摘要：随着社会不断的进步，城市化进程不断的深入，然而能源安全、环境污染和全球气候变暖的形势也愈加紧迫，因此节能减排减碳是汽车产业的重要任务，电动汽车是汽车行业发展的必然选择。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 的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。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；测试系统
1概述
1.1整车电气原理
整车控制器通过控制智能配电箱控制其他部件的高低压电路的通断，整车控制器通过 CAN 网络与电机控制器、电池管理系统 BM S、电动仪表、BCM、远程监控等 ECU 单元实现通讯。整车控制器通过采集钥匙、油门、制动、挡位、手刹等信息，进行驾驶意图识别，通过总线或硬线命令，控制电机、电池及电附件的工作。通过高端驱动或低端驱动，控制相应继电器闭合或断开，实现各部件的上下电动作。
1.2整车控制器的功能
VCU 作为上层控制单元承担协调动力体系每个部件的运转，依据驾驶员操作信号进行驾驶意图解释、根据各部件和整车工作状态进行整车安全管理和能量分配决策，向各部件控制器发送控制指令，并向仪表、多功能显示单元等设备输出动力系统状态信息。各部件控制器根据其指令控制相应部件，驱动汽车正常行驶。概括起来整车控制系统就是实现（1）动力系统的控制（信号采集及处理、驾驶意图识别、能量管理、上下电管理）（2）附件管理，（3）整车网络管理，（4）车辆状态的监示和故障诊断及保护。整车控制器技术水平直接影响整车的动力性、经济性及安全性，是电动汽车的关键技术。
1.3整车控制器的组成
电控系统的通常是由传感器、ECU和执行器构成。传感器又可称之为“转换器”，把非电量（物理量）变为电量，以模拟量和数字量的形式输出给 ECU。ECU 是许多半导体基片制成模拟电路，数字电路和逻辑分析、运算电路。其中中央处理器 CPU 是核心部件。执行器多为继电器、电机、阀等部件，它把电量变成非电量，定时、定量的完成 ECU 的指令任务，实现随机伺服控制。VCU 是一种车用 ECU，作为电动汽车的“大脑”，采集车辆传感器的相关信号，控制车辆上相关的执行器，实现驾驶员的意图，保证车辆的安全行驶，VCU 主要由 VCU 硬件、VCU 基础软件和 VCU 应用软件三部分组成，其中硬件是软件运行的载体；应用软件实现驾驶员意图解析，路况及车辆运行状态的判断、能量管理、故障诊断及处理等功能，是 VCU 的核心；基础软件是应用软件与硬件的桥梁和通道，三者相互配合，缺一不可。
2控制器硬件设计
控制单元的硬件芯片的选型是根据控制单元所要实现的功能来确定的。整车控制器是以嵌入式控制系统形式出现在电动汽车中，作为对车辆本身的设备装置进行控制和管理的装置，至关重要的问题在于开发和应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此在进行控制单元研发之前，首先是要根据现有的技术现状了解它所需要的功能，并由功能考虑它的实现过程，在此基础上确定设计原则。控制单元硬件设计总的原则是：功能略大于设计需求，设计需求尽可能靠嵌入式芯片来实现。具体而言，围绕着嵌入式芯片的选择从技术性、实用性和可开发性三方面考虑。技术性是考虑如何从技术指标角度来保证应用系统在一定的技术条件下运行；实用性是通过对芯片的生产厂家进行选型来保证能在长期、可靠运行；可开发性则是从开发手段方面去考虑影响开发进度和实际应用的时间等因素。微控制器的选择关系到系统的定位及系统设计的成败，选择时应参考以下准则：（1）根据设计功能要求，选择合适的片内外设，尽量不做功能扩展；（2）为了提高保密性，不扩展外部程序存储器，所以选择的程序存储器要足够大；（3）芯片参数适合车用，可靠性高。
3系统设计
（1）电源电路设计。系统电源电路的作用是为单片机提供 5V 的外部供电电压。而目前汽车上主流的电源电压是 12V，所以必须对电源电路进行设计。单片机每个电源端都选用尽量靠近单片机和接地端的去藕电容滤去高频干扰。（2）时钟电路。单片机系统运行需要的两个最基本的条件是电源与时钟。时钟电路中的晶振为单片机系统提供时钟，电路中各元件都应以该时钟频率作为基准有条不紊的工作。（3）复位电路与 BDM 电路。当控制器检测到需要复位时，它将寄存器和控制位设置成起始默认值，此时单片机系统开始工作。BDM 电路是单片机的调试电路。用户可以通过 BDM 接口将程序下载到单片机，同时能够通过上位机查看调试信息，包括 CPU 运行时的动态信息。（4）CAN 通讯电路。整车控制器设计了三路相互独立的 CAN 通讯电路，其中 CAN1 用于与电机控制器进行通讯，CAN2 用于与电池管理系统进行通讯，CAN3 用于与车载仪表进行通讯。这样的设计能够避免干扰和冲突，满足多种情况下的 CAN 通讯需求。（5）制动能量回收。对于纯电动汽车而言，由于在车体结构中存在电动机，所以在制动控制过程中可以进行制动能量回馈。制动能量回馈要综合考虑汽车动力学特性，电机发电特性，电池安全保证与充电特性等多方面的问题。在做这部分设计时，进行了一个探索式尝试 当制动踏板踩下时，进入制动能量回馈模式。控制器根据制动踏板位置和电机转速，按照一定的比例关系向电机给出负力矩值，电机处于发电状态，由此产生再生制动力矩，回馈整车的部分惯性能量，实现制动能量回馈。电机制动力矩的大小还受到电电池的 soc 状态以及电机转速等因素的限制，因此制动能量回馈力矩还要参考车辆系统提供的状态参数进行修正。
结语
现阶段，纯电动汽车的发展仍然属于示范应用期，纯电动汽车技术趋向成熟，但经济性差；发展模式以政府主导的示范运行为主，依靠政府补贴，应用数量相对较少，主要是定点、定线、定半径运行的公共服务用车；在局部区域个人使用的微型电动汽车自发形成一定规模；能源供给设施的建设刚刚起步，主要是满足纯电动汽车的示范运行。相信在不远的将来，随着汽车技术的发展，越来越多的纯电动车能满足人们出行、城市节能排放的要求，为能源节约和环境保护增添一份光彩。
参考文献：
[1] 田军辉.纯电动客车整车控制器硬件在环测试系统开发及驱动控制策略研究.[J]，吉林：吉林大学，2013.
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[3] 汪贵平.纯电动汽车驱动与制动能量回收控制策略研究[D].陕西：长安大学；2009.
论文作者:郝春成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/18
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