王忠福
中车大连电力牵引研发中心有限公司 辽宁大连 116052
摘要：整车控制器是纯电动汽车核心关键技术，本论文介绍一种新型整车控制器的硬件系统设计和软件系统设计，新型的整车控制器采用高铁关键技术，大大提高了产品的可靠性、安全性和稳定性。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；整车控制策略
1.综述
纯电动汽车整车控制器是纯电动汽车整车控制系统的关键核心部件，是动力系统总成的大脑。整车控制器实现动力系统驱动工况控制策略、能量管理策略、制动回馈策略、安全诊断策略、整车网络通讯以及管理功能，对纯电动汽车的动力性、安全性、操纵稳定性和舒适性等有重要影响。整车控制器实物如图1所示。
图1 整车控制器
2.硬件系统设计的关键技术
整车控制器的硬件系统主要包括电源功能块、数字量输入功能块、数字量输出功能块、模拟量功能块、PWM功能块以及CAN通讯功能块等。整车控制器在结构上采用独立的模块化设计，具有安装体积小、方便维护诊断、EMC性能好等特点，防护等级为IP45。整车控制器作为动力系统总成的核心设备，在实际的装车运营中处于复杂的电磁环境中，为了确保运营过程中整车控制器既不对车载和车旁的电子设备造成电磁干扰，同时也能保证周边电子设备电磁干扰不影响整车控制器工作，在整车控制硬件设计和实现上采用高铁网络系统关键技术，进行有效的EMC防护，包括供电系统隔离技术、通讯光电隔离防护技术、光MOS驱动技术、软件抗干扰算法、输入信号光电隔离防护技术等。
纯电动汽车的控制电压是24VDC，同时要给整车控制器、电机控制器、仪表ECU、电池管理系统、充电机管理系统以及外围数字量接口进行供电，为了避免整车控制器供电受其它设备电源干扰影响，整车控制器采用宽范围的隔离电源模块供电，输入范围是16.8-32VDC，电源输入接口进行特殊的EMC防护设计，对供电线路的浪涌、静电以及群脉冲干扰具有很好的防护效果。整车控制器内部有三套相对独立的供电系统，隔离电源模块输出的5VDC给模块的数字电路进行供电，模块的模拟电路的供电采用的是15VDC，选用升压模块将5V电压升到15V，模块的CAN通讯接口电路采用5V-5V隔离的电源模块进行供电，这种设计的主要目的是防止不同功能电路之间供电相互交叉影响。
数字量输入采用光电隔离技术，在输入接口增加EMC防护设计，这样设计的主要目的是避免外围电气设备输入信号对整车控制器的干扰。为了能够实时监控数字量输入通道的工作状态，数字量输入信号具有自检测功能设计。为了能够有效的降低整车控制器的功率，数字量通道数据采集采用分时脉冲扫描的策略，非采集状态通道处于低功耗待机状态。
3.软件系统设计
整车控制器的软件核心算法包括上下电控制、行车驱动控制、电池能量管理策略、制动回馈策略、电动附件管理策略、通信管理策略以及故障诊断策略。整车控制器软件流程如图2所示：
图2 整车控制器软件流程图
纯电动汽车在运行过程中，控制软件判断汽车的运行模式，进入相应的工作方式。加速踏板位置、制动踏板位置、电机状态、电池状态、车速、温度等信号是软件控制运行的基础，依此来进行驱动扭矩的计算、继电器的控制、能量管理、仪表显示等。实时性要求较高的任务则由相应的中断程序执行，主要有数据采集、脉冲捕捉、CAN信息定时、故障存储、通信接口等底层的硬件驱动功能。高层功能模块与底层功能模块通过RAM交换信息。数据采集、CAN定时发送、串行通信、CAN通信和系统高层管理等多个任务均按各自的执行频率独立运行。
4.结束语
本论文详细介绍了一种新型的整车控制器的设计方案，该整车控制器基于高铁网络控制系统的关键技术，硬件系统设计上采用高铁EMC防护技术，软件系统设计上采用高铁软件抗干扰算法，从而提高了整车控制器的综合性能。该整车控制器在实际装车运用考核中安全、稳定、可靠，具有优异的舒适性和动力性。
参考文献：
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论文作者:王忠福
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/2
标签：整车论文; 控制器论文; 策略论文; 功能论文; 防护论文; 系统论文; 关键技术论文; 《防护工程》2018年第28期论文;