整车控制器全解

d. 2004 年 11 月 25 号颁布的《节能中长期专项规 划》指出“研究鼓励混合动力汽车、纯电动汽车的 生产和消费政策”。 e. “十一五”期间，北京理工大学承担了“纯电动客 车”重要项目，作为技术的依托单位，承担了北京 市科技奥运电动汽车特别专项项目。 f. “十二五规划”指出，在本阶段内，新能源汽车 的发展和汽车工业转型的主要战略趋向是纯电动汽 车。
5.整车控制系统组成
加制 速 动档 踏 踏位 板板
整车控制器
仪表显示系统
制动 系统
空调控 制器
制动 压力
辅助动 力电源
空调 系统
动力转 向系统
能源管理 系统
动力电 池组
DC/DC变 换器
充电 装置
M1
电机驱动
控制器
电机驱动
M2
控制器
6.整车控制器系统设计
电源模块（系统及传感 器）
CAN通信 模块
二、控制器的简介
1.整车控制器（VMS），即动力总成控制器。作为 核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信 号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层 的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。 2.控制器主要功能：驱动力矩控制、制动能量的优 化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、 故障的诊断和处理、车辆状态监视等。
电动汽车整车控制器
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目2 录
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控制器的研究背景 控制器简介
控制器的研究现状 电动汽车发展前景
一、控制器的研究背景
节能与减排是当前汽车研究的主要目的， 而电动汽车是未来新能源汽车发展的主流，电 动汽车控制技术是电动汽车发展的关键技术之 一，整车控制器是控制系统的核心，它对汽车 的正常行驶、安全性，故障诊断与处理，整车 状态监控等有着关键性的作用。
2.1天津大学整车控制器 整车控制器对纯电动汽车动力链的各个环节进
行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率， 确保安全性和可靠性。该整车控制器采集驾驶员驾 驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关 信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控 制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化 控制和制动回馈控制。控制器原理图如下：
2.2湖南大学整车控制器 电机及整车总成控制器以电动汽车用交流电机
驱动系统为研究对象，将直接转矩控制思想运用于 电动汽车驱动系统。根据电动汽车所要达到的性能 指标，分析了电动汽车驱动系统的特点，对各种驱 动电机进行了比较。采用空间电压矢量方法分析了 直接转矩控制的基本原理结构及其算法。控制器原 理图如下：
1.1.2日产公司整车控制器 日产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车，2010年
12月至2011年初陆续在欧美和日本市场上市，2011 年进入中国市场。控制器接收来自组合仪表的车速 传感器和加速踏板位置传感器的电子信号，通过子 控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜 系统、空调、电机、发电机、动力电池、太阳能电 池、再生制动系统。控制器原理图如下：
1.1.3日立公司整车控制器 电动汽车是四轮驱动结构，整车控制器的控制
策略是在不同的工况下使用不同的电机驱动电动汽 车，或者按照一定的扭矩分配比例，联合使用2台电 机驱动电动汽车，使系统动力传动效率最大。当电 动汽 车起步或爬坡时，由低速、大扭矩永磁同步电 机驱动前轮。当电动汽车高速行驶时，由高速感应 电机驱动后轮。控制器原理图如下：
外部驱动 模块
高速开关 模块
K60 芯片
传感器 信号输入模块
液晶显示模块
无线蓝牙模 块
串口收发模 块
信号输出模块
6.整车控制器实物图
三、控制器的研究现状
1.电动汽车国外研究情况（以日本为主介绍） 1.1:日本 a. 1976 年成立了“日本电动汽车协会”。 b. 1978 年协会制订了“电动汽车试用制度”。 c. 1991 年通产省制定了第三届电动汽车普及计划。 d. 1997 年后日本汽车制造商推出了装载镍氢、锂离 子电池的第二代纯电动汽车。
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1.2 德国 a. 2011年5月18口德国联邦政府通过的电动汽车优 惠政策，鼓励电动汽车的发展。 b.争取在德国2020年实际运行的电动汽车达到100 万辆，到2030年达到600万辆以上。 c. 计划2050年电动汽车交通网络能够覆盖德国城市 全范围。
2.电动汽车国内研究情况 a. 电动汽车研究始于20世纪 60 年代，由于投资很 小且不重视，因此并没有得到很大的发展。 b. 1980 年以后，国家开始重视电动汽车的研究和开 发，电动汽车得到迅速发展。 c.2001 年，我国启动了“863”计划电动汽车重大 专项，开启了“三纵三横”的电动汽车研发格局。 开始自主研发，建立起电动汽车产业体系。
1.2 美国 a. 2009年，美国成立了电动汽车联盟。 b. 2013年，全美共有75万辆电动汽车上路，预计到 2018年全美将会初步形成良好的电动汽车产业系统。 c. 争取到2020年，全美拥有电动汽车1400万辆，近 1/4的轻型汽车为纯电动汽车或插入式电动汽车。 d. 到2040年美国将拥有2.5亿辆电动车，其中3/4的 轻型车为电动汽车。
e. 90 年代末，丰田公司研制出 RAV－4 EV 型纯电 动轿车，动力装置：交流同步电动机，由 288V 氢 电池提供电能，最高车速为 125km/h。 1.1.1丰田公司整车控制器
整车控制器接收整车控制器接收驾驶员的操作 信号和汽车的运动传感器信号，控制器将这些信号 经过控制策略计算，通过左右2组电机控制器和逆变 器分别驱动左后轮和右后轮。控制器原理图如下：
3.控制器硬件组成：微处理器、CAN通信模块、 BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模 块等。 4.控制器软件设计：采用模块化的设计方法，据不 同功能的要求将软件细分为不同的模块。车辆行驶 时采用分工况控制方式，针对不同的车辆行驶工况 制定不同的控制策略,可以高效、准确的对车辆进行 控制。针对性的改进控制策略,优化车辆各方面的性 能。
2.3北京理工大学整车控制器 系统主要由电机控制模块、再生制动控制模块、
电池管理模块、仪表显示模块及故障诊断模块、真 空助力模块、转向助力模块、电动空调模块、DC／ DC模块、制动踏板模块等组成。通过CAN实现各个 控制模块间的信息通信。汽车的一些基本状态信息 是大部分控制单元必须获取的数据，控制单元采用 广播方式向总线发送数据控制器原理图如下：