摘要：本文主要对纯电动汽车整车控制器进一步分析。，纯电动汽车是由车载储能装置获得电力，以电机作为驱动的车辆。整车控制器不仅仅是作为纯电动汽车的调控中心，同时也在纯电动汽车中起到核心作用。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；功能；组成；设计
引言
随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。整车控制器（简称为VCU）是电动汽车的核心部件，VCU技术是体现整车企业自主知识产权和产品水平的核心技术；VCU技术水平的高低和成熟度直接影响整车的动力性、经济性及安全性。本论文所述的VCU是为满足南汽某款即将上市的纯电动汽车而开发的。
一、纯电动汽车整车控制器功能分析
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、电控、整车控制、踏板、DCDC直流变换器、电动转向系统、电动打气系统、PDU高压控制等动力系统以及附件系统。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，已广泛应用于中、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，在不减少其可靠性的前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。
二、整车控制器的组成
纯电动汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量输入检测与输出模块、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总线获得电机与电池系统的相关信息，进行分析和运算，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。
三、整车控制器的硬件电路设计
整车控制器的硬件结构如下图所示，其硬件电路主要由6个部分组成，它们分别是：开关量采集模块、模拟量采集模块、VCU最小系统、CAN通信模块、串口通信模块、功率驱动模块这6个模块。功率驱动模块用于驱动外部继电器，控制车载设备的上下电。开关量采集模块用于接收相关开关量信号，其信号主要分为档位信号、制动信号、充电信号这三大类别。模拟量采集模块用于接收模拟量信号，主要是制动踏板开度大小以及加速踏板开度大小等信号。CAN通信模块其主要作用是用于与其他子系统进行通信。串口通信模块区别于CAN通信模块，其主要是用于与上位机之间的通信。
四、驱动控制分析
VCU 根据加速踏板信号（加速踏板曲线图作为单独文档发送）、制动踏板信号（制动踏板曲线图作为单独文档发送）、档位状态以及车辆行驶工况，计算相应的扭矩需求给MCU，MCU 控制电机运行。为保证车辆的行驶动力性和平顺性，需要对扭矩需求变化率进行滤波和限制。当加速踏板快速变化时，为了达到较好的动力性和平顺性的要求，根据实际的车辆参数，确定合理的加速输出曲线，达到加速性和操控性相互匹配的状态。驱动控制策略可将汽车运行模式分为五种：一、起步模式，汽车上电自检后，采集接收到加速踏板的信号，通过计算给电机一个扭矩，平稳起步，防止发生意外事故。二、正常驱动模式，用于行驶在较为正常路面，对汽车动力无特殊要求，但是既能保证驾驶员的驾驶需求，又能满足车辆的经济型。三、经济模式，主要是控制电机的转速维持在高效区域，此工作模式较为省电。四、动力驱动模式，用于纯电动汽车的提速或者上坡，对动力要求较大。五、倒挡模式，当驾驶员挂入倒挡时，倒挡信号传递到整车控制器，车辆进入倒档模式，此时也需要一个扭矩来平稳倒车。
五、能量管理控制分析
制动踏板踩下后，整车控制器应根据制动踏板的开度、电机MAP曲线图输出合适的制动力矩，制动力矩的增减应采用合适的算法以保证车辆的平顺性，在执行制动的过程中控制器应避免造成母线过电压保护。当松开制动踏板，整车控制器应撤消制动力，撤消制动力矩的过程应是一个缓降过程，以保证车辆的平顺性。
电动汽车的装车电池能量有限，续航里程方面并不理想。加上我国正处于纯电动 汽车的重要发展阶段，充电桩也是一个问题，充电站远不如加油站那样普及。考虑上述问题，应当节省资源，采用完善的能量管理策略，合理优化能量，提升电池的能量使用率，提升纯电动汽车的续航里程。动力电池组是纯电动汽车动力来源，供应车辆的全部用电设备，合理有效地管理电池组，高效利用电池能量对于纯电动汽车的发展至关重要。电池特有的放电特性，电池剩余电量SOC降低到某个极端值时，电池组因为电量不足而导致电池端电压骤降，有可能导致电压骤减使汽车直接停止，甚至引起交通事故。因此，合理分配纯电动汽车的整车能量对于提升汽车性能起到关键作用。若整车控制器接收的SOC的值低于事先设定的极端值时，电动汽车仪表盘亮报警指示灯。当动力电池组SOC的值高于设定值时，整车控制器应停止回收制动能量，以提升动力电池组的寿命。
结束语
总而言之，由于对环境影响相对传统汽车较小，纯电动汽车被广泛看好，但当前技术尚不成熟。纯电动汽车控制系统具有较好的市场前景，并且有其一套完整的控制系统。纯电动汽车整车控制器不仅满足电动汽车的各种功能需求，而且具有良好的安全性与可靠性。提高了整车的性能与能量的利用效率，具有广阔的使用空间。
参考文献：
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论文作者:魏继雄
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：整车论文; 控制器论文; 电动汽车论文; 踏板论文; 模块论文; 信号论文; 动力论文; 《基层建设》2019年第19期论文;