电动汽车用整车控制器总体设计方案
纯电动汽车整车控制器的设计
纯电动汽车整车控制器的设计摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。
传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。
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。
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。
本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。
整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。
国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。
虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。
本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。
一、整车控制系统分析与设计（一）整车控制系统分析复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。
首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。
纯电动汽车整车控制器的设计
随着汽车行业的蓬勃发展,环境污染和能源危机这两个问题也随 之而来。如今纯电动汽车凭着其零排放、噪声小以及高能源利 用率等优点,正逐渐在汽车领域占据着越来越重要的地位。
整车控制器作为纯电动汽车中的核心,对整车的正常行驶、网络 管理、故障诊断等整车功能起着重要作用。本文采用仿真与上 位机调试验证相结合的方法对经过改装的纯电动汽车进行整车 控制器方面的设计,主要的工作如下:(1)根据整车控制器功能需 求,选用飞思卡尔MC9S12XEP100单片机作为主控芯片,设计整车 控制器的硬件电路,包括最小系统模块电路,通信模块电路以及 各输入输出模块电路,并绘制PCB板,最终得到整车控制器PCBA板, 完成硬件设计工作。
(2)设计整车控制策略,在Matlab/Simulink环境下搭建模型,并 进行仿真验证。首先进行踏板信号进行滤波及故障诊断处理,然 后将处理完的踏板信号及其变化率输入到模糊控制器中,制定出 模糊规则得到转矩系数,根据当前的车速信号算出需补偿的转矩 值,得到电机需求转矩。
最后将计算得到的电机需求转矩输入到斜坡函数处理模块中进 行处理,使得转矩信号平滑的输出到电机控制器端。此外还设计 了DC/DC、电动真空泵以及空调等部件控制逻辑策略。
仿真结果表明,设定的控制策略可以达到我们的预期目标,尤其 是保证转矩值平稳,准确的输出给电机控制器端。(3)将控制策 略模型生成C代码并生成策略层库文件,根据配置所采用的单片 机主芯片内的各种寄存器完成底层驱动代码,并根据整车各时序 任务手写应用层的软件代码,在应用层软件中通过调用策略层库 函数以及底层驱动函数的方式实现整车控制器的各控制功能,从 而完成软件设计工作。
(4)完成CAN Bootloader下位机程序,实现了通过CAN总线传输 S19文件的方式进行整车控制器应用程序的烧写及后续程序的升 级过程。此外在LabVIEW环境下设计上对我们所完成的整车控制器 进行功能调试。结果显示,程序运行的结果与我们仿真结果大致 相同,验证了整车控制器的可用性,达到了我们的预定目标。
新能源汽车整车控制系统的设计方法
新能源汽车整车控制系统的设计方法随着社会科技的不断发展，新能源汽车作为未来出行的主力军，受到越来越多消费者的青睐。
而新能源汽车的核心之一就是整车控制系统，它决定了车辆的性能稳定性和驾驶体验。
那么，如何设计出高效、可靠的新能源汽车整车控制系统呢？1.系统架构设计在设计新能源汽车整车控制系统时，首先需要明确系统的架构。
一般来说，整车控制系统包括动力电池管理系统（BMS）、动力总成控制系统、车载充电管理系统、车辆控制系统等模块。
合理的系统架构能够实现各个模块之间的有效通信和协作，提升整车性能。
2.控制算法设计控制算法是新能源汽车整车控制系统的灵魂所在。
针对不同类型的新能源汽车，需要设计相应的控制算法来实现动力分配、能量管理、节能减排等功能。
比如，针对混合动力车型，可以采用模糊逻辑控制算法来实现内燃机和电动机的协同工作，提高燃油利用率。
3.故障诊断与容错设计为提升新能源汽车整车控制系统的可靠性和安全性，故障诊断与容错设计显得尤为重要。
通过引入先进的故障检测技术和容错处理策略，能够在系统出现故障时及时发现问题并采取正确的应对措施，确保车辆运行安全稳定。
4.软硬件协同设计新能源汽车整车控制系统涉及到硬件电路设计和软件程序编写两大方面。
在设计过程中，需要实现软硬件的良好协同。
硬件设计要充分考虑软件的需求，确保硬件性能满足软件算法的要求；软件设计则需要充分理解硬件特性，以便实现对硬件的有效控制。
5.实验验证与优化设计新能源汽车整车控制系统后，需要进行实际实验验证和性能优化。
通过在实际路况下的测试，收集数据并分析结果，找出系统存在的问题并进行改进优化，最终使整车控制系统达到最佳状态。
设计新能源汽车整车控制系统需要充分考虑系统架构、控制算法、故障诊断与容错设计、软硬件协同设计以及实验验证与优化等方面。
只有在各个环节都做到精益求精，才能打造出高性能、高可靠性的新能源汽车整车控制系统。
设计出色的整车控制系统是新能源汽车发展的必然趋势，为实现新能源汽车产业的腾飞提供了有力支撑。
纯电动汽车整车控制器研究
纯电动汽车整车控制器研究摘要：伴随科技革命和产业变革的深入发展，新能源汽车目前已经成为汽车行业内的主流发展方向，而纯电动汽车则是站在新能源汽车领先地位的重要汽车产品类型。
整车控制器是电动汽车的“指挥官”，用于控制汽车的行为，其性能将直接决定汽车的舒适性、安全性，需要技术人员加强对纯电动汽车整车控制器的深入研究。
鉴于此，本文围绕纯电动汽车的实际情况，简述了整车控制器的工作原理，从四个角度出发，详细分析了纯电动汽车整车控制器的设计方案。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；设计方案；工作原理引言：整车控制器相当于纯电动汽车的“大脑”，具有通信管理、电源能量管理、故障诊断等多项功能，对于维持汽车的安全运行具有重要价值。
因此，技术人员应当加强对纯电动汽车整车控制器的探索，开发和设计出功能完善、通用性强、成本投入相对较低、应用价值较高的整车控制器产品。
1纯电动汽车整车控制器的工作原理纯电动汽车主要由整车控制器、车载电源、电力主驱动、辅助控制等模块构成，经过整车控制器收集电机控制器、复合电源能量管理系统的信号，以及制动踏板、加速踏板的档位信号，具有即时获得信息和进行交换的功能。
按照驾驶员的意图与汽车的行驶状态，发送控制指令后传输至电机控制系统、电源管理系统，再通过对应的控制单元反馈，保障纯电动汽车运行的稳定性和安全性。
2纯电动汽车整车控制器设计方案2.1功能要求①数据交换：属于整车控制器的基础功能，经过CAN通讯后，便可对其他控制器的信息加以接收，把握汽车整体的行驶状态，按照驾驶员的操作对汽车各动力部件发送指令，驱动汽车行驶。
②安全故障管理：在汽车行驶中，难免容易发生影响正常运行的故障，整车控制器则应当具备监控汽车各元件工作情况的能力，确保元件处于正常工作状态。
在汽车发生故障之时，整车控制器应该做到精确分析故障等级，将故障代码显示于仪表盘上，让驾驶员可以在维持汽车安全的条件下跛行至维修站，但在遇到严重故障后，汽车便要立即停止运行。
整车控制器方案
整车控制器方案引言整车控制器是电动车辆中的核心部件，负责控制电动机的启停、速度调节和制动等功能。
本文档旨在介绍一种基于嵌入式系统的整车控制器方案，包括硬件设计和软件开发的相关内容。
硬件设计整车控制器的硬件设计是保证系统稳定运行的重要基础。
以下是硬件设计的主要考虑因素和方案。
1. 控制器选型控制器的选型是硬件设计的第一步。
需要考虑的因素包括控制器的计算能力、输入输出接口、可扩展性等。
我们选择了一款高性能的嵌入式控制器作为整车控制器的核心。
2. 电源系统设计电源系统设计是确保整车控制器供电稳定的关键。
为了保证系统工作的稳定性和可靠性，我们设计了一个多级稳压电源系统，能够在不同工作环境下稳定输出所需的电压和电流。
3. 电机驱动电路设计电机驱动电路将控制信号转换为电机运行所需的电流和电压。
我们采用了一种高性能的电机驱动芯片，能够提供稳定的电流输出，并具备过压、过流、过温保护功能。
4. 传感器接口设计整车控制器需要与各种传感器进行数据交互，以实时获取电机转速、车速、电池状态等信息。
因此，我们在硬件设计中考虑了传感器接口的设计，以保证数据的准确性和稳定性。
5. 通信接口设计为了实现整车控制器与外部设备的通信，我们设计了多种通信接口，包括CAN 总线、RS-232接口等。
这些接口可以与其他车辆系统进行数据交换，实现整车的智能化控制和监控。
软件开发整车控制器的软件开发是实现各种功能和算法的关键。
以下是软件开发的主要内容和步骤。
1. 系统架构设计在软件开发的开始阶段，我们需要进行整车控制器的系统架构设计。
这涉及到各个模块的功能划分、任务调度等问题。
我们采用了面向对象的设计思想，将整个系统划分为多个模块，便于代码的管理和维护。
2. 驱动程序开发驱动程序是整车控制器与硬件之间的桥梁，负责与电机驱动芯片、传感器等进行数据交互。
我们根据硬件设计的要求，开发了相应的驱动程序，并进行了严格的功能测试和性能优化。
3. 控制算法开发整车控制器需要实现电机的启停、速度调节和制动等功能。
纯电动汽车整车控制器的设计
第4期2019年2月No.4February，2019随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。
传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。
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。
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[1]。
本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。
1 整车控制器方案1.1 纯电动汽车系统结构组成如图1所示，纯电动汽车结构主要由6个部分组成：整车控制器、电力驱动系统、动力管理系统、逆变器、传动系统和车载仪表[2-3]。
图1 纯电动汽车结构示意整车控制器（Vehicle Controller Unit，VCU）依据采集到的档位信号以及加速踏板信等，将控制信息发送给各类子系统；仪表显示系统实时显示汽车运行状态信息；电池管理系统为整车提供能量；电池组的输出电流随着电力驱动系统变换而变换从而驱动电机转动，进一步为整车提供能源；充电机为电池组进行充电。
1.2 通信网络整车控制器通过CAN总线与各子系统通迅，CAN总线网络如图2所示。
整车控制器通过CAN总线接收汽车运行时各子系统的任务状态信息，再结合从各类传感器收集的驾驶信息，由所对应的控制策略计算出各子系统所对应的控制信息，接着由CAN总线将对应的控制信息传输给电机控制器、电池管理器和车载充电机等组成部分当中，并向智能仪表发送实时的仪表显示信息以及告警信号，实现车辆的驱动控制，故障保护处理等。
图2 CAN总线网络1.3 纯电动汽车工作模式分析整车控制器（Vehicle Controller Unit，VCU）的工作分为多个状态，总体可大致分为5个状态：上电状态、行车状态、停车状态、故障状态、充电状态[4-5]。
1.3.1 上电状态钥匙转动到上电位置，VCU通电启动，首先进行系统自检，若VCU工作正常，再给电池组管理子系统、电机控制子系统、仪表设备等上电。
纯电动汽车整车控制器的设计分析
纯电动汽车整车控制器的设计分析摘要：随着国家的发展，人们的生活逐步提高，绿色环保成为人们关注的焦点。
纯电动汽车是绿色环保的代表，所以纯电动汽车的质量是非常重要的。
纯电动汽车整车控制器是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，在整车电控系统中属于上层控制器，承担着整车动力系统控制和能量管理等重要功能。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；设计分析引言：纯电动汽车整车控制器（VehicleController）是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，主要工作为根据不同运行工况协调控制下层控制器（电机控制器、电池管理系统、车身控制器、安全控制器等）工作，从而改善纯电动汽车的动力性和经济性，并且保证车辆运行安全。
整车控制策略包括驱动控制策略、再生制动控制策略、能量管理控制策略和安全控制策略。
驱动控制策略对整车动力总成进行控制，是整车控制策略的主要研究内容。
1纯电动汽车整车控制器发展概况汽车工业至今己经发展百年，作为推动人类文明向前飞跃的现代社会大工业的产物，汽车在给人类生活带来方便舒适的同时，对大自然生态环境恶化有着不可推卸的责任。
如何减少城市汽车尾气排放成为世界上每个国家面临的一个课题。
电动汽车由于所需能源仅为电能，在运行过程中不会排放汽车尾气，不会对城市空气造成污染，所以，电动汽车成为了现在代步工具的一个研究焦点。
电动汽车是指全部或部分使用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，纯电动整车控制系统是纯电动汽车电控系统的上层控制部分。
是整个汽车的核心控制部件。
2纯电动车整车控制器功能与当前软件设计方案思路简述2.1纯电动车整车控制器功能整车控制器通过采集加速、制动踏板信号和档位切换信号等驾驶信息，同时接收CAN总线上电机控制器和电池管理系统发出的数据，结合整车控制策略对这些信息的分析和判断，提取司机的驾驶意图（方向盘的转动方向等）和车辆运行状态信息，最后通过CAN总线发出指令来控制各部件控制器的工作，保证车辆的正常行驶。
文献指出，对于纯电动车而言，整车控制器应该具有以下功能：（1）对汽车行驶功能的控制整车控制器通过对司机意图的识别和车辆状态的分析，包括加速踏板开度、制动踏板开度和档位开关等内容，在满足车辆安全性的基础上，对蓄电池放电电流和电机输出转矩进行控制，同时协调纯电动汽车各功能模块的正常工作，使得车辆各个部件能够协调的运行，这是整车控制器最基本的功能。
电动汽车整车控制器设计规范--
电池管理系统执行电池系统的管理，对电池的电气参数和热参数测量，完成电量计算和安全管理以及均衡管理。
综合维护终端主要应用于车辆调试和标定过程中显示整车各个系统的状态，并完成匹配标定工作，同时通过综合维护平台可以远程监控车辆的数据和位置。
纯电动客车动力总成CAN总线通讯系统的拓扑网络模型如图1所示。采用CAN2.0B的扩展格式，通信速率采用250K。其中CAN总线上的节点主要包括：整车控制器、电机控制器、发电机控制、动力电池组管理系统、维护终端等。
整车控制器通过采集司机驾驶信号，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对所配置的不同车型，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。
3整车控制器开发流程
现代的开发流程是采用计算机辅助工具来进行的，可以支持从需求定义直到最终产品的全过程。图2表达了这一流程的简化模式—V模式。自顶向下，开发逐渐细化最终形成开发的ECU原型。从下向上，通过测试形成与最初设想一致的产品。提供支持这一流程的工具一直是研究部门与工业厂商的重要课题。德国科技部门联合汽车制造商、开发商、工具提供者、与研究部门共同制定新的开发流程。经过对国外汽车著名开发商如: Audi, AVL, BMW, Bosch, Ricardo Engineering, Siemens, Ford等的了解，他们普遍采用现代的设计开发流程：离线功能仿真—快速控制原型—自动代码生成—硬件在回路仿真—参数标定所构成的“V模式”。新的开发流程符合国际汽车行业标准(ASAM/ASAP)。
电动汽车整车控制器设计规范--
—————————————————————————————Байду номын сангаас——作者：
纯电动汽车整车控制器设计
纯电动汽车整车控制器设计摘要：当今世界由于环境问题和能源问题日益突出，使用电动汽车已经成为了趋势，电动车行业轮毂电机的使用已经非常广泛，但是电动汽车控制器的研发和使用尚未完善，本课题设计内就是以轮毂电机为动力的电动汽车整车控制器。
本课题对纯电动汽车控制系统分析和研究，对整车控制器输入输出信号的类型和功能来明确整车控制器的设计要求及控制器的设计要求本课题首先选定MC9S08DZ60芯片为纯电动汽车控制器,使用软件Protl99SE对纯电动汽车的整车控制器的硬件进行设计。
然后结合分层设计思路和模块化设计思路，对纯电动汽车的整车控制器的软件架构、软件主程序进行构思设计，实现了纯电动汽车整车控制器各模块的功能和作用。
关键词：纯电动；Protl99SE；轮毂电机；控制器Design of vehicle controller for electric vehicleAbstract：Due to the increasingly prominent environmental problems and energy problems, the use of electric vehicles has become a trend, the use of electric vehicle hub motor is very extensive, but the development and use of electric vehicle controller is not perfect, this paper design is a wheel motor as the power of electric vehicle controller. Through the analysis and research of the control system of pure electric vehicle, combined with the type and function of the vehicle controller input and output signal, the requirements of the pure electric vehicle controller design, determine the pure electric vehicle controller design. This paper first selects mc9s08dz60 chip as pure electric vehicle controller, using software protl99se to design the hardware of the vehicle controller of pure electric vehicle. Then combined with the layered design idea and modular design idea, the software architecture and software main program of pure electric vehicle controller are designed, the function and function of each module of pure electric vehicle controller.Key words: pure electric; Protl99se; Wheel hub motors; Controller目录摘要 (I)Abstract. (II)目录...................................................................................................................................... I II 1绪论 . (1)1.1纯电动汽车发展现状 (1)1.2纯电动汽车关键技术 (2)1.3纯电动汽车的电子控制系统的研究现状 (5)1.4本文的主要工作内容 (9)2 纯电动汽车控制系统的方案设计 (10)2.1 纯电动汽车行驶工况分析 (10)2.2各工况控制策略研究 (10)2.3纯电动汽车结构特点分析 (12)2.4纯电动汽车控制系统总体设计 (14)2.5纯电动汽车控制器设计方案 (16)3 纯电动汽车整车控制器硬件设计 (19)3.1整车控制器MCU选型设计 (19)3.2最小系统设计 (19)3.2.1 供电电路 (19)3.2.2时钟电路 (20)3.3信号处理电路 (21)3.3.1开关信号处理电路 (21)3.3.2踏板信号处理电路 (21)3.3.3通讯接口电路 (22)4 纯电动汽车整车控制器软件开发 (25)4.1控制器软件架构总体设计 (25)4.2控制器底层软件开发 (27)4.2.1初始化子程序 (27)4.2.2 信号采集处理子程序 (28)4.3 通讯接口子程序 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1纯电动汽车发展现状大家都知道，当今世界能源问题和环保问题的日益突出，随之而来的就是新能源的开发和利用，新能源中电能几乎是最清洁的燃料，因为它在使用过程中几乎没有污染，现在人们的正常生活离不开汽车，燃油汽车的如果能够被取缔，那么将大大的有利于能源的节约和环境的保护，因为纯电动汽车[1]的出现时必然的。
电动汽车用整车控制器总体设计方案
电动汽车用整车控制器总体设计方案目次 1 文档用途 (1)2 阅读对象 (1)3 整车控制系统设计 (1)3.1 整车动力系统架构 (1)3.2 整车控制系统结构 (2)3.3 整车控制系统控制策略 (3)4 整车控制器设计 (4)5 整车控制器的硬件设计方案 (5)5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5)5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6)6 整车控制器的软件设计方案 (7)6.1 软件设计需要遵循的原则 (7)6.2 软件程序基本要求说明 (7)6.3 程序中需要标定的参数 (7)7 整车控制器性能要求 (8)整车控制系统总体设计方案 1 文档用途 此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。
2 阅读对象 软件设计工程师硬件设计工程师产品测试工程师其他相关技术人员3 整车控制系统设计 3.1 整车动力系统架构 如图1所示，XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构，电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。
车辆的能量存储系统为化学电池（磷酸铁锂电池组○8），电池组匹配电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态（State of Charge，简称SOC）等，电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。
整车控制器○1（Vehicle Control Unit，简称VCU）通过CAN（Control Area Network）和其它控制器联接，用以交换数据和发送指令。
该车采用外置充电机传导式充电，通过车载充电插头利用直流导线联接充电机○9，充电机接入电网。
○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座图1 整车动力系统架构简图 XX6120EV大量采用了一体化电动附件，如一体化电动空调、集成电‐液转向系统、电子真空助力器和电控PTC采暖系统等。
纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案
纯电动车辆以整车控制器为主节点、基于高速 CAN 总线的分布式动力系统 控制网络，通过该网络，整车控制器可以对纯电动车辆动力链的各个环节进行管 理、协调和监控，提高整车能量利用效率，确保车辆安全性和可靠性。整车控制 器的功能如下： 1) 车辆驾驶：采集司机的驾驶需求，管理车辆的动力。 2) 网络管理：监控通信网络，信息调度，信息汇总，网关。 3) 故障诊断处理：诊断传感器、执行器和系统其他部件的故障，并进行相应的
纯电动汽车整车控制器 设计方案书
目录
1 整车控制器控制功能和原理 ................................................................................................................... 1 2 电动汽车动力总成分布式网络架构 ....................................................................................................... 2 3 整车控制器开发流程 ............................................................................................................................... 3
纯电动汽车整车控制器设计
纯电动汽车整车控制器设计摘要：当今世界由于环境问题和能源问题日益突出，使用电动汽车已经成为了趋势，电动车行业轮毂电机的使用已经非常广泛，但是电动汽车控制器的研发和使用尚未完善，本课题设计内就是以轮毂电机为动力的电动汽车整车控制器。
本课题对纯电动汽车控制系统分析和研究，对整车控制器输入输出信号的类型和功能来明确整车控制器的设计要求及控制器的设计要求本课题首先选定MC9S08DZ60芯片为纯电动汽车控制器,使用软件Protl99SE对纯电动汽车的整车控制器的硬件进行设计。
然后结合分层设计思路和模块化设计思路，对纯电动汽车的整车控制器的软件架构、软件主程序进行构思设计，实现了纯电动汽车整车控制器各模块的功能和作用。
关键词：纯电动；Protl99SE；轮毂电机；控制器Design of vehicle controller for electric vehicleAbstract：Due to the increasingly prominent environmental problems and energy problems, the use of electric vehicles has become a trend, the use of electric vehicle hub motor is very extensive, but the development and use of electric vehicle controller is not perfect, this paper design is a wheel motor as the power of electric vehicle controller. Through the analysis and research of the control system of pure electric vehicle, combined with the type and function of the vehicle controller input and output signal, the requirements of the pure electric vehicle controller design, determine the pure electric vehicle controller design. This paper first selects mc9s08dz60 chip as pure electric vehicle controller, using software protl99se to design the hardware of the vehicle controller of pure electric vehicle. Then combined with the layered design idea and modular design idea, the software architecture and software main program of pure electric vehicle controller are designed, the function and function of each module of pure electric vehicle controller.Key words: pure electric; Protl99se; Wheel hub motors; Controller目录摘要 (I)Abstract. (II)目录...................................................................................................................................... I II 1绪论 . (1)1.1纯电动汽车发展现状 (1)1.2纯电动汽车关键技术 (2)1.3纯电动汽车的电子控制系统的研究现状 (5)1.4本文的主要工作内容 (9)2 纯电动汽车控制系统的方案设计 (10)2.1 纯电动汽车行驶工况分析 (10)2.2各工况控制策略研究 (10)2.3纯电动汽车结构特点分析 (12)2.4纯电动汽车控制系统总体设计 (14)2.5纯电动汽车控制器设计方案 (16)3 纯电动汽车整车控制器硬件设计 (19)3.1整车控制器MCU选型设计 (19)3.2最小系统设计 (19)3.2.1 供电电路 (19)3.2.2时钟电路 (20)3.3信号处理电路 (21)3.3.1开关信号处理电路 (21)3.3.2踏板信号处理电路 (21)3.3.3通讯接口电路 (22)4 纯电动汽车整车控制器软件开发 (25)4.1控制器软件架构总体设计 (25)4.2控制器底层软件开发 (27)4.2.1初始化子程序 (27)4.2.2 信号采集处理子程序 (28)4.3 通讯接口子程序 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1纯电动汽车发展现状大家都知道，当今世界能源问题和环保问题的日益突出，随之而来的就是新能源的开发和利用，新能源中电能几乎是最清洁的燃料，因为它在使用过程中几乎没有污染，现在人们的正常生活离不开汽车，燃油汽车的如果能够被取缔，那么将大大的有利于能源的节约和环境的保护，因为纯电动汽车[1]的出现时必然的。
电动汽车整车控制器设计与应用
车
技
术
与
研
究
２ ０ １ ３ 年 ６月
图１ 为新 能源汽车整车设 备 Ｃ Ａ Ｎ拓扑图［ ３ １ ， 整 车控
制器体现了其 核心地 位 ， 动力部分 的掌控都 由整 车控制 器来完成 ， 其作用有 ： １ ） 监视 和控制各关键零部件 的工作 情况 ，根据 实
按照系统的功能以及工况情况分析 ， 该整车控制器
的设计思路如下 ：
１ ） 至少 ２ 路 以上 的 Ｃ Ａ Ｎ总线 ， 建议 ３ 路。 ２ ） 可靠工作时间长度保证大于车辆使用周期 。
际操作情况和设置条件进行动力及能量供给的调整 ， 以
达到提高效能和行 车安全 的 目的。 通过采集加速和制动
３ ） 鉴 于设 备需要极高 的可靠性 ，所 以要求双系统
调 整。
和控 制内容计算 ， 要求整车控制器 的硬件必须满足 以下
接 口数量 、 种类和驱动能力 ： １ ） １ ０路高有效和 ｌ ０路低有效开关量采集 。 可 以对
车身上开关情况进行采集 ， 整车控制器根据具体 的开关
量状态进行判 断或作相应的处 理。
２ ） ３ 路高速 Ｃ Ａ Ｎ （ Ｃ Ａ Ｎ ２ ． ０ Ｂ ） 。 电动汽车网络总线通 讯协议 主要参考 Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ３ ９ 来制定 ，也就是在 Ｊ １ ９ ３ ９的 基础上制定 出满 足各种 电动车辆控制需要 的通讯协议 。 整车控 制器与外 界的联 系就 是通过 Ｃ Ａ Ｎ网络来 实现 ， 包括数据的收集 、 传递同 。 ３ ） ８ 路Ａ Ｄ采集 （ 其中定 义 ４ 路为 电压采集 ， ４ 路 为 电阻采集 ） 。 电压为 ０ ～ ３ ０Ｖ采集范围 ， 电阻为 ０ ～ １ ０ｋ ｎ。
电动汽车中的整车控制器软件系统设计
电动汽车中的整车控制器软件系统设计电动汽车中的整车控制器软件系统设计随着环保意识的增强和能源危机的加剧，电动汽车逐渐成为未来汽车发展的重要方向。
相比传统燃油汽车，电动汽车不仅具有零排放的环保特点，而且具有高能效和低噪音等优点。
然而，电动汽车的核心部件之一——整车控制器软件系统的设计，对于确保电动汽车安全、高效运行起着至关重要的作用。
电动汽车的整车控制器软件系统主要涉及电池管理系统（BMS）、动力电池控制系统（PCS）、电机控制系统（MCS）、制动力分配系统（BAS）等模块。
这些模块的正确协同工作，可以实现电动汽车的高效能力输出、充分利用电能以及提供稳定的行车安全。
首先，电动汽车的整车控制器软件系统设计需要确保车辆的安全性。
在电池管理系统中，通过对电池组的温度、电流、电压等进行实时监测，可以避免电池过热、过充、过放等问题，确保电池的安全性和寿命。
在动力电池控制系统中，通过对电池组的充电和放电过程进行控制，以保障电池的安全运行。
在制动力分配系统中，通过智能控制制动力的分配，可以避免车辆在制动过程中失控，提高制动效率。
这些控制方法能够有效保证电动汽车的行车安全。
其次，电动汽车的整车控制器软件系统设计需要实现高效能力输出。
在电池管理系统中，通过对电池组进行优化，实现对电能的高效利用，延长续航里程。
在动力电池控制系统和电机控制系统中，通过对电池组和电机的匹配控制，提高电机的工作效率，实现高效能力输出。
通过这些优化技术，电动汽车可以实现更远的续航里程和更高的加速性能。
最后，电动汽车的整车控制器软件系统设计还需要考虑用户体验和便捷性。
由于电动汽车属于新兴技术，用户对其使用方式和功能要求并不熟悉。
因此，在整车控制器软件系统的设计中，应当注重用户界面的友好性和操作的简洁性。
通过提供用户友好的操作界面、智能化的导航系统和丰富的行车辅助功能，可以提高用户对电动汽车的接受度和使用满意度。
综上所述，电动汽车中的整车控制器软件系统设计对于保障电动汽车安全、提高效能、提供良好的使用体验具有重要作用。
纯电动汽车整车控制器软件系统设计
在技术标准的框架下,设计了一款应用于纯电动汽车的整车控制 器。整车控制器的硬件设计方案以英飞凌16位单片机XC2268N为 核心微控制器,使用了SPI通信的开关量采集模块、高边驱动模 块、低边驱动模块和标准CAN总线模块等搭设系统框架。
以硬件设计方案为基础,本文提出了一套完整的开发模式和技术规 范,采用V模型开发模式来指导开发过程;在程序开发过程中的代 码评审依照MISRA-C规则;整车通信网络采取CAN 2.0规范设计网 络拓扑和通信协议;软件架构参考AUTOSAR模型。
在最终的软件设计当中实现层次式架构,驱动层程序实现与硬件 隔离的应用接口,调度层调用驱动程序实现上电自检、故障诊断 与保护和安全运行等基本操作,最终帮助核心层实现控制策略。 最后,给出了整车控制器的验证和实车测试内容。
软件代码在静态测试中通过MISRA-C标准测试,在使用模拟测试 平台进行的集成测试和功能测试中控制器表现良好。实车测试 验证了整车控制器的有效性,在典型的工况循环下根据行车记录 的数据对整车运行性能进行了分析。
纯电动汽车整车控制器软件系统设计
在新能源汽车行业高速发展的背景下,应运而生了一些新型汽车 技术,电动汽车整车控制技术就是其中之一。在一款纯电动厢式 货车的整车控制器开发技术标准中,提出了若干功能需求,包括 控制车辆正常行驶、控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)管理、故障诊断与处理、车辆状态监控等。
纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案
目录
1 整车控制器控制功能和原理 ................................................................................................................... 1 2 电动汽车动力总成分布式网络架构 ....................................................................................................... 2 3 整车控制器开发流程 ............................................................................................................................... 3
3.2.1 整车控制器的硬件开发 ................................................................................................... 5
3.2.2 整车控制器的软件开发 ................................................................................................... 8 3.3 整车控制器的硬件在环测试 ....................................................................................................... 9 3.4 整车控制器标定 ......................................................................................................................... 11
一种新型纯电动汽车整车控制器设计
一种新型纯电动汽车整车控制器设计摘要：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。
电动汽车高性能整车控制器设计
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摘 要 整车 控 制 器 （ＶＣＵ ）是 电 动 汽 车 整 车控 制 系统 的 核 心 部 件 ，直 接 影 响 车辆 的 动 力 性 、经 济 型 和 可 靠 性 本 文采 用 模 块 化 、 隔 离化 的 思 想 设 计 了 高性 能 整 车控 制 器的 硬件 架 构 ，以 汽 车 开 放 系统 架 构 （ＡＵＴＯＳＡＲ ）的 层 次 模 式 为 基 础 ，设 计 了整 车控 制 器的 环 形 层 次软 件 架构 ，给 出 了程 序 流 程 图 采 用 基 于 模 型 的 设 计 方 法设 计 应 用 层 的 软 件 ，在 Ｍａｔｌａｂ 中 对算 法 进 行 建 模 ， 自动 生 成 代 码 ，最 后 将 自动 生 成 的 代 码 与 底 层 代 码 集 成 衣 丈的 研 究 方 法 对 于提 高整 车 控 制 器 的性 能 、提 高 底 层 软 件 的 可 移植 性 、 减轻 应 用层 软 件 的 开 发 工作 量 等 方 面具 有 重 要 意 义
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电动汽车用整车控制器总体设计方案目次 1 文档用途 (1)2 阅读对象 (1)3 整车控制系统设计 (1)3.1 整车动力系统架构 (1)3.2 整车控制系统结构 (2)3.3 整车控制系统控制策略 (3)4 整车控制器设计 (4)5 整车控制器的硬件设计方案 (5)5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5)5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6)6 整车控制器的软件设计方案 (7)6.1 软件设计需要遵循的原则 (7)6.2 软件程序基本要求说明 (7)6.3 程序中需要标定的参数 (7)7 整车控制器性能要求 (8)整车控制系统总体设计方案 1 文档用途 此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。
2 阅读对象 软件设计工程师硬件设计工程师产品测试工程师其他相关技术人员3 整车控制系统设计 3.1 整车动力系统架构 如图1所示，XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构，电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。
车辆的能量存储系统为化学电池（磷酸铁锂电池组○8），电池组匹配电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态（State of Charge，简称SOC）等，电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。
整车控制器○1（Vehicle Control Unit，简称VCU）通过CAN（Control Area Network）和其它控制器联接，用以交换数据和发送指令。
该车采用外置充电机传导式充电，通过车载充电插头利用直流导线联接充电机○9，充电机接入电网。
○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座图1 整车动力系统架构简图 XX6120EV大量采用了一体化电动附件，如一体化电动空调、集成电‐液转向系统、电子真空助力器和电控PTC采暖系统等。
新增及原车12V电器利用车载DC‐DC单元和12V辅助电池并联充电，同时DC‐DC 可对辅助电池充电以维持其荷电状态。
3.2 整车控制系统结构 XX6120EV的整车控制器（VCU）是车辆整车控制系统的主控制器，通过传感器和其他控制器将整车的运行信息反馈到整车控制器（VCU），并根据车辆行驶要求向二级控制器及有关执行器发出指令。
二级控制器由驱动电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）、整车组合仪表等组成。
各子系统通过CAN总线通讯以及必要的模拟信号通讯构成一个协调工作的动力总成控制网络（见图1）。
XX6120EV的整车控制器VCU，负责控制动力总成唤醒、电源(强电与弱电)、停机、驱动、能量回馈、能量管理、安全、故障诊断与失效控制等主要功能。
VCU通过CAN总线及必要的模拟信号线与其它控制器通讯，以传递信息及控制指令。
VCU可由PC机上的标定程序进行在线标定。
图2 整车控制系统组成示意图 驱动电机控制系统，含逆变器或变频器等强电部分和电动机控制器MCU(含单片机系统、控制电路)等弱电部分。
MCU负责电动机运行的控制(强电与弱电)，接收VCU的指令并根据自身的算法控制电动机的工作方式、工作转速与扭矩等，采用转矩闭环的控制方式。
电池管理系统BMS，负责对动力电池组进行管理，包括电池安全、SOC算法、充放电过程控制指令、参数监测等。
BMS还负责对动力电池组进行充电管理，具有BMS在线标定与监测功能。
BMS通过CAN总线及状态线与其它控制器通讯，以传递信息及控制指令。
整车组合仪表的液晶显示屏(DPLY)，主要显示整车控制系统和电机、电池相关的数据，例如：电压、电流、SOC、累计里程、温度、故障代码等。
标定与监测系统，主要用于对VCU的标定与监测，用于在线监测VCU的运行参数以及对VCU的控制参数进行在线标定优化。
3.3 整车控制系统控制策略 整车控制流程主要包含两部分，一部分是主程序流程，另一部分是中断服务程序流程。
主控流程是对各个功能模块程序的有效集成，使其按照一定顺序运行以完成对车辆各种控制功能的实现。
中断服务流程则是对控制部分实时性要求较高的部分进行时间触发控制，一方面保证程序的实时性，另一方面减少CPU资源的浪费。
在主控流程中主要包括功能初始化模块，CAN数据解析模块，充电控制模块，上电控制模块，故障诊断模块、驱动电机控制模块、CAN数据打包模块。
功能初始化模块用以完成对各硬件模块的初始化；CAN数据解析模块，通过CAN接受中断实现对总线数据的接收，并将其存入相应缓存区，同时根据CAN网络通信协议将接受数据解析成实际的物理量（例如电机转速、总线电流等）提供给其他模块进行运算。
充电控制模块，该模块对充电过程中的数据进行处理并反馈给相应显示终端，并保证车辆在充电过程中不能行驶以提高车辆安全性；上电控制模块实现了高压系统上电的时序控制；故障诊断模块综合车辆运行信息判断车辆故障状态；驱动电机控制模块实现了对电机驱动转矩、功率、以及驱动模式的控制；附件控制模块包含了PTC以及空调等的控制。
CAN数据打包模块将控制命令按照通信协议打包成CAN数据帧格式并通过实时中断发送至CAN总线。
在实时中断中还包括了对加速踏板的采集以及程序中各种计时计数控制。
XX6120EV采用具有OFF、ACC、ON、START等四个档位的钥匙，钥匙各个档位功能的处理，见表1所示。
表1 钥匙功能描述 位置钥匙档位对应的功能总线状况OFF 不变无通信ACC 不变无通信ON 控制器上电控制档：VCU/BMS/MCU/LCD组合仪表、高压电动辅件上控制电，并初始化自检；MCU预充电CAN初始化，开始通信START 上高压电档：VCU/MCU控制完成主接触器闭合，完成强电上电正常通信整车的弱电电源采用12V蓄电池供电，当钥匙从OFF档转到ON档时：——各节点控制器接通12V电源上电，被唤醒； ——VCU、MCU、BMS初始化，程序中各个器件状态标志位置0，以达到其初始状态； ——VCU、MCU、BMS开机自检，自检完毕后发送状态信息CAN报文，VCU收到完成握手； ——故障诊断包含与强电相关的一些故障行为，如过流、电压过低或过高等。
整车控制系统的控制策略设计具体参考《XX6120EV整车控制系统控制策略设计书》。
4 整车控制器设计 根据整车控制系统控制策略的制定，XX6120EV整车控制系统的一级控制器整车控制器（VCU）需完成的主要功能见表2所示。
表2 VCU的主要功能 序号 VCU功能1 负责整车控制器（VCU、MCU、BMS、DPLY等）的唤醒按照驾驶员指令和传感器信号，通过控制程序的计算和逻辑判断，分别对MCU和2BMS发出状态转换和功率、转矩需求等控制指令3 驻车、起步、驱动、停机等车辆运行工况控制4 接收加速踏板信号5 接收BMS的关于动力蓄电池组状态信号（电流、电压、温度等）6 接收MCU的关于电机、逆变器的工作状态信号（电流、电压、温度等）7 故障诊断8 将有关信息送至组合仪表9 CAN、RS232通讯方式10 监测和标定VCU是电动汽车整车控制系统的核心控制单元，它负责协调各控制系统协同工作，为车辆的良好运行提供完善的控制逻辑，其原理如图3所示。
图3 整车控制器控制单元 整车控制器（VCU）作为整车控制系统核心，接受各种输入信号，通过VCU计算、比较后发出控制信号控制动力系统输出动力驱动车辆前进，管理车辆制动能量回馈，整车的高压安全管理，整车车载信息及故障诊断，整车能量管理及分配，变速箱换挡控制，通过CAN总线分别对整车低压电气、高压电气、动力电池组、智能组合仪表进行通讯与控制，实现了整车信息共享。
智能组合仪表能显示、存储车辆运行时的各种参数和故障诊断信息便于车辆的运行和维护。
整车控制器通过采用兼容J1939标准的CAN总线网络通讯来保障整车的故障诊断与容错控制、能量的优化分配、工作模式的合理切换、人性化的操纵驾驶性和舒适性。
5 整车控制器的硬件设计方案 5.1 整车控制器的硬件需求分析 整车控制器是一个多输入、多输出、数模电路共存的复杂系统，其各个功能电路相对独立。
因此，按照模块化思想设计了硬件系统的各个模块，主要包括：最小应用系统模块，电源模块，CAN通讯模块，串口通讯模块，数字量输入输出模块，模拟量输入/输出模块。
整车控制器硬件设计需求为：采用高度集成和成熟稳定的汽车级微处理器。
共有16路通用输出接口，其中12路每路最大驱动电流3A，4路每路驱动电流500mA。
共有16路光耦隔离的输入接口。
4路模拟量输入和4路输出。
具有大容量的非易失性存储器，时刻保存整车的运行状态。
丰富的通讯接口，包含2路独立的CAN和2路独立的RS232通讯接口。
标准的ECU接口，防水防尘。
宽电源输入范围，适应12V和24V电动客车系统。
其中，整车控制器主芯片的需要资源为：至少1路CAN，高速500K。
至少2个AD采集通道，精度0.001V，要求10位精度。
至少2个输入捕捉通道，采集PWM的脉冲个数。
至少1个PWM输出通道。
IO引脚需要30个。
20M的总线频率；256K的FLASH；（估计值，比实际值偏大）16K的RAM；（估计值，比实际值偏大）潮敏等级：要求3级及以下ESD等级：人体模式150V以上，机器模式1000V以上；5.2 整车控制器的硬件设计要求 整车控制器在功能完善的基础上，可靠性是其质量好坏的主要技术指标。
在纯电动客车整车控制器的工作环境中，电机、变频器和电池组传输的母线电流变化较大（特别是当变频器进行高频调制时），产生的空间电磁干扰很强；另外，其工作空间的温度变化范围广、振动强度大。
以上种种不利因素对整车控制器可能造成的干扰后果主要表现在下述几个方面：——数据采集误差加大。
——控制状态失灵。
——数据受干扰发生变化。
——程序运行失常。
为保证整车控制器运行正常，此次的可靠性设计采用了元器件级可靠性设计和系统级可靠性设计相结合的方法，具体表现在：滤波抗干扰设计、ESD设计、部件的冗余设计、系统的电磁兼容性设计等。
整车控制器的芯片选型参考《XX6120EV整车控制器芯片选型方案》。
6 整车控制器的软件设计方案 6.1 软件设计需要遵循的原则 6.1.1 合适性 整车控制器软件体系结构要适合于整车控制器软件的“功能性需求”和“非功能性需求”。
6.1.2 结构稳定性 详细设计阶段的工作如用户界面设计、数据库设计、模块设计、数据结构与算法设计等等，都必须在体系结构确定之后开展的，而编程和测试则是更后面的工作，因此体系结构应在一定的时间内保持稳定。
注重软件体系结构的设计，当整车控制需求发生变化时，要保证只能对软件做些程序代码本身部分内容进行修改，不改变软件的体系结构，不得去修改软件的体系结构。