纯电动汽车整车控制器原理及功能解析

一览众车 2023-03-04 19:49

2023年电动智能汽车行业报告汇总(点击进入)

来源:汽车ECU开发


整车控制器是电动汽车正常行驶的控制中枢,是整车控制系统的核心部件,是纯电动汽车的正常行驶、再生制动能量回收、故障诊断处理和车辆状态监视等功能的主要控制部件。


整车控制器包括硬件和软件两大组成部分,它的核心软件和程序一般由生产厂商研发,而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱动程序。现阶段国外对纯电动汽车整车控制器的研究主要集中在以轮毂电机驱动的纯电动汽车。对于只有一个电机的纯电动汽车通常不配备整车控制器,而是利用电机控制器进行整车控制。国外很多大企业都能够提供成熟的整车控制器方案,如大陆、博世、德尔福等。


1. 整车控制器组成与原理

纯电动汽车整车控制系统主要分为集中式控制和分布式控制两种方案。

集中式控制系统的基本思想是整车控制器独自完成对输入信号的采集,并根据控制策略对数据进行分析和处理,然后直接对各执行机构发出控制指令,驱动纯电动汽车的正常行驶。集中式控制系统的优点是处理集中、响应快和成本低;缺点是电路复杂,并且不易散热。

分布式控制系统的基本思想是整车控制器采集一些驾驶员信号,同时通过CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信,电机控制器和电池管理系统分别将各自采集的整车信号通过CAN总线传递给整车控制器。整车控制器根据整车信息,并结合控制策略对数据进行分析和处理,电机控制器和电池管理系统收到控制指令后,根据电机和电池当前的状态信息,控制电机运转和电池放电。分布式控制系统的优点是模块化和复杂度低;缺点是成本相对较高。


典型分布式整车控制系统示意图如下图所示,整车控制系统的顶层是整车控制器,整车控制器通过CAN总线接收电机控制器和电池管理系统的信息,并对电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统发送控制指令。电机控制器和电池管理系统分别负责驱动电机和动力电池组的监控与管理,车载信息显示系统用于显示车辆当前的状态信息等。

典型分布式整车控制系统示意图

下图为某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图。整车控制器的硬件电路包括微控制器、开关量调理、模拟量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。
某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图

(1)微控制器模块
微控制器模块是整车控制器的核心,综合考虑纯电动汽车整车控制器的功能及其运行的外界环境,微控制器模块应该具有高速的数据处理性能、丰富的硬件接口、低成本和可靠性高的特点。

(2)开关量调理模块
开关量调理模块用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接。

(3)模拟量调理模块
模拟量调理模块用于采集加速踏板和制动踏板的模拟信号,并输送给微控制器。

(4)继电器驱动模块
继电器驱动模块用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接。


(5)高速CAN总线接口模块
高速CAN总线接口模块用于提供高速CAN总线接口,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与系统高速CAN总线相接。

(6)电源模块
电源模块为微处理器和各输入、输出模块提供隔离电源,并对蓄电池电压进行监控,与微控制器相连。

整车控制器对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。整车控制器采集驾驶员驾驶信号,通过CAN总线获得驱动电机和动力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能量回收控制。整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车网关及网络管理功能。

2. 整车控制器基本功能

整车控制器通过采集加速踏板信号、制动踏板信号和挡位开关信号等驾驶信息,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,并结合整车控制策略对这些信息进行分析和判断,提取驾驶员的驾驶意图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。整车控制器应该具备以下基本功能。

(1)对汽车行驶控制的功能
电动汽车的驱动电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动转矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板时,驱动电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大,驱动电机的输出功率越大。因此,整车控制器要合理解释驾驶员操作;接收整车各子系统的反馈信息,为驾驶员提供决策反馈;对整车各子系统的发送控制指令,以实现车辆的正常行驶。

(2)整车的网络化管理
整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中,整车控制器是信息控制的中心,负责信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

(3)对制动能量的回收
纯电动汽车区别于内燃机汽车的重要特征就是能够进行制动能量回收,这是通过将纯电动汽车的电机工作在再生制动状态来实现,整车控制器分析驾驶员制动意图、动力电池组状态和驱动电机状态等消息,并结合制动能量回收控制策略,在满足制动能量回收的条件下对电机控制器发送电机模式指令和转矩指令,使得驱动电机工作在发电模式,在不影响制动性能的前提下将电制动回收的能量储存在动力电池组中,从而实现制动能量回收。

(4)整车能量管理和优化
在纯电动汽车中,动力电池除了给驱动电机供电以外,还要给电动附件供电,因此,为了获得最大的续驶里程,整车控制器将负责整车的能量管理,以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候,整车控制器将对某些电动附件发出指令,限制电动附件的输出功率,来增加续驶里程。

(5)对车辆状态的监测和显示
整车控制器通过直接采集信号和接收CAN总线上的数据的方式获得车辆运行的实时数据,包括速度、电机的工作模式、转矩、转速、电池的剩余电量、总电压、单体电压、电池温度和故障等信息,然后通过CAN总线将这些实时信息发送到车载信息显示系统进行显示。此外整车控制器定时检测CAN总线上各模块的通信,如果发现总线上某一节点不能够正常通信,则在车载信息显示系统上显示该故障信息,并对相应的紧急情况采取合理的措施进行处理,防止极端状况的发生,使得驾驶员能够直接、准确地获取车辆当前的运行状态信息。

(6)故障诊断与处理
连续监测整车电控系统,进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

(7)外接充电管理
实现充电的连接,监控充电过程,报告充电状态,充电结束。

(8)诊断设备的在线诊断和下线检测
负责与外部诊断设备的连接和诊断通信,实现UDS诊断服务,包括数据流的读取,故障码的读取和清除,控制端口的调试。

下图是纯电动汽车整车控制器实例,它通过采集行车及充电过程中的控制信号,判断驾驶员意图,通过CAN总线对整车电控设备进行管理和调度,并针对不同车型采用不同的控制策略,实现整车驱动控制、能量优化控制、制动能量回收控制和网络管理。整车控制器运用了微型计算机、智能功率驱动、CAN总线等技术,具有动态响应好、采样精度高、抗干扰能力强、可靠性好等特点。
纯电动汽车整车控制器实例

3. 整车控制器设计要求

直接向整车控制器发送信号的传感器包括加速踏板传感器、制动踏板传感器和挡位开关,其中加速踏板传感器和制动踏板传感器输出模拟信号,挡位开关输出信号是开关量信号。整车控制器通过向电机控制器、电池管理系统发送指令间接控制驱动电机运转和动力电池充放电,通过控制主继电器来实现车载模块的通断电。

根据整车控制网络的构成以及对整车控制器输入和输出信号的分析,整车控制器应满足以下技术要求。

① 设计硬件电路时,应该充分考虑电动汽车的行驶环境,注重电磁兼容性,提高抗干扰能力。整车控制器在软硬件上都应该具备一定的自保护能力,以防止极端情况的发生。

② 整车控制器需要有足够多的I/O接口,能够快速、准确地采集各种输入信息,至少具备两路A/D转换通道用于采集加速踏板信号和制动踏板信号,应该具有多个开关量输入通道,用于采集汽车挡位信号,同时应该具有多个用于驱动车载继电器的功率驱动信号输出通道。

③ 整车控制器应该具备多种通信接口,CAN通信接口用于与电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统通信,RS232通信接口用于与上位机通信,同时预留了一个RS-485/422通信接口,这可以将不支持CAN通信的设备兼容,例如某些型号的车载触摸屏。

④ 不同路况条件下,汽车会遇到不同的冲击和振动,整车控制器应该具备良好的抗冲击性,才能保证汽车的可靠性和安全性。

报告订购咨询


电话:18676695257

邮件:service@yilanzhong.com

一览众咨询电动汽车报告

《2022-2027年中国新能源汽车市场调研投资前景报告》
2022-2027年中国新能源物流车市场调研投资前景报告》
2022-2027电动工程机械市场调研及投资前景报告》
2022-2027电动卡车市场调研及投资前景报告》
2022-2027电动重卡市场调研及投资前景报告》
2022-2027电动叉车市场调研及投资前景报告》
2022-2027年新能源汽车动力电池及BMS市场及企业调研报告》
2022-2027年全球及中国固态电池市场及企业调研报告》
2022-2027年中国新能源汽车充电设施市场调研及投资前景报告》
2022-2027年中国新能源汽车充电枪市场及企业调研报告》
2022-2027年中国新能源汽车充电模块市场及企业调研报告》
2022-2027年中国新能源汽车换电产业链调研及投资前景报告》
2022-2027年中国低速电动汽车市场调研及投资前景报告》
2022-2027动力电池回收及利用市场前景及投资报告》

一览众电动零部件报告

2022-2027年新能源汽车高压连接器市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车高压继电器市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车高压熔断器市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车电驱动市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车电机市场及企业调研报告》
2022-2027动力电池结构件行业调研及投资潜力报告》
2022-2027年新能源汽车汇流排行业调研及投资潜力报告》
2022-2027年新能源汽车驱动电机绝缘材料市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车薄膜电容器市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车高压配电盒(PDU)市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车车载充电机(OBC)市场及企业调研报告》 
2022-2027年新能源汽车整车控制器(VCU)市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车DC-DC转换器市场及企业调研报告》 
2022-2027年新能源汽车小三电市场及企业调研报告》 
2022-2027年新能源汽车高压线束市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车热管理市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车电子水泵市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车电子膨胀阀市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车动力电池液冷板市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车电动空调市场及企业调研报告》
2022-2027年新能源汽车IGBT市场及产业链企业调研报告》
2022-2027年汽车启停电源市场及企业调研报告》
2022-2027年汽车48V系统市场及企业调研报告》

一览众汽车智能化、汽车电子报告

2022-2027年全球及中国自动驾驶市场调研及投资前景报告》
2022-2027年全球及中国ADAS市场投资前景报告》
2022-2027年全球及中国车联网市场调研及投资前景报告》
2022-2027年全球及中国汽车传感器市场调研及投资前景报告》
2022-2027年全球及中国汽车芯片产业链市场调研及投资前景报告》
2022-2027年全球及中国智能座舱市场调研及投资前景报告》
2022-2027年全球及中国自动泊车市场调研及投资前景报告》
2022-2027低速无人驾驶汽车市场调研及投资前景报告》
2022-2027汽车功率半导体市场调研及投资前景报告》
2022-2027车载语音市场调研及投资前景报告》
2022-2027车载显示市场调研及投资前景报告》
2022-2027年汽车毫米波雷达产业链调研及投资前景报告》
2022-2027年汽车域控制器产业链调研及投资前景报告》

一览众氢燃料报告

2022-2027氢能产业链市场调研及投资前景报告》
2022-2027氢燃料汽车市场调研及投资前景报告》
2022-2027氢燃料电池系统市场调研及投资前景报告》
2022-2027氢燃料电池催化剂市场调研及投资前景报告》
2022-2027氢燃料电池质子交换膜市场调研及投资前景报告》
2022-2027加氢站产业链市场调研及投资前景报告》
加入社群
加入“一览众车”新能源汽车、智能驾驶产业微信群,扫以下二维码加群主微信申请入群。添加好友时请注明(姓名-公司-职位)


一览众车 · 一览众咨询

深圳一览众信息咨询有限公司(简称“一览众咨询”)是国内新兴产业研究咨询及市场调研机构。公司专注于汽车产业链、新能源汽车、智能汽车等领域市场研究及咨询。经过多年的发展,公司在整车及零部件领域、汽车电动化、智能化等领域积累较丰富的行业经验及客户资源,是行业权威的第三方市场研究咨询机构。
公司业务市场调研终端市场监测竞争对手调查产业规划

电话

18676695257

邮箱

service@yilanzhong.com

- 扫码关注《一览众车》

- 领域:汽车及零部件、电动汽车、三电、智能汽车、汽车电子

一览众车 汽车产业资讯、数据及研究报告发布平台。
评论
  • 从无到有:智能手机的早期探索无线电话装置的诞生:1902 年,美国人内森・斯塔布菲尔德在肯塔基州制成了第一个无线电话装置,这是人类对 “手机” 技术最早的探索。第一部移动手机问世:1938 年,美国贝尔实验室为美国军方制成了世界上第一部 “移动” 手机。民用手机的出现:1973 年 4 月 3 日,摩托罗拉工程师马丁・库珀在纽约曼哈顿街头手持世界上第一台民用手机摩托罗拉 DynaTAC 8000X 的原型机,给竞争对手 AT&T 公司的朋友打了一个电话。这款手机重 2 磅,通话时间仅能支持半小时
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:41 167浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 159浏览
  • 影像质量应用于多个不同领域,无论是在娱乐、医疗或工业应用中,高质量的影像都是决策的关键基础。清晰的影像不仅能提升观看体验,还能保证关键细节的准确传达,例如:在医学影像中,它对诊断结果有着直接的影响!不仅如此,影像质量还影响了:▶ 压缩技术▶ 存储需求▶ 传输效率随着技术进步,影像质量的标准不断提高,对于研究与开发领域,理解并提升影像质量已成为不可忽视的重要课题。在图像处理的过程中,硬件与软件除了各自扮演着不可或缺的基础角色,有效地协作能够确保图像处理过程既高效又具有优异的质量。软硬件各扮演了什么
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:39 137浏览
  • Matter加持:新世代串流装置如何改变智能家居体验?随着现在智能家庭快速成长,串流装置(Streaming Device,以下简称Streaming Device)除了提供更卓越的影音体验,越来越多厂商开始推出支持Matter标准的串流产品,使其能作为智能家庭中枢,连结多种智能家电。消费者可以透过Matter的功能执行多样化功能,例如:开关灯、控制窗帘、对讲机开门,以及操作所有支持Matter的智能家电。此外,再搭配语音遥控器与语音助理,打造出一个更加智能、便捷的居家生活。支持Matter协议
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:29 141浏览
  • 本文继续介绍Linux系统查看硬件配置及常用调试命令,方便开发者快速了解开发板硬件信息及进行相关调试。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。查看系统版本信息查看操作系统版本信息root@ido:/# cat /etc/*releaseDISTRIB_ID=UbuntuDISTRIB_RELEASE=20.04DISTRIB_CODENAME=focalDIS
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:37 137浏览
  • 前言近年来,随着汽车工业的快速发展,尤其是新能源汽车与智能汽车领域的崛起,汽车安全标准和认证要求日益严格,应用范围愈加广泛。ISO 26262和ISO 21448作为两个重要的汽车安全标准,它们在“系统安全”中扮演的角色各自不同,但又有一定交集。在智能网联汽车的高级辅助驾驶系统(ADAS)应用中,理解这两个标准的区别及其相互关系,对于保障车辆的安全性至关重要。ISO 26262:汽车功能安全的基石如图2.1所示,ISO 26262对“功能安全”的定义解释为:不存在由于电子/电气系统失效引起的危害
    广电计量 2025-01-02 17:18 218浏览
  • 国际标准IPC 标准:IPC-A-600:规定了印刷电路板制造过程中的质量要求和验收标准,涵盖材料、外观、尺寸、焊接、表面处理等方面。IPC-2221/2222:IPC-2221 提供了用于设计印刷电路板的一般原则和要求,IPC-2222 则针对高可靠性电子产品的设计提供了进一步的指导。IPC-6012:详细定义了刚性基板和柔性基板的要求,包括材料、工艺、尺寸、层次结构、特征等。IPC-4101:定义了印刷电路板的基板材料的物理和电气特性。IPC-7351:提供了元件封装的设计规范,包括封装尺寸
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:50 198浏览
  • 【工程师故事】+半年的经历依然忧伤,带着焦虑和绝望  对于一个企业来说,赚钱才是第一位的,对于一个人来说,赚钱也是第一位的。因为企业要活下去,因为个人也要活下去。企业打不了倒闭。个人还是要吃饭的。企业倒闭了,打不了从头再来。个人失业了,面对的不仅是房贷车贷和教育,还有找工作的焦虑。企业说,一个公司倒闭了,说明不了什么,这是正常的一个现象。个人说,一个中年男人失业了,面对的压力太大了,焦虑会摧毁你的一切。企业说,是个公司倒闭了,也不是什么大的问题,只不过是这些公司经营有问题吧。
    curton 2025-01-02 23:08 289浏览
  • 在科技飞速发展的今天,机器人已经逐渐深入到我们生活和工作的各个领域。从工业生产线上不知疲倦的机械臂,到探索未知环境的智能探测机器人,再到贴心陪伴的家用服务机器人,它们的身影无处不在。而在这些机器人的背后,C 语言作为一种强大且高效的编程语言,发挥着至关重要的作用。C 语言为何适合机器人编程C 语言诞生于 20 世纪 70 年代,凭借其简洁高效、可移植性强以及对硬件的直接操控能力,成为机器人编程领域的宠儿。机器人的运行环境往往对资源有着严格的限制,需要程序占用较少的内存和运行空间。C 语言具有出色
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:26 153浏览
  • 车身域是指负责管理和控制汽车车身相关功能的一个功能域,在汽车域控系统中起着至关重要的作用。它涵盖了车门、车窗、车灯、雨刮器等各种与车身相关的功能模块。与汽车电子电气架构升级相一致,车身域发展亦可以划分为三个阶段,功能集成愈加丰富:第一阶段为分布式架构:对应BCM车身控制模块,包含灯光、雨刮、门窗等传统车身控制功能。第二阶段为域集中架构:对应BDC/CEM域控制器,在BCM基础上集成网关、PEPS等。第三阶段为SOA理念下的中央集中架构:VIU/ZCU区域控制器,在BDC/CEM基础上集成VCU、
    北汇信息 2025-01-03 16:01 173浏览
  • 在测试XTS时会遇到修改产品属性、SElinux权限、等一些内容,修改源码再编译很费时。今天为大家介绍一个便捷的方法,让OpenHarmony通过挂载镜像来修改镜像内容!触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示。搭载了瑞芯微RK3566四核处理器,树莓派卡片电脑设计,支持开源鸿蒙OpenHarmony3.2-5.0系统,适合鸿蒙开发入门学习。挂载镜像首先,将要修改内容的镜像传入虚拟机当中,并创建一个要挂载镜像的文件夹,如下图:之后通过挂载命令将system.img镜像挂载到sys
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:39 113浏览
  • 在快速发展的能源领域,发电厂是发电的支柱,效率和安全性至关重要。在这种背景下,国产数字隔离器已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性,同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。什么是数字隔离器?数字隔离器充当屏障,在电气上将系统的不同部分隔离开来,同时允许无缝数据传输。在发电厂中,它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响,确保准确的信号处理,并在恶劣条件下保持系统完整性。中国国产数字隔离器经历了重大创新,在许多方面达到甚至超过了全球
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:10 117浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 155浏览
  • 物联网(IoT)的快速发展彻底改变了从智能家居到工业自动化等各个行业。由于物联网系统需要高效、可靠且紧凑的组件来处理众多传感器、执行器和通信设备,国产固态继电器(SSR)已成为满足中国这些需求的关键解决方案。本文探讨了国产SSR如何满足物联网应用的需求,重点介绍了它们的优势、技术能力以及在现实场景中的应用。了解物联网中的固态继电器固态继电器是一种电子开关设备,它使用半导体而不是机械触点来控制负载。与传统的机械继电器不同,固态继电器具有以下优势:快速切换:确保精确快速的响应,这对于实时物联网系统至
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:11 164浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦