電動汽車整車控制器設計與應用

李杰 萬凱

鄭州宇通客車股份有限公司海外產品事業部 河南省鄭州市 450000

1 引言

隨著汽車行業的不斷發展，我國電動汽車制造行業在不斷的進行著技術的革新，這也是相應我國節能減排，綠色環保的號召，電動汽車成為現代汽車發展的一個新的方向，通過自動化、智能化系統將人類操作與電動汽車結合在一起，而我們這篇文章說的是整車控制器的設計與應用，整車控制器的功能就類似于人的大腦，負責接受命令和執行命令、上下電控制、邏輯判斷輸出和故障模式執行等，是通過接受各種開關、數字、模擬信號，后按照預先寫入的邏輯程序執行相應操作或給其他部件發送相應的指令，后期在專用控制系統臺架上、整車道路運行中完成調試定型，然后小批量上市后正式投入市場使用。

2 整車控制器系統的概述

2.1 整車控制系統

節能減排是當前我國發展的主題，所以在研究汽車的制造過程中，節能減排是主流，電動汽車發展起來，整車控制器承擔了最為關鍵的整車控制技術，它收集駕駛員的駕駛行為與操作設備的狀態。分析預判駕駛員的行為意圖，控制車輛的上下電過程與運行模式，決定系統的動力組成與能量優化分配，控制部件之間最佳匹配，實現最高的工作效率，監督系統的異常狀態與運行故障，實現人-機-車的高效運行與安全保護。隨著世界經濟的迅猛發展企業與企業之間，國家與國家之間的緊密聯系，市場競爭日益激烈，電動車的開發百花齊發。控制器軟件在設計過程中的方法也是不一樣的，因為由很多軟件功能模塊組成在一起，所以采用的是模塊化的設計方法，根據不同的內容進行分類，分類成不同的模塊。而車輛在行駛過程中會有各種工況，針對行駛過程中出現的不同情況，進行制定不同的行駛控制策略和智能學習功能，可以進行有效準確的對汽車進行相關的控制，在行駛過程中可以針對預定的設計要求參數完成自行矯正學習功能，持續改善預設參數使汽車運行更舒適、節能和安全。

2.2 整車控制系統的組成

整車控制器控制協調這其他幾個控制系統包括電池管理系統BMS、電驅控制系統等同步進行工作。整車控制器主要是包括這微處理器、供電電源模塊、CAN通信模塊、外部驅動模塊、高速開關模塊、傳感器信號輸入模塊、串口收發模塊以及信號輸出模塊組合而成。

2.3 整車控制器的控制模式

電動汽車整車控制器的仿真首先我們應該建立仿真模型，主要包括IO口數據采集系統、模式轉換（啟動模式、制動模式、驅動模式）、整車控制系統、故障處理系統。

IO口主要負責采集開關、檔位等數字信號以及加速踏板、制動踏板等模擬信號，根據采集的信號判斷電動汽車處于何種模式，整車控制器主要負責監測電機扭矩、溫度，電池荷電狀態、溫度等變化，如果發生故障則顯示故障并由故障處理系統處理返回正常數值。

啟動模式：駕駛員未踩下加速踏板和制動踏板，電機根據整車控制器提出的需求扭矩命令輸出力矩是電動汽車保持靜止狀態或維持在某一低車速狀態。

驅動模式：在電動汽車正常行駛中，如果駕駛員踩下了加速踏板，車輛就會進入正常行駛驅動模式。駕駛員對車輛驅動力矩的需求體現在加速踏板的操作上。

制動模式：一般制動踏板開度不為0會進入制動能量回收模式，制動能量回收只是一個補充，用于回收部分制動能量。

3 控制器

3.1 邏輯程序和參數設計

邏輯程序和參數設計是整車控制器的最初的階段，也是最基礎的階段，但是這個最簡單的階段往往是最不能夠忽視的。因為邏輯程序是整車設計的命脈，參數設計是實現效果最優化的必要條件，當整車設計的邏輯程序和參數設計確定之后就可以來進行整車控制器的研究，同時參數不光是一個數據，同時還包括著制動性參數，動力參數以及一系列復雜的公式及運算因子等數據，甚至在不同的運行模式或溫度下，參數是可以根據預設定進行修正。

通過邏輯程序和參數設計可以反應出整車的各項實際運行數值，動力數據、爬坡數據、剎車距離等多項重要數據都可以在其中反映出來后再進行不斷調試。

3.2 系統仿真

第二部就是將前面提到的參數數據來整合建立運行模型，例如對溫度、速度車輛態勢等因素，都會對電動汽車的運行、充放電有一定的影響，降低汽車產品的使用效率。仿真在這方面都有其應用，可以盡早發現設計的不足之處并加以優化，縮短開發進程發，給后期物理各項試驗，剎車性能試驗，百公里加速試驗，爬坡測試留出更多的調試時間。

邏輯控制仿真、道路工況仿真、加速度仿真、爬坡仿真等動力學仿真功能可以預測車輛性能：三組從初速度加速到末速度所需要的最短時間、某一時間段內車輛行駛的最大距離、行駛某一段距離所需要的最短時間、最大加速度和最大速度。

3.3 半實物在環系統仿真

不得不說仿真技術是研究整車控制器的一個必不可少的手段，因為沒有那么多資金和資源進行真正的試驗，仿真技術不但解決了這一問題還可以更加直觀的反映出各項數據以及程程控制器的不足之處。混合仿真技術也成為制造汽車控制器的最為有力的手段之一。模擬進行這一系列試驗已經可以使找那個整車控制器完善。

3.4 臺架及道路試驗

上面的一系列虛擬實驗進行完成之后，就開始需要進行真正的道路試驗，因為即使做在多的虛擬數據試驗也只是紙上談兵，因為許多數據是無法被模擬出來的，比如說風速需要一個適宜的形狀來使模型達到最為適宜的空氣動力學。掌握先進技術對我國的發展十分有利，所以在此過程中，我國企業與相關部門積極進行技術的研發，對技術進行開發與研究，投入資金與時間進行培養科技人員，能夠培養出我國科研、設計的先進人才，為我國新能源汽車技術的發展奠定了人才的基礎，促進該行業的健康發展。臺架試驗、道路試驗、車載監控及道路系統都是最后的真實試驗中步驟。

（1）整車控制器是整車設計的一部分，必須根據整車性能要求和選用的各總成單元性能進行參數匹配，使整車整體性能達到設計要求。

（2）為滿足國標/行標，整車需進行道路試驗。道路試驗需要消耗大量的時間和費用，因此為加快研發速度、規避研發風險及降低研發費用，有必要采取系統仿真技術、半實物仿真或臺架試驗。根據實際條件，可選擇不同的試驗手段。應在道路試驗前，盡量做出完備的測試。

（3）整車道路試驗需要一套車載監控及標定系統。在道路試驗中需對控制參數和策略進行優化。

（4）對于同款電動汽車，可能需要根據路況特點及應用特點，來優化整車控制器控制參數和策略。

4 結語

隨著全球環境的污染，生態的惡化是我們生活的環境越來越惡劣，電動汽車行業開始異軍突起，因為電動汽車不但節能環保還噪音小節約石油資源等多個優點，以上就是對于電動汽車整車控制器的介紹，有文章可見這個控制器的作用不可謂不大所以這種新型的技術我們一定要大力發展，爭取做這種高新產業的領導國家。首先積極引進國外先進技術，在此基礎上進行二次創新，并且進行與各個企業進行長期的合作與交流，分享科研成果，并且企業應該與高校進行合作與交流，培養人才與對人才的歷練，這對該行業的發展十分有利，這不僅能使企業在激烈的市場競爭中獲得優勢地位，而且促進了該行業的健康發展，進一步促進我國經濟的轉型與發展。