统在识别到危险时，整个控制器应根据危险时的行车状态及故障危险程度运用合理的安全策略，这些策略包括