新能源汽車(chē)作為一種綠色的運輸工具在環(huán)保、節能以及駕駛性能等方面具有諸多內燃機汽車(chē)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，其是由多個(gè)子系統構成的一個(gè)復雜系統，主要包括電池、電機、制動(dòng)等動(dòng)力系統以及其它附件（如圖1所示）。各子系統幾乎都通過(guò)自己的控制單元（ECU）來(lái)完成各自功能和目標。為了滿(mǎn)足整車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟性、安全性和舒適性的目標，一方面必須具有智能化的人車(chē)交互接口，另一方面，各系統還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配，這項任務(wù)需要由控制系統中的整車(chē)控制器來(lái)完成?；诳偩€(xiàn)的分布式控制網(wǎng)絡(luò )是使眾多子系統實(shí)現協(xié)同控制的理想途徑。由于CAN總線(xiàn)具有造價(jià)低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯能力強和實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，己廣泛應用于中、低價(jià)位汽車(chē)的實(shí)時(shí)分布式控制網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)越來(lái)越多的汽車(chē)制造廠(chǎng)家采用CAN協(xié)議，CAN逐漸成為通用標準。采用總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可大大減少各設備間的連接信號線(xiàn)束，并提高系統監控水平。另外，在不減少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制單元，拓展網(wǎng)絡(luò )系統功能。

一、整車(chē)控制器控制系統結構

公司自行設計開(kāi)發(fā)的新能源汽車(chē)整車(chē)控制器包括微控制器、模擬量輸入和輸出、開(kāi)關(guān)量調理、繼電器驅動(dòng)、高速CAN總線(xiàn)接口、電源等模塊。整車(chē)控制器對新能源汽車(chē)動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行管理、協(xié)調和監控，以提高整車(chē)能量利用效率，確保安全性和可靠性。該整車(chē)控制器采集司機駕駛信號，通過(guò)CAN總線(xiàn)獲得電機和電池系統的相關(guān)信息，進(jìn)行分析和運算，通過(guò)CAN總線(xiàn)給出電機控制和電池管理指令，實(shí)現整車(chē)驅動(dòng)控制、能量?jì)?yōu)化控制和制動(dòng)回饋控制。該整車(chē)控制器還具有綜合儀表接口功能，可顯示整車(chē)狀態(tài)信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車(chē)網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò )管理功能，其結構原理如圖2所示。

下面對每個(gè)模塊功能進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明：

1、開(kāi)關(guān)量調理模塊

開(kāi)關(guān)量調理模塊，用于開(kāi)關(guān)輸入量的電平轉換和整型，其一端與多個(gè)開(kāi)關(guān)量傳感器相連，另一端與微控制器相接；

2、繼電器驅動(dòng)模塊

繼電器驅動(dòng)模塊，用于驅動(dòng)多個(gè)繼電器，其一端通過(guò)光電隔離器與微控制器相連，另一端與多個(gè)繼電器相接；    

3、高速CAN總線(xiàn)接口模塊

高速CAN總線(xiàn)接口模塊，用于提供高速CAN總線(xiàn)接口，其一端通過(guò)光電隔離器與微控制器相連，另一端與系統高速CAN總線(xiàn)相接；

4、電源模塊

電源模塊，可為微處理器和各輸入和輸出模塊提供隔離電源，并對蓄電池電壓進(jìn)行監控，與微控制器相連；

5、模擬量輸入和輸出模塊

模擬量輸入和輸出模塊，可采集0~5V模擬信號，并可輸出0~4.095V的模擬電壓信號。

6、脈沖信號輸入和輸出模塊

可采集脈沖信號并調理，范圍1Hz—20KHZ, 幅度6---50V；輸出PWM信號

范圍1HZ—10KHZ，幅度0—14V。

7、故障和數據存儲模塊

鐵電存儲器可以存儲標定的數據和故障碼，車(chē)輛特征參數等，容量32K。

二、整車(chē)控制器功能說(shuō)明

新能源汽車(chē)整車(chē)控制器基本上以下幾項功能：

1. 對汽車(chē)行駛控制的功能

新能源汽車(chē)的動(dòng)力電機必須按照駕駛員意圖輸出驅動(dòng)或制動(dòng)扭矩。當駕駛員踩下加速踏板或制動(dòng)踏板，動(dòng)力電機要輸出一定的驅動(dòng)功率或再生制動(dòng)功率。踏板開(kāi)度越大，動(dòng)力電機的輸出功率越大。因此，整車(chē)控制器要合理解釋駕駛員操作；接收整車(chē)各子系統的反饋信息，為駕駛員提供決策反饋；對整車(chē)各子系統的發(fā)送控制指令，以實(shí)現車(chē)輛的正常行駛。

2. 整車(chē)的網(wǎng)絡(luò )化管理

在現代汽車(chē)中，有眾多電子控制單元和測量?jì)x器，它們之間存在著(zhù)數據交換，如何讓這種數據交換快捷、有效、無(wú)故障的傳輸成為一個(gè)問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，德國B(niǎo)OSCH公司于20世紀80年代研制出了控制器局域網(wǎng)（CAN）。在電動(dòng)汽車(chē)中，電子控制單元比傳統燃油車(chē)更多更復雜，因此，CAN總線(xiàn)的應用勢在必行。整車(chē)控制器是電動(dòng)汽車(chē)眾多控制器中的一個(gè)，是CAN總線(xiàn)中的一個(gè)節點(diǎn)。在整車(chē)網(wǎng)絡(luò )管理中，整車(chē)控制器是信息控制的中心，負責信息的組織與傳輸，網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的監控，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的管理以及網(wǎng)絡(luò )故障的診斷與處理。

3. 制動(dòng)能量回饋控制

新能源汽車(chē)以電動(dòng)機作為驅動(dòng)轉矩的輸出機構。電動(dòng)機具有回饋制動(dòng)的性能，此時(shí)電動(dòng)機作為發(fā)電機，利用電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)能量發(fā)電，同時(shí)將此能量存儲在儲能裝置中，當滿(mǎn)足充電條件時(shí)，將能量反充給動(dòng)力電池組。在這一過(guò)程中，整車(chē)控制器根據加速踏板和制動(dòng)踏板的開(kāi)度以及動(dòng)力電池的SOC值來(lái)判斷某一時(shí)刻能否進(jìn)行制動(dòng)能量回饋，如果可以進(jìn)行，整車(chē)控制器向電機控制器發(fā)出制動(dòng)指令，回收能部分能量。

4. 整車(chē)能量管理和優(yōu)化

在純電動(dòng)汽車(chē)中，電池除了給動(dòng)力電機供電以外，還要給電動(dòng)附件供電，因此，為了獲得最大的續駛里程，整車(chē)控制器將負責整車(chē)的能量管理，以提高能量的利用率。在電池的SOC值比較低的時(shí)候，整車(chē)控制器將對某些電動(dòng)附件發(fā)出指令，限制電動(dòng)附件的輸出功率，來(lái)增加續駛里程。

5. 車(chē)輛狀態(tài)的監測和顯示

整車(chē)控制器應該對車(chē)輛的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并且將各個(gè)子系統的信息發(fā)送給車(chē)載信息顯示系統，其過(guò)程是通過(guò)傳感器和CAN總線(xiàn)，檢測車(chē)輛狀態(tài)及其各子系統狀態(tài)信息，驅動(dòng)顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過(guò)顯示儀表顯示出來(lái)。顯示內容包括：電機的轉速、車(chē)速，電池的電量，故障信息等。

6. 故障診斷與處理

連續監視整車(chē)電控系統，進(jìn)行故障診斷。故障指示燈指示出故障類(lèi)別和部分故障碼。根據故障內容，及時(shí)進(jìn)行相應安全保護處理。對于不太嚴重的故障，能做到低速行駛到附近維修站進(jìn)行檢修。

7. 外接充電管理

實(shí)現充電的連接，監控充電過(guò)程，報告充電狀態(tài)，充電結束。

8. 診斷設備的在線(xiàn)診斷和下線(xiàn)檢測

負責與外部診斷設備的連接和診斷通訊，實(shí)現ＵＤＳ診斷服務(wù)，包括數據流讀取，故障碼的讀和清除，控制端口的調試。