纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案
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)
3.1 整车及控制策略仿真 (3)
3.2 整车软硬件开发 (4)
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)
3.4.1 整车控制器的标定系统 (11)
3.4.2 电动汽车整车控制器的标定流程 (12)
1整车控制器控制功能和原理
电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、变速箱、制动等动力系统，以及其它附件如空调、助力转向、DCDC及充电机等。各子系统几乎都通过自己的控制单元来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配。因此，纯电动汽车必须需要一个整车控制器来管理纯电动汽车中的各个部件。
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
故障处理，按照标准格式存储故障码。
4)在线配置和维护：通过车载标准CAN端口，进行控制参数修改，匹配标定，
功能配置，监控，基于标准接口的调试能力等。
5)能量管理：通过对电动汽车车载耗能系统（如空调、电动泵等）的协调和管
理，以获得最佳的能量利用率。
6)功率分配：通过综合电池的SOC、温度、电压、电流和电机的温度等车辆信
息计算电机功率的分配，进行车辆的驱动和制动能量回馈控制。从而在系统的允许下能获得最佳的驾驶性能和续航里程。
7)附电控制：根据各附电系统的控制逻辑对真空助力泵、水泵、冷却风扇等进
行相应的控制。
8)坡道起步时驻坡控制。
2电动汽车动力总成分布式网络架构
图1 野马纯电动汽车CAN网络架构
电动汽车是由多个子系统构成的复杂系统。随着整车经济性、安全性、可靠性和舒适性要求的提高，电动汽车上所需要控制的部件越来越多，各个子系统之间所需要交换的信息也增多，控制系统也就变得越来越复杂。基于总线的分布式控制结构可以使各个控制模块的功能相对简单，进而简化系统拓扑结构，提高可靠性。
基于CAN总线的分布式控制网络，是实现众多子系统协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉，传输速率高，安全性可靠性高，纠错能力强，实时性好等优点，已广泛应用于中、高价位汽车的实时分布式控制网络，CAN总线正逐渐成为通用的汽车总线标准。采用CAN总线网络还可以大大减少个设备间的连接线束，并提高系统监控水平。纯电动汽车动力总成控制系统中采用CAN 总线交换信息。采用拓扑网络结构，其主要的优点是：电缆短，容易布线；总线结构简单，又是无源元件，可靠性高；易于扩充，增加新节点只需在总线的某点将其接入，如需增加长度可通过中继器加入一个附加段。
电动汽车动力总成CAN总线通讯系统的拓扑网络模型如图1所示。采用CAN2.0的标准格式。其中CAN总线上的节点主要包括：整车控制器、电机控制器、动力电池组管理系统、充电机、DCDC等。
整车控制器采集司机驾驶信号，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。
电机控制器接受整车控制器的控制和扭矩指令，负责电机的驱动控制，并对电机状态进行监控以及电机的热管理。
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。
监控标定软件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。
3整车控制器开发流程
3.1整车及控制策略仿真
采用仿真为主，硬件在环测试和实车标定为辅的方式相结合来研究整车的控制策略，首先利用Cruise搭建电动汽车的整车模型。在matlab/simulink下建立整车的控制策略模型，利用Cruise和matlab/simulink相互耦合就可以在不同的工况下计算并评价车辆的经济性能、动力性能及控制的平顺性等，从而可以评价控制策略的优劣和车辆的性能。如图2所示。
控制参数优化
整车匹配标定
控制策略评估
预测整车性能
图2 整车控制器控制策略仿真框图
CRUISE是由奥地利著名的发动机制造与咨询公司A VL公司开发的，用于研究汽车动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能的高级模拟分析软件。其灵活的模块化理念使得CRUISE可以对任意结构形式的汽车传动系统进行建模和
仿真。它可用于汽车开发过程中的动力系统、传动系统的匹配、汽车性能预测和整车仿真计算；可以进行电动机、变速箱、轮胎的选型及它们与车辆的匹配优化；还可以用于电动汽车的动力系统、传动系统及控制系统的开发和优化。
通过仿真的研究，可以确定整车控制策略，对控制策略中的参数进行初步的设定。图3显示了在一组工况中仿真数据，从图中就能分析出控制策略的执行情况，力矩分配的合理性及平顺性等。
图3 控制策略中电机和电池参数
3.2 整车软硬件开发
由于电动汽车整车控制器是在高干扰环境下运行，同时整车控制器是否正常工作直接影响系统的安全性，因此整车控制器的设计基于高要求、高可靠的基础进行设计。整车控制器的软硬件的整体需求为：
适用于12V 的不同类型的电动汽车需求，电压的工作范围为9~16V ； 工作的温度范围-40 ~ 85℃；
软件架构标准化和模块化；
电源反接保护；
电源的浪涌，过压保护；
ESD 保护(防静电)；
符合GB/T 2423.1《电工电子产品基本环境试验规程试验A ：低温试验方法》
的规定。
符合GT/T 2423.2《电工电子产品基本环境试验规程 试验B ：高温试验方
法》的规定。
符合GB/T 2423.10《电工电子产品环境试验 第二部分：试验发放 试验Fc
和导则：振动（正弦）》的规定。
符合GB/T 4942.2《低压电器外壳防护等级》的要求。
3.2.1整车控制器的硬件开发
根据功能把纯电动汽车整车控制器可以划分为：微处理器模块，电源模块，模拟量和数字量接口模块，功率驱动模块，通信模块等组成。其中微处理器模块是整个控制系统中的核心模块，也是控制方法实现的载体。模拟量输入接口和油门踏板传感器，制动压力传感器等相连，模拟量输入接口对上述传感器的信号进行滤波和整形，使传感器的信号能被单片机可靠采集。数字量输入接口与档位开关，刹车开关，空调PTC开关，水泵故障信号和车速传感器等开关信号相连，经信号处理后送入单片机，微处理器获得司机的驾驶操作，从而能精确地控制整车的功率；电源模块的功能是将电动汽车上的蓄电池的电压转换成控制单元所需要的电压，同时电源模块还提供三路5V电源输出给传感器供电。通信模块即CAN接口模块，CAN接口的功能是把单片机的CAN模块的TTL电平转换成CAN总线的物理电平，来与整车的动力系统、仪表及车身相关总线进行数据交换，功率驱动模块负责接收微处理器的TTL电平，驱动电动汽车上的继电器等执行器。同时功率驱动模块还支持故障回读功能。
1）微处理器模块
在整车控制器设计中，单片机模块是整个整车控制器的关键部分，算法和控制策略运行的载体，也直接关系到整个控制策略的实时性，能很好满足电动汽车对控制策略的实时运行。
微控制器模块是能使微控制器能正常、可靠工作的基本电路，主要包括：时钟、启动配置、复位电路等。
2）电源模块
电源模块是整个VCU中的核心模块，它直接关系到整个VCU的正常工作情况。而电源模块的使用环境非常恶劣，电池电压变化范围较大，还存在浪涌对电源模块的冲击。为了保证系统的可靠性，电源模块的设计指标是：
工作电压：DC9V～DC16V
上电复位控制
电源监控
电源模块还应该提供5V电源给油门踏板等传感器供电。这样的设计还能保证当外部传感器电源短路时控制系统还能正常工作，保证系统的安全可靠。3）模拟量和数字量接口模块
模拟量和数字量接口模块是整个VCU中的控制基层，没有正确、可靠的信号输入，再复杂和有效的控制策略也不可能得出良好的控制结果，同时所有的传感器输入线路还有可能会出现各种的短接故障，为了保护控制单元，模拟量和数字量接口模块还必须具有故障保护和诊断功能。因此本次模拟量和数字量接口模块的设计指标是：
对地、对电源短接保护
开路、对地、对电源短接诊断
ESD保护
低通滤波
4）功率驱动模块
整车控制器的功率驱动模块最主要集中在继电器的驱动，同时还需要有一定的预留量，因此功率驱动模块的设计指标是：
ESD保护
对地、电池短接、开路诊断
为了使系统比较简单、可靠，在设计中应采用了集成、智能的功率芯片。通过软件的诊断及保护配合能确保系统在故障情况下的自我保护。
5）通信模块
在整车控制器的通信模块设计中，通信模块中有三路CAN总线(2.0B)。CAN 总线(2.0B)主要用于动力系统的控制和仪表、车身总线的控制，其设计指标为： CAN2.0B
波特率最高可达到 1 MBaud
适用于12V系统
高的抗干扰性
CAN线对地和对电源保护
6）硬件可靠性设计
VCU在外围传感器和执行器发生故障时，必须能够自我保护，不至于损坏VCU，因此在硬件设计中必须具有如下的保护功能：
电源反接保护
电源的浪涌，过压保护
ESD保护(防静电)
7）控制器中芯片选型原则
针对一定的用途适当的，恰当选择微处理器是设计过程中首先需要确定的。对于明确的对象，选择功能过少的微处理器，无法完成控制任务；选择功能过强的微处理器则会造成资源浪费，使性能价格比下降。为此确定了如下选型原则
a)适用性。
所谓适用性就是能否用一个单片机完成对系统的控制，或者需要增加附加的电路才能实现控制的目的。为此，首先应该考虑是否含有所需的I/O端口的数目，这是选型过程的一个基本参考；其次是否有合适的吞吐量，即针对应用系统的需要，单片机所具备的执行控制时的处理能力，主要表现在运行速度、指令功能、指令周期的长短、中断能力和堆栈大小等指标上；第三极限参数是否满足要求，这里是指在特定的应用环境下，使用的温度范围、电压范围、最大功耗、最大电流等参数。
b)可购买性。
为保证研究工作是否可实现的角度出发，了解可购买性是十分必要的。
首先要了解所选择的器件是否可直接购买到，这里包括购买的途径是否顺畅、方便，特别是销售服务是否跟得上；其次需了解是否有足够的供应量，一般而言，只要供应量充足的器件在质量方面是有保障的；第三了解是否在仍在生产或改进之中，这一点十分重要，如果已经停产则表明已无后续供货能力，如在改进中则表明可能还存在某些问题。
c)可开发性。
这是一个十分重要的因素，所选择的单片机是否有足够的开发手段，直接影响能否顺利开发，如果没有足够的开发手段，则不宜选择有关的应用系统，同时首先应关注编译软件，要考虑编译工具的提供是否方便、运行环境
的使用是否方便等；其次是调试工具，一个好的调试工具是加快开发过程的必要前提；其三是考虑技术支持能力，在遇到问题时应能得到及时的技术支持；第四是开发语言的体系与熟悉程度，这是体现可开放性的一个重要方面。
3.2.2整车控制器的软件开发
整车控制器需要能适用不同的纯电动汽车的要求，因此需要通用的电动汽车整车控制器软件平台架构，共享模块的标准化。因此整车控制器应具有模块性、可读性、可移植性和可扩展性，软件框架如图4所示。软件采用了分层的模块化体系结构。整个软件由一系列具有标准结构的软件功能模块构成，满足了软件的可配置的需求。
图4 整车控制器软件结构框图
整车控制器的软件包括：物理层（IO配置、CAN通信配置和ADC配置等），驱动层（CAN信息接收发送、AD、IO等），中间层（实时任务调度系统、函数库、存储服务和通信服务）和应用层组成。
物理层是基础软件中最低的层，它包含各种驱动，是一个个软件模块，用于直接访问微控制器内的外设和外围接口。物理层提供统一的接口，使上层软件独立于微控制器。
驱动层连接物理层的软件，它包含外部设备的驱动，为VCU提供外围设备的驱动程序，VCU驱动层的实现与VCU硬件相关，与微控制器无关。VCU驱动层不对硬件直接操作，都是通过微控制器物理层的接口实现。
中间层是基础软件中最高的层，为应用和基础软件模块提供基本服务，中间层的实现部分与微控制器、VCU硬件和具体应用无关，中间层在很大程度上独
立于硬件系统。
应用层是整个软件中的最高层，针对电动汽车的专门应用程序，应用层完全独立于微处理器和VCU系统。只需要配置不同的能量管理算法就能适用不同的车型。应用层主要包括：能量管理、维护管理、故障诊断、车辆驱动、通信管理和驾驶解释等。
3.3整车控制器的硬件在环测试
电控单元（VCU)的复杂程度快速增加，控制算法与功能不断增强，对整车而言还集成了各种总线通讯功能、在线故障诊断(OBD)等功能。传统的检测方法面对复杂的测试需求开始显得力不从心，硬件在环（HIL）测试是一套与电子控制器真实连接的测试系统，用于检测整车控制器控制功能及逻辑错误、故障等。由于总线技术的发展与成熟，现在汽车已经通过网络实现分布式控制功能。而各个VCU之间的交互作用增加，例如共享传感器、计算信息和执行器等。同时，网络支持多种总线系统，并且对于整车控制器而言，其核心的控制功能又是基于CAN 网络，网络中的控制器大部分由不同的厂商提供，这些都又可能成为潜在错误来源(存在产品召回的风险)，因此整车控制器的测试采用了硬件在环测试。
整车控制器采用硬件在环测试系统。首先通过Matlab/Simulink建立除整车控制器外的其他电动汽车部件的实时仿真模型，实时仿真模型具有以下的功能：1）产生加速踏板、制动踏板和钥匙等控制信号；
2）产生档位信号；
3）实现与控制器的CAN通信
4）设置总成部件的状态参数，改变边界条件；
5）设置各种传感器故障；
6）实时将车辆运行状态参数传给控制器；
7）捕捉VCU的控制参数。
通过硬件在环测试系统就可以模拟除整车控制器外的整个电动系统，能够在上车之前对整车控制器的控制功能及控制策略进行全面的测试。
整车控制器在硬件在环测试系统中需要测试的功能如表1~3所示：
表1： 整车控制器硬件功能测试
序号测试内容要求
1 CAN总线收发功能满足设计要求
2 CAN总线数据的接受和发送的时间和
正确性测试
满足设计要求
3 开关量采集功能满足设计要求
4 模拟量采集功能满足设计要求
5 功率驱动控制功能满足设计要求
表2： 整车控制器基础控制策略功能测试
序号测试内容要求
1 与电机控制器和电池管理系统等的握
手功能测试
满足设计要求
2 工况判断的功能测试满足设计要求
3 驱动控制策略测试满足设计要求
4 滑行控制策略测试满足设计要求
5 制动控制策略测试满足设计要求
6 真空泵、空调和暖风等附件控制策略测
试
满足设计要求
7 坡道制动辅助等功能测试满足设计要求
表3： 整车控制器故障处理功能测试
序号测试内容要求
1 电池总电压过高及过低情况保护功能
测试
满足设计要求
2 电池单体电压过高及过低情况保护功
能测试
满足设计要求
3 电池温度过高及过低情况保护功能测
试
满足设计要求
4 电机温度过高情况保护功能测试满足设计要求
3.4 整车控制器标定
3.4.1 整车控制器的标定系统
整车控制器采用国际上标准的CCP 来实现整车控制器的标定。CCP(CAN Calibrate In/On Protocol)是一种基于CAN 总线的应用协议，该协议为标定系统开发提供了标准平台。CCP 主要用于电控单元数据标定及测量，最初由Audi 、BMW 、Mercedes-Benz 、V olkswagen 等欧洲汽车公司成立的标准化组织ASAP
(StandardizatI/On of ApplicatI/On CalibratI/On Systems Task Force)发展而来，由于该系统在电控系统开发方面的强大优势，因此已逐渐为世界各大汽车公司所采用。整车控制器的标定框图如图5所示，
由于监控及标定界面与CAN 总线上的一个或多个从机连接。图6为CCP 主从模式的通信配置示意图。监控及标定界面通过整车控制器站地址的配置实时地建立监控及标定界面和整车控制器之间的连接。该连接在其他VCU 的地址被选中或当前连接通过指令被明确断开之前一直有效。
图5 基于CCP 的整车控制器标定协议
图6 CCP主从模式的通信配置示意图
建立连接后，监控及标定界面和整车控制器之间所有的数据传递均由监控及标定界面控制，整车控制器执行监控及标定界面命令后返回包含命令响应值或错误代码等信息的报文。整车控制器定时地根据由监控及标定界面通过控制命令所设置的列表来传递内部的数据。数据的传递是由监控及标定界面初始化并由整车控制器来执行的，另外是由固定的循环采样频率或者事件触发的。
3.4.2电动汽车整车控制器的标定流程
1）传感器的校正
不同的传感器的电压及电阻值存在着微小的区别，需要对传感器的范围进行校正。整车控制器的传感器的校正主要是油门踏板传感器。利用在线监控及标定软件对其范围进行校正。
2）开关状态的确定
为了确保整个车辆控制策略的运行状态，需要确定钥匙开关状态、挡位的开关状态、空调、暖风的开关状态、运行模式的开关状态是否与设计的一致。3）执行器状态的确定
为了确保整个车辆控制策略的运行状态，需要确定指示灯、继电器控制状态是否正常。
4）指令接收的确定
利用在线监控及标定软件调用整车控制器的调试软件，查看整车控制器对电机控制器和电池管理系统等部件发送的信息接收的正确性。
5）电机控制器的指令接收
利用在线监控及标定软件调用整车控制器的调试软件，发送特定的电动机控制指令及功率或扭矩指令，确定电机控制器是否能正常响应整车控制器指令。6）整车附件控制参数的标定
空调管理的参数标定：空调开启时电池的SOC状态，空调关闭的SOC条件。
暖风管理的参数标定：暖风开启时电池的SOC状态，暖风关闭的SOC条件。7）驱动工况试验
驱动工况的标定主要参考每个控制策略的参数。调整驱动模式策略参数中的各MAP，具体需参考每个车型的控制策略。
8）车辆滑行时的制动力矩控制策略的标定
滑行时可以利用电机进行回馈回收一部分动能，但回收过程受驾驶的舒适性、电池的接受能力的限制，同时还得兼顾回收时转速降太快时而导致的需要加速的能量进一步损失。因此标定的主要参数包括：
考虑驾驶舒适性的不同转速下的滑行充电功率；
在不同SOC下电池能接收的最大充电功率；
回收的撤出条件，如转速下限，具体参考不同车辆的控制策略。
9）制动工况策略及MAP的标定
制动时为了整车的经济性，主要应考虑能量的回收，并兼顾车辆的舒适性。其标定的参数包括：
制动模式力矩进入方式，考虑司机的驾驶感觉，制动力矩的进入尽量避免突加突减。
在不同SOC下制动时电池能接收的最大充电功率；
10）故障与预警情况下控制策略参数标定
由于纯电动的运行受到了电池和电机等参数的影响，在实际运行过程中为了保证车辆的正常运行和安全性，必须对以下参数进行标定。
电池的最大充电电压和最低放电电压；
电池单体的最高和最低电压值；
电池的最高和最低温度限制；
电机和电机控制器的最高温度限制；
电池不同SOC下的最大充放电功率的限制；
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。 保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传 输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实 时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节 点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。 （二）整车控制系统设计 复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟 踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系 统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。 整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成 了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。 二、整车控制器硬件设计及软件设计
纯电动汽车整车控制器(TAC)
纯电动汽车整车控制器（TAC） 项目介绍： 纯电动汽车整车控制器对新能源汽车的动力性、安全性、经济性、操纵稳定性和舒适性等都有重要影响，它是新能源汽车上的一种关键装置。在车辆行驶过程中，整车控制器通过开关输入端口、模拟量转换模块、CAN总线等硬件线路采集路况信息、驾驶员意图、车辆状态、 设备运行状态等参数，依托高速运行的 CPU和控制端口来执行预设的控制算法和管理策略，再将指令和信息等通过 CAN总线、开关输出端口等对动力系统的执行部件进行实时的、可靠的、科学的控制，以实现车辆的动力性、可靠性和经济性。 其硬件结构框图如图一所示。
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性能指标: 1）工作环境温度：-30 C—+80C 2）相对湿度：5%~93% 3）海拔高度：不大于3000m 4）工作电压：18VDC —32VDC 5）防护等级：IP65 功能指标： 1）系统响应快，实时性高 2）采用双路 CAN总线（商用车 SAE J1939协议） 3）多路模拟量采样（采样精度10位）；2路模拟量输出（精度 12位）4）多路低/高端开关输出 5）多路I/O输入 6）关键信息存储 7）脉冲输入捕捉 8）低功耗，休眠唤醒功能 该项目使用的INFINEON 的物料清单:
整车控制器(VMS, vehicle management Syetem ),即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，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。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：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，它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。 纯电动汽车整车控制器 (Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。 与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。 整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有 独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数 据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进 行通讯。 整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主 芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。 整车控制器通过 CAN总线接口连接到整车的 CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。 控制器硬件包括微处理器、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。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运 算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信 模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计；BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定；电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。 CAN，全称为"Controller Area Network ”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。 决策层控制单元是车辆智能化的关键，其收集车辆运行过程中的信息，并根据智能算法的决 策向物理器件层控制单元发送命令；动力源控制单元负责调节动力源系统部件以满足决策层控制单元的命令要求；驱动/制动控制单元则调节双向变量电机和能耗制动系统实现车辆的各种工况，如驱动控制、防抱制动等。 整车控制器功能需求： 整车控制器在汽车行驶过程中执行多项任务，具体功能包括：(1)接收、处理驾驶员的驾驶
电动车充电站说明书资料
深圳市尚亿创新科技有限公司 操作前请仔细阅读说明书 说明书与产品内部变更后以厂家实际情况为准最终解释权归厂家所有 电动车充电站说明书
辄您尚亿源?中国智能充电设备品牌企业 一、产品介绍： 智能电动车充电站，是我公司专门为物业小区、停车场以及其它电动车集中存放处设计，为电动车提供有偿计量收费充电的一种管理设备。该设备是由一台控制器和十二个两孔插座构成；控制器出厂默认设置为识别一元硬币（可根据客户要求定制使用代用币的机型，能实现投币、刷卡两用），假币识别率可达 到99.7%。控制器有十二路供电输出端口，每路通道具有独立的显示窗口与控制按键，用户在投入硬币（或刷卡）后，按下其中一个控制按键，控制器就会给按键对应的通道插座供电，各通道的工作状态则通过其对应的显示窗口显示。该设备操作简单、使用方便，旨在为广大电动车主、电动车管理方彻底解决充电难题。 二、产品型号： 二、性能特点： 1、操作简单，方便使用，全自助化，刷卡或投币后即可使用。 2、灵活的调整单位币数的充电时间（20-990分钟），可灵活调整单位刷卡次 数扣费金额，如刷卡一次扣费0.3元、0.4元、0.5元、1 .0元等。 3、精确显示充电倒计时（分钟），时间为零后自动断电。 4、充电完成，延时断电，时间归零。 5、精确控制过流保护，客户可自行设置（分三个档位）。 6余额查询功能，随时掌握消费情况。 7、IC卡可自由加密，不能相互通用，保证用卡安全。 8、电子计数，及时对收益了如指掌，更方便合作式经营管理
9、 具有断电记忆功能，停电后再来电时可以自动启动断电时的状态。 10、 安装快捷方便，民用电220 V 交流电源即可安装和使用。 11、 可对十二台车（或多台车）同时充电，无需排队，达到集中管理的目的。 12、 智能CPU 识币系统，防钓币、防伪币、防电击功能，密码保护功能等。 备注：根据客户需求程序不同，功能特点稍有区别，请客户购买前了解自己购 买产品的特点。以免产生误解。 四、部件名称图解 刷卡显示窗口 余额査询按钮 刷卡区 五、主要技术指标 外形尺寸： 260mm （长）x 102mm （宽）X 426 mm （高） 净重：9kg 工作电源： AC175V-220V/50 Hz 环境温度： -20 C ~55C 单路最大输出电流： 1.5A 总输入最大电流： 18A 待机功率： < 3W 充电路数 12路 □□口□□匚□□□□□□
电动自行车控制器设计.
基于中颖SH79F081的电动自行车控制器设计 摘要:方波驱动的无刷直流电机由于力矩大, 运行可靠, 在电动车控制器中广泛应用, 方波驱动最大的缺点在于换相时的电流突变引起的转矩脉动, 导致噪声较大, 但好的控制策略可以大大改善换相噪声. 电动车控制器设计的难点在于电流控制, 本文就电动车控制器设计的一些关键地方加以描述. 关键词:电动车控制器直流无刷电机换相同步整流 概述 电动自行车上使用的电机普遍采用永磁直流电机. 所谓永磁电机, 是指电机线圈采用永磁体激磁, 不采用线圈激磁的方式. 这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能, 提高了电机机电转换效率, 这对使用车载有限能源的电动车来讲, 可以降低行驶电流, 延长续行里程. 永磁直流电机按照电机的通电形式来分, 可分为有刷电机和无刷电机两大类, 有刷电机由于采用机械换相装置导致可靠性和寿命降低, 因此逐渐退出电动车市场. 无刷电机又可分为有传感器和无传感器两类, 对于无位置传感器的无刷电机, 必须要先将车用脚蹬起来, 等电机具有一定的旋转速度以后, 控制器才能识别到无刷电机的相位, 然后控制器才能对电机供电. 由于无位置传感器无刷电机不能实现零速度启动, 所以现在生产的电动车上用得较少. 目前电动车行业内使用的无刷电机, 普遍采用有位置传感器无刷电机. 有位置传感器永磁直流无刷电机按照内部传感器的安装位置不同, 又可分为60度电机和120度电机. 在120°的霍尔信号中, 不可能出现二进制000和111的编码,
所以在一定程度上避免了因霍尔零件故障而导致的误操作. 因为霍尔组件是开漏输出, 高电平依靠电路上的上拉电阻提供, 一旦霍尔零件断电, 霍尔信号输出就是111. 一旦霍尔零件短路, 霍尔信号输出就是000, 而60°的霍尔信号在正常工作时这两种信号均会出现, 所以一定程度上影响了软件判断故障的准确率. 因此目前市面马达已经逐渐舍弃60°相位的霍尔排列. 2. 永磁直流电机基本原理 2.1. 主回路电路 1.
小区电动车充电站设计方案
小区电动车充电站设计方案 一、概述 ??随着电动自行车的普及，小区电动车充电的问题就日益突出。电动车车主为了给电动车充电，要么从自家窗口扔下一根很长的临时电源，要么得把电瓶取下来抬回家充电。而物业方面，因无充电计量设备，致使业主在单元楼前，乱拉乱扯电线，对小区安全造成极大隐患如果为车主设立免费的充电电源，那么电费由谁来出？如果指派专人收费，人员工资不合算，而且会存在管理问题（比如当天收费多少，无法明析）。为有效解决上述困扰广大电动车主和物业的难题，我公司专门研制出了投币（刷卡）式电动车供电站，并成功投放市场。方便了业主，不需要再拆卸电池，上楼充电，电动车集中管理，防止了被盗现象的发生，解决了电动车管理中的老大难问题。产品的推出既给电动车车主带来了方便，也规范了物业的管理，受到广大电动车车主及物业的一致认可和好评。 二、市场简介 电动车使用方便节能环保价格低等优点深受老百姓的欢迎，成为人们必备的交通工具。目前全国电动自行车保有量超过了1.2 亿辆。而且以每年３０％的速度增长。 汽车和摩托车都有加油站，那么电动车骑在路上没电了又怎么办呢？经常看到有人推着没电的电动车在路上艰难的行走。随着电动自行车的普及，电动车充电的问题就日益突出。电动车车主为了给电动车充电，要么从自家窗口扔下一根很长的临时电源，要么得把电瓶取下来抬回家充电。而小区的物业方面，如果为车主设立免费的充电电源，那么电费由谁来出？如果指派专人收费，人员工资不合算，而且会存在管理问题（比如
当天收费多少，无法明析）。为有效解决上述困扰广大电动车主和物业的难题，我厂专门研制出了投币（刷卡）式电动车充电站，并成功投放市场。产品的推出既给电动车车 主带来了方便，也规范了物业的管理，受到广大电动车车主及物业的一致认可和好评。 ?电动车充电站解决了小区5 大问题 电动车充电现状:车主为了给电动车充电，要么从自家窗口扔下一根很长的临时电源，要么得把电瓶取下来抬回家充电，我厂研制的电动车充电站,一台电动车充电站带动10 路充电端口,一个端口服务2 台电动车计算,100 台电动车仅需配备5 台电动车充电站,省事省力省心，解决充电难的问题。 小区物业，如果为车主设立免费的充电电源，那么电费由谁来出？如果指派专人收费，人员工资不合算，而且会存在管理问题（比如当天收费多少，无法明析）安装电动车充电站后，每充一次电收费一元（充电时间以及单次充电费用可根据实际各地电费价格情况由客户自主调节）,无需专人看管收费，解决收费及看管问题。问题三：解决电动车充电与收费不平等问题目前,大部分小区对小区电动车用户采取统一的包月形式收费,这就造成了电动车使用率低的用户和很少在小区充电的用户不愿包月交费,.如该小区安装了电动车充电站,每充一次电,即自动收取一次费用, 实际合理的解决电动车充电收费问题。问题四：解决小区电动车用户私下拉线充电,影响小区物业形象问题 目前很多小区电动车充电,基本是由用户自己从家里拉个插线板或者小区随意安装几个电源接口,这样一来,整个小区浏览一圈,则东一辆电动车,西一辆电动车,严重影响了小 区形象,安装电动车充电站后,划分电动车充电区，统一自助收费,电动车有规则的摆放好充电,规范物业管理，提升物业形象
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 发表时间：2019-07-05T11:27:03.790Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：王坚 [导读] 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。 （柳州五菱汽车工业有限公司广西柳州 545007） 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。 保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。 （二）整车控制系统设计 复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。 整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。 二、整车控制器硬件设计及软件设计 （一）整车控制器结构设计 整车控制器的硬件结构根据其基本的功能需求进行设计，如图1所示。支持芯片正常工作的微控制器最小系统是整车控制器的核心，基础的信号处理模块，CAN通信与串口通信组成的通信接口模块，以及LCD显示等其他模块分别作为它的各大功能模块。 图1 整车控制器硬件结构图 （二）整车控制器硬件设计 从功能上可以把整车控制器分为6个模块。 1）微控制器模块：本设计选用美国德州仪器公司TI的数字信号处理芯片TMS320F2812为主控芯片，负责数据的运算及处理，控制方法的实现，是整车控制器的控制核心。此芯片运算速度快，控制精度高的特点基本满足了整车控制器的设计需求。TMS320F2812的最小系统主要由DSP主控芯片、晶振电路、电源电路以及复位电路组成。 2）辅助电源模块：由于整车控制器的控制系统中用到多种芯片，所以需要设计辅助电源电路为各个芯片提供电源，使其正常工作，因此输出电平有多种规格。采用芯片LM317、LM337可分别产生+5V和－5V的供电电压。 3）信号调理模块：输入整车控制器的踏板信号是1～4.2V模拟电压信号，TMS320F2812的12位16通道的A/D采样模块输入的信号范围为0～3.0V，因此需要对踏板输入的模拟电压信号进行相应的调理运算，以满足DSP的A/D采样电平要求。选用德州仪器的OPA4350轨至轨运算放大器，在输入级采用RC低通滤波电路与电压跟随电路以滤除干扰信号，减小输入的模拟信号失真。开关信号先经RC低通滤波电路滤除高频干扰，再作为电压比较器LM393的正端输入，电压比较器的负端输入接分压电路，将LM393的输出引脚外接光耦芯片，在起到电平转换作用的同时，进一步隔离干扰信号，提高信号的安全性与可靠性。 4）通讯模块：TMS320F2812具有一个eCAN模块，支持CAN2.0B协议，可以实现CAN网络的通讯，但是其仅作为CAN控制器使用。选用3.3V单电源供电运行的CAN发送接收器SN65HVD232D，其兼容TMS320F2812的引脚电平，用于数据速率高达1兆比特每秒（Mbps）的应
基于单片机的电动车控制器
单片机原理与应用 课程设计报告 电动车控制器 专业班级：电气工程及其自动化xxx班姓名： 时间： 2010.3.3—3.19 指导教师：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2010年 3 月19日
基于单片机的电动车控制器 一．设计要求 （一）基本功能 1.显示：实时显示电瓶的电量；车速 2.线性调速功能： 要求采用传统的手把调速方式（通过线性霍尔传感器），此处对霍尔器件的电压处理要求利用压频转换来代替A/D转换。 3.具备完善的保护功能： 如过载保护、欠压保护、短路保护和防飞车等功能。 （二）扩展功能 1．可增加实时的总里程显示 2．速度具有一定的记忆功能 二．计划完成时间三周 1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。 2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3．第三周完成软件和硬件的联合调试。
目录 1引言 (1) 2总设计方案 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2单片机介绍 (1) 2.3设计框图 (1) 3设计原理分析 (2) 3.1硬件设计 (2) 3.1.1最小系统 (2) 3.1.2时速控制电路 (3) 3.1.3驱动电路 (4) 3.1.4过流、欠压保护电路 (4) 3.1.5刹车保护 (4) 3.1.6显示电路 (5) 3.2软件设计 (5) 3.2.1主程序流程 (5) 4结束语 (6) 参考文献 (7) 符录1 (8) 符录2 (9)
基于单片机控制的电动车控制器 电气072班李占业 摘要：本系统由单片机系统、显示系统、驱动系统和数模转换系统组成。通过按键来控制单片机，通过P1口输出的具有时序的方波作为电动车的控制信号，使电动车的里程与转速发生变化，达到对电动车控制的目的。该设计具有结构简单、可靠性高、使用方便、可以实现较复杂的控制、具有较大的灵活性和适应性等特点。 关键词：电动车单片机ADC0809 A44E 1 引言 电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。微型计算机的出现给人类生活带来了根本性的变化，使现代科学研究发生了质的飞跃，单片机技术的出现给现代生活带来了一次新的技术革命。本设计主要是设计一个由单片机控制的电动车控制器系统，操作者可通过系统的按钮控制电动车的旋转速度电量和里程。同时为了可以直观的看出电动车的运行状态，其旋转速度和当前电量可以在数码管上显示出来。 2 总体设计方案 2.1 设计思路 根据电动车的工作原理可以知道，电动车控制器是通过霍尔速度转把采集信号，然后通过数模转换将信号传给单片机，利用单片机控制输出用改变功率管控制信号PWM的方法来控制电动车的转速，用霍尔元件A44E安装在车轮上，车轮每转一圈霍尔器件就会给单片机一个脉冲，单片机根据这个脉冲的频率来计算车速并用数码管显示出来，另外为了保护电池当电池电压下降到一定程度的时候要有警示电路（用普通发光二极管警示）。并且要设计配套的刹车保护、欠压保护、过流保护等保护电路。 2.1.1 单片机的选用 单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。随着科学技术的发展，越来越多的智能化产品都用到了单片机。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本设计选用常见的AT89S51。 2.1.2 电动车电机的选用 目前电动车电机普遍采用永磁直流电机。所谓永磁电机，是指电机线圈采用永磁体激磁，不采用线圈激磁的方式。这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了电机机电转换效率，这对使用车载有限能源的电动车来讲，可以降低行驶电流，延长续行里程。本设计也选用此永磁直流电机。 2.1.3设计框图
电动汽车充电站建设必要性
电动汽车充电站建设必要性 1.1电动汽车充电站建设的背景 政策背景：发展新能源电动汽车成为世界各国的共识，已列入各主要国家重要发展战略；作为全球金融危机过后新一轮经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商共同的战略选择。世界汽车产业进入了全面的交通能源转型时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。 对于纯电动汽车的研究，我国在政策上给予了必要的重视，同时取得了长足发展。在“十五”期间，电动汽车就列入国家“863”计划科技重大专项。2009年元月，科技部、财政部、发改委、工业和信息化部共同启动“十城千辆”计划，主要内容是：通过提供财政补贴，计划用3年左右的时间，每年发展10个城市，每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行，涉及这些大中城市公交、出租、公务、市政、邮政等领域，力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占到汽车市场份额的10％。2009年3月国务院办公厅发布的《汽车产业调整和振兴规划》中，提出到2011年我国要形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5％左右；至2015年，我国纯电动汽车保有量有望达到266万辆，全年将新增电力需求在212亿kWh。截至目前，工业和信息化部公布了两批《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，涉及24种车型。
社会背景：我国正处于人均GDP超过3000美元的重要时期，经过改革开放30多年来的发展，居民积蓄不断增多，外出旅游、商务活动等日益活跃，私家车需求数量急剧增加，高速公路通车里程也不断刷新纪录。在此背景下，发展新能源电动汽车具有广阔的市场和便利的条件。 生态背景：近年来，党和国家日益重视科学发展，原来以破坏环境换取经济增长的发展模式日渐被科学发展观所取代，建设资源节约型、环境友好型社会已成为国家一项发展战略。 科技背景：随着科技的不断成熟，制约新能源电动汽车的关键技术已经被攻破，新能源电动汽车技术日臻成熟：动力电池关键技术的研发取得一定的突破，电动汽车整车控制系统及电池管理系统成功应用于实际。新能源电动汽车产业是以电动车的生产、运行为核心的高技术产业群，这样的一个产业群包括电动车、电动机、电控系统，动力电池、电源管理、能量回收；还有正极材料、负极材料、电解液、膜的制作工艺；以及电池回收、电池复用、资源再生，最后还包括供电系统、充电设施、充电服务。 汽车产业是践行“低碳”经济的重要领地。在各种新能源汽车技术路线的角逐中，电动汽车已经成为我国新能源汽车发展的主力方向。当电动汽车产业化条件日趋成熟，产业链蕴藏的巨大商机也将同时浮出水面。 1.2 广西区电动汽车发展现状 我区汽车工业已突破汽车整车产量百万辆大关，配套体系较为完善，具有加快新能源汽车发展的基础和条件。近年来，广西汽车产业在新能源汽车发展方面取得了一定成绩，广西玉柴机
电动汽车整车控制器功能结构说明
新能源汽车整车控制器系统结构 和功能说明书 新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。 新能源汽车控制系统硬件框架 整车控制器电机控制器仪表ECU电池管理系统车载充电机MCU 外围 电路信号 调理 电路功率 驱动 电路电源 电路通讯 电路
图1新能源汽车控制系统硬件框架 一、整车控制器控制系统结构 公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源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。该整车控制器采集司机驾驶信号，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。该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。 其结构原理如图2所示。 电源模块 CAN 加速踏板传感器 制动踏板传感器模 拟 量 调 理微 控 制 器光 电
基于TMS320F28035电动汽车电机控制器
2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛 项目报告 题目：基于TMS320F28035电动汽车用电机控制器 学校：重庆大学 组别：专业组 应用类别：先进控制类 平台： C2000 题目：基于TMS320F28035电动汽车电机控制器 摘要：21世纪，纯电动汽车已经成为了解决燃油车辆带来的能源和环境问题的 最有希望的方案之一。而电动汽车电机控制器又是纯电动汽车的核心部分。本设 计以TI公司的TMS320F28035为控制核心，设计了一款用于电动汽车的低压电机 控制器，采用先进的弱磁控制算法和效率优化策略，实现了电机在整个运行范围 内输出最大转矩和达到较高的效率。 Abstract：ELECTRIC vehicles (EV) are seen as a possible step towards the solution of the pollution problem in urban environment. And the motor controller is core of the electric vehicle. Based on TMS320F28035 ,we design a motor controller used in low voltage EV. With the advanced control
scheme ,we can get the maximum torque in the whole speed range and the maximum efficiency. 1引言 1.1系统设计的背景 20世纪90年代以来，汽车作为人类最重要的代步和交通工具，在全球范围内得到蓬勃快速发展。其实世界汽车工业总共发展了100多年，已经成为世界上许多国家的支柱产业，在人类经济生活和生产中发挥着举足轻重的作用。进入21世纪，在今后的50年里，全球人口将从60亿增加到100亿，汽车的数量将从7亿增加到25亿。如果这些车辆使用内燃机的话，他们所需要的石油将不可估量，它们所排出的尾气将无法处理，它们将对我们的环境造成巨大的伤害。这些问题迫使人们去寻找21世纪可持续发展的道路交通工具。另外，由于能源资源日益消耗，迫使人们重新考虑未来汽车的动力来源，世界各国都竞相积极地研制新能源汽车，从而来替代燃料汽车。由于新能源汽车清洁无污染，能源形式多样并且能量比重高，结构简单而且维护方便，是21世纪最有发展潜力的汽车。 近二十多年来，西方工业发达国家政府把电动汽车的研究开发看作解决环境问题和能源问题的一种有效手段，在经济上给予大力支持。美国政府至今已出资数百亿美元支持汽车厂商和相关厂商进行电动汽车技术的开发研究。美国三大汽车公司1991年联合成立了美国先进电池联合体，投入了4.5亿美元，其中政府拨款2.25亿美元，共同开发镍镉、镍氢、锌空气电池、燃科电池等各种高性能蓄电池。日、法、德等国各大公司也投入巨资研究开发高性能电池。在电动汽车整车研究开发方面，至90年代末期，国外大汽车公司已开发生产了100多种型号的纯电动汽车、燃料电动汽车和混合动力汽车(表1)。其中，已有10多种纯电动汽车车型投入商业化生产；近年来，燃料电池电动汽车成为新的开发热点，美国计划到2010年市场上燃料电池汽车占市场4%份额，达到60万辆，日本政
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
电动车充电站设立方案
电动车充电站设立方案 为了活跃梅子湖商业步行街商业气氛，同时解决小区住宅部分业主电单车充电难题，解决私拉电线这一重大安全隐患，根据公司领导指示，计划在小区原有两个电单车充电站的基础上，再建设部分充电站，已满足小区需要；由此，经过现场勘查、本地走访及网上询价，特向公司领导提出方案如下。 一、充电站建设数量及位置（数量及位置附图） 1、1对10口充电站7个； 位置分别位于： 9栋靠河道一侧临近人防地下室出口处一个，10栋一、二单元门口各一个、11栋一单元门口一个、12栋一、二单元门口各一个、12栋二单元与2栋一单元结合部一个。 2、1对20口充电站4个； 位置分别位于： 9栋靠旅游环线一侧绿化花池两个，11栋二单元单元口一个，5栋二单元门口1个。 3、9栋靠旅游环线一侧绿化花池旁设立单车棚一个。 二、报价、施工及合作方式 1、本地报价（品牌名称：小斑马） 充电站报价
安装辅材报价 2、网络采购 （自行采购辅材安装） 三、小斑马充电站合作方式 小斑马充电站由本地物业企业（普洱佳和物业服务有限公司）代理品牌，一种合作模式为独立采购安装，我公司付采购费用，后期收益归我公司所有；另一种合作模式为我公司提供场地，后期收益分成的模式（详见合作协议书）。
四、优劣势分析 1、安装小斑马优势分析 优势 （1）本地企业安装，后期维护、升级便利，为公司省去后期维护费用； （2）扫码支付，可以出去管理中间环节，杜绝了操作人员灰色收入。劣势 （1）采购成本较高； （2）如采用分成模式，公司收益将会大大降低。 2、网购品牌优劣势分析 优势 （1）采购成本低； （2）安装后收益贵公司所有，收益较为丰厚。 劣势 （1）后期需自行维护，可能导致维护困难或成本、周期过长； （2）产品稳定性不一定可靠，有可能导致维权困难。
电动车快速充电站建设方案
电动车快速充电站建设方案 电动车快速充电站方案概述 电动车是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具。但目前电动车配套的充电器，一次充电经常需要7-8小时，一旦行驶途中没有电能，将使行车人陷入尴尬的境地。随着电动汽车的发展，在国家电网的推动下很多地方现在已经建起了电动车快速充电站,电动汽车产业化已经逐步展开，全国推广在即。 电动车快速充电站可以像汽车加油站一样，在沿街商店、街道社区、报刊亭旁、存车棚、彩票投注点等处设置。充电桩是电动力车充电站，外形犹如停车计时秒表一般。 为了支援无人管理且散布范围广大的电动车快速充电基础架构，物联网技术将成为不可或缺的促成科技。光载无线通信技术ROF为充电站的M2M通讯及数据采集，提供了简单且灵活的方式，容许各电动车快速充电站与控制中心连线。不论是部署在餐厅的单一电动车快速充电站，或是在停车场或购物中心的众多充电站，所有的电动车快速充电站与控制中心之间，都将有大量的重要资料和指令须
要传送。只要透过光载无线通信系统，控制中心就能远端管理充电站所有的工作，包括使用者验证、开始及停止指令、传输使用者资料、信用卡付款程序等等。光载无线通信技术还能协助控制中心远端管理充电站故障而发生的设备停机，并立即侦测人为破坏而导致的异常。 随着物联网技术的不断发展，未来的电动车快速充电站控制中心能透过定位服务，协助驾驶人找出距离最近、正在营运的电动车快速充电站。充电完成后，再由控制中心系统通知使用者，传送简讯到驾驶人的行动电话，告知客户充电完、车辆可以上路。 基于光载无线通信技术的智能电动车快速充电站无线解决方案 光载无线交换机将以上信息后通过电力光纤网络传送到电力管理计费中心，实现实时的信息传递。同样，从电网管理计费中心到最末端的充电桩也实现了实时的信息传递。 电动车快速充电站基本结构包含侧快速充电机、储能蓄电池、再生蓄电池检修机、计费控制系统、线缆配电系、机房等组成。 针对电动车快速充电站的充电桩分散、且单个充电桩的数据量小的特点，同时为了实现充电站的高速无线覆盖，既能满足充电桩的数据传输需要，又能提供高速宽带接入，系统采用两级无线数据传输方案如下图所示：
电动汽车电机控制器原理
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。
3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。 4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。 扩展阅读： WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验 现行的电动汽车相关标准大全 如何选择电动汽车电池监测系统 hb
电动车无刷电机控制器软件设计详解
电动车无刷电机控制器软件设计详解作者:谢渊斌原作发表在《电子报2007年合订本》下册版权保留，转帖请注明出处本文以MICROCHIP公司所生产的PIC16F72为基础说明软件编程方面所涉及的要点，此文所涉及的源程序均以PIC的汇编语言为例。由于软件不可避免需与硬件相结合，所以此文可能出现硬件电路图或示意图。本文适合在单片机编程方面有一定经验的读者，有些基础知识恕不一一介绍。我们先列一下电动车无刷马达控制器的基本要求：功能性要求：1.电子换相2.无级调速3.刹车断电4.附加功能a.限速b.1+1助力c.EBS柔性电磁刹车d.定速巡航e.其它功能(消除换相噪
音，倒车等)安全性要求：1.限流驱动2.过流保护3.堵转保护3.电池欠压保护4.节能和降低温升5.附加功能(防盗锁死，温升限制等)6.附加故障检测功能从上面的要求来看，功能性要求和安全性要求的前三项用专用的无刷马达驱动芯片加上适当的外围电路均不难解决，代表芯片是摩托罗拉的MC33035，早期的控制器方案均用该集成块解决。但后来随着竞争加剧，很多厂商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件来实现就比较困难，所以使用单片机来做控制的控制器迅速取代了硬件电路芯片。但是硬件控制和软件控制有很大的区别，硬件控制的反应速度仅仅受限于逻辑门的开关速度，而软件的运
行则需要时间。要使软件跟得上电机控制的需求，就必须要求软件在最短的时间内能够正确处理换相，电流限制等各种复杂动作，这就涉及到一个对外部信号的采样频率，采样时机，信号的内部处理判断及处理结果的输出，还有一些抗干扰措施等，这些都是软件设计中需要再三仔细考虑的东西。PIC16F72是一款哈佛结构，精简指令集的MCU，由于其数据总线和指令总线分开，总共35条单字指令，0-20M的时钟速度，所以其运算速度和抗干扰性能都非常出色，2K 字长的FLASH程序空间，22个可用的IO 口，同时又附加了3个定时/计数器，5个8位AD口，1个比较/捕捉/脉宽调制器，8个