整车控制系统整车控制器

整车控制系统电动汽车动力系统各零部件的工作都是由整车控制器统一协调。

而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能对纯电动汽车

力的制约。增加由于其具有两个或两个以上的动力源，对混合燃料电池轿车和燃料电池大巴而言，

获得比了系统设计和控制的灵活性，使汽车可以在多种模式下工作适应不同工况下的需求，从而达到降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，传统汽车更好的燃料电池性能，环保和节能的双重标准。系统的参首先要针对给定的车辆和参数的条件，选择合适的动力系统构型，完成动力

建立整车控制系统来协调汽车工作模式的切换和多个动力源／在此基础上，数匹配和优化。能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。其主零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，整车控制系统由整车控制器、通信系统、要功能是根据驾驶员的操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提下，选择尽可能优化的工作模式和能量分配比例，以达到最佳的燃料经济性和排放指标。

(1)整车控制系统及功能分析

控制对象：电动汽车驱动系统包括几种不同的能量和储能元件（燃料电池，内燃机1)

，在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能或其他热机，动力电池和／或超级电容）之间的转化。

电动汽车动力系统能流图如图5—6所示。

整车控制系统结构：电动汽车动力系统的部件都有自己的控制器，为分布式分层控2)拓扑分

离使得物分布式分层控制可以实现控制系统的拓扑分离和功能分离。制提供了基础。功能分离使得各个从而减少了电磁干扰，理结构上各个子系统控制系统分布在不同位置上，子部件完成相对独立的功能，从而可以减少子部件的相互影响并提高了容错能力。所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执电动汽车分层结构控制系统如图5-7总线进行交互，并CAN行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过，它的主(VMS)且有一定的自适应和极限

保护功能；中间层是协调层，也就是整车控制器另一方面根据执要任务一方面根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现做出最优的协调控制；最高层是组织层，行层的当前状态，车辆控制的闭环。

整车控制系统对车辆性能的影响主要有三个方面：3)直接关系到汽车动力①动力性和经济性：整车控制器决定发动机和电动机转矩的输出，

在汽车燃料电池轿车和大巴有两个或两个以上的能量来源，影响驾驶员的操纵感觉；性能，实际行使过程中，整车控制器实施控制能量源之间的能量分配，从而实现整车能量的优化，获得较高的经济性。②安全性：燃料电池轿车和大巴上包括氢气瓶，动力电池等能量储存单元和动力总线，

及其控制器等强电环节，除了原有的车辆安全性问题（如制动和操作稳定性）电动汽车电机整车控制器必须从整车的角度及时检还增加了高压电安全和氢安全等新的安全隐患。之外，测个部件的工作状态，并对可能出现的危险进行及时处理，以保证成员和车辆的安全。

③驾驶舒适性及整车的协调控制：采用整车控制器管理汽车上的各部件工作，可以整合汽车上

各项功能，如自动巡航、ABS、自动换档等，实现信息共享和全局控制，改善驾根据各个部件和整车工作的整车控制器根据驾驶员操作信号进行驾驶意图解释，驶舒适性。．

发送命令，并通过硬ECU状态进行整车安全管理和能量分配决策，通过CAN总线向部件件资源驱动整车安全操作和仪表显示。电动汽车整车控制系统如图5-8所示：

(2) 整车控制器

整车控制器功能：整车控制器是控制系统的核心，承担了数据交换、安全管理和能1) 量分配的任务。根据重要程度和实现次序，其功能划分如下。

整车控制器要实时采集驾驶员的操作信息和其他各个部件的工作状态①数据交互管理：

总线的信息，对直接馈信息，这是实现整车控制器其他功能的基础和前提。该层接受CAN和／A、入整车控制器的物理层进行采样处理，并且通过CAB发送控制命令，通过I/OD 提供对显示单元、继电器等的驱动信号。PWM从而可能导致器件损坏甚实车运行中，任何部件都可能产生差错，②安全故障管理层：这是保证汽车要能对汽车各种可能的故障进行分析处理，至危及车辆安全。电动汽车控制器故障故障可能出现在任何地方，但对整车控制器而言，行驶安全的必备条件。对车辆而言，在对继承的数据进行分析判断将是该层的主要工作之一。只体现在第一层中继承的数据中。给各部件提供可使该层会做出相应的处理，在保证车辆足够安全的条件下，检测出错误后，用的工作范围，以便尽可能地满足驾驶员的驾驶意图。③驾驶员意图层：驾驶员的所有与驱动驾驶相关的操作信号都直接进入整车控制器，整计算出驱动系统的目标转矩和车辆车控制器对采集的驾驶员操作信息进行正确的分析处理，

的需求功率来实现驾驶员的意图。这是提高燃④能量流管理层：该层的主要工作是在多个能量源之间进行需求功率分配，

料电池汽车经济性的必要途径。

要实现整车控制器的上述功能，必须设计合理的硬件和软件整车控制器功能划分如图

5-9所示。整车控制器硬件：现有的动力总成控制器一般为采用高性能单片机的嵌入式系统，2)

数字TMS320LF2407，TI的C8051F020单片机，Intel的80C196公司的有Cygnal自动代码Simulink系列单片等方案，此外还有支持信号处理器，Freescale的MC68376公司公司的C166,TIMPC555HC12、，Infineon生成的微处理器有Freescale公司的等。以上这些控制器都具有高速高精度，存储器容量较大的特点，、C6000的DSP C2000接口，网络总线通信接能满足实时控制算法对计算能力的需求。同时还具有丰富的片内IO之VDX／口，为分布式网络控制和集中控制提供了可能。为了能在芯片上移植诸如OSEK其中一些控制器在传对中断和定时器等硬件资源也有较为特殊的要求。类的实时操作系统，这其其可靠性也得充分的验证。统汽车的发动机和传动系统的控制中已经得到广泛的应用，构架的位RISC3 2且具有64位浮点运算PowerPC内核的中以工作频率为40MHz容量较大，片内外围设备和FlashMPC555处理器运算能力最为强大，集成的片内RAMVMS故选择其作为接口最为丰富，Simulink对其所提供的驱动程序模块库支持也最完善。所示：MPC555控制器的嵌入式硬件平台基础。模块示意图如图5-10