新能源汽車作為一種綠色的運(yùn)輸工具在環(huán)保、節(jié)能以及駕駛性能等方面具有諸多內(nèi)燃機(jī)汽車無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，其是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，主要包括電池、電機(jī)、制動等動力系統(tǒng)以及其它附件（如圖1所示）。各子系統(tǒng)幾乎都通過自己的控制單元（ECU）來完成各自功能和目標(biāo)。為了滿足整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的目標(biāo)，一方面必須具有智能化的人車交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配，這項(xiàng)任務(wù)需要由控制系統(tǒng)中的整車控制器來完成?；诳偩€的分布式控制網(wǎng)絡(luò)是使眾多子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制的理想途徑。由于CAN總線具有造價(jià)低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)和實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，己廣泛應(yīng)用于中、低價(jià)位汽車的實(shí)時(shí)分布式控制網(wǎng)絡(luò)。隨著越來越多的汽車制造廠家采用CAN協(xié)議，CAN逐漸成為通用標(biāo)準(zhǔn)。采用總線網(wǎng)絡(luò)可大大減少各設(shè)備間的連接信號線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能。

一、整車控制器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

公司自行設(shè)計(jì)開發(fā)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(guān)量調(diào)理、繼電器驅(qū)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(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)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(jī)駕駛信號，通過CAN總線獲得電機(jī)和電池系統(tǒng)的相關(guān)信息，進(jìn)行分析和運(yùn)算，通過CAN總線給出電機(jī)控制和電池管理指令，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動控制、能量優(yōu)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(tài)信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)管理功能，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

下面對每個(gè)模塊功能進(jìn)行簡要的說明：

1、開關(guān)量調(diào)理模塊

開關(guān)量調(diào)理模塊，用于開關(guān)輸入量的電平轉(zhuǎn)換和整型，其一端與多個(gè)開關(guān)量傳感器相連，另一端與微控制器相接；

2、繼電器驅(qū)動模塊

繼電器驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動多個(gè)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(gè)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(tǒng)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(jìn)行監(jiān)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(diào)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(shù)據(jù)存儲模塊

鐵電存儲器可以存儲標(biāo)定的數(shù)據(jù)和故障碼，車輛特征參數(shù)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(xiàng)功能：

1. 對汽車行駛控制的功能

新能源汽車的動力電機(jī)必須按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動或制動扭矩。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板或制動踏板，動力電機(jī)要輸出一定的驅(qū)動功率或再生制動功率。踏板開度越大，動力電機(jī)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(tǒng)的反饋信息，為駕駛員提供決策反饋；對整車各子系統(tǒng)的發(fā)送控制指令，以實(shí)現(xiàn)車輛的正常行駛。

2. 整車的網(wǎng)絡(luò)化管理

在現(xiàn)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(shù)據(jù)交換，如何讓這種數(shù)據(jù)交換快捷、有效、無故障的傳輸成為一個(gè)問題，為了解決這個(gè)問題，德國BOSCH公司于20世紀(jì)80年代研制出了控制器局域網(wǎng)（CAN）。在電動汽車中，電子控制單元比傳統(tǒng)燃油車更多更復(fù)雜，因此，CAN總線的應(yīng)用勢在必行。整車控制器是電動汽車眾多控制器中的一個(gè)，是CAN總線中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在整車網(wǎng)絡(luò)管理中，整車控制器是信息控制的中心，負(fù)責(zé)信息的組織與傳輸，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的管理以及網(wǎng)絡(luò)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(jī)作為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的輸出機(jī)構(gòu)。電動機(jī)具有回饋制動的性能，此時(shí)電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)，利用電動汽車的制動能量發(fā)電，同時(shí)將此能量存儲在儲能裝置中，當(dāng)滿足充電條件時(shí)，將能量反充給動力電池組。在這一過程中，整車控制器根據(jù)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(shí)刻能否進(jìn)行制動能量回饋，如果可以進(jìn)行，整車控制器向電機(jī)控制器發(fā)出制動指令，回收能部分能量。

4. 整車能量管理和優(yōu)化

在純電動汽車中，電池除了給動力電機(jī)供電以外，還要給電動附件供電，因此，為了獲得最大的續(xù)駛里程，整車控制器將負(fù)責(zé)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(shí)候，整車控制器將對某些電動附件發(fā)出指令，限制電動附件的輸出功率，來增加續(xù)駛里程。

5. 車輛狀態(tài)的監(jiān)測和顯示

整車控制器應(yīng)該對車輛的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并且將各個(gè)子系統(tǒng)的信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng)，其過程是通過傳感器和CAN總線，檢測車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，驅(qū)動顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過顯示儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括：電機(jī)的轉(zhuǎn)速、車速，電池的電量，故障信息等。

6. 故障診斷與處理

連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進(jìn)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(jù)故障內(nèi)容，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)安全保護(hù)處理。對于不太嚴(yán)重的故障，能做到低速行駛到附近維修站進(jìn)行檢修。

7. 外接充電管理

實(shí)現(xiàn)充電的連接，監(jiān)控充電過程，報(bào)告充電狀態(tài)，充電結(jié)束。

8. 診斷設(shè)備的在線診斷和下線檢測

負(fù)責(zé)與外部診斷設(shè)備的連接和診斷通訊，實(shí)現(xiàn)ＵＤＳ診斷服務(wù)，包括數(shù)據(jù)流讀取，故障碼的讀和清除，控制端口的調(diào)試。