纯电动汽车整车控制器（VCU）设计方案.pdf

纯纯电电动动汽汽车车整整车车控控制制器器（（VCU））设设计计⽅⽅案案

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构

图1野马纯电动汽车CAN⽹络构

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/simulik下建⽴整车的控制策略模型，利⽤Cruise和

matlab/simulik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