电动汽车整车控制器设计与应用

李杰 万凯

郑州宇通客车股份有限公司海外产品事业部 河南省郑州市 450000

1 引言

随着汽车行业的不断发展，我国电动汽车制造行业在不断的进行着技术的革新，这也是相应我国节能减排，绿色环保的号召，电动汽车成为现代汽车发展的一个新的方向，通过自动化、智能化系统将人类操作与电动汽车结合在一起，而我们这篇文章说的是整车控制器的设计与应用，整车控制器的功能就类似于人的大脑，负责接受命令和执行命令、上下电控制、逻辑判断输出和故障模式执行等，是通过接受各种开关、数字、模拟信号，后按照预先写入的逻辑程序执行相应操作或给其他部件发送相应的指令，后期在专用控制系统台架上、整车道路运行中完成调试定型，然后小批量上市后正式投入市场使用。

2 整车控制器系统的概述

2.1 整车控制系统

节能减排是当前我国发展的主题，所以在研究汽车的制造过程中，节能减排是主流，电动汽车发展起来，整车控制器承担了最为关键的整车控制技术，它收集驾驶员的驾驶行为与操作设备的状态。分析预判驾驶员的行为意图，控制车辆的上下电过程与运行模式，决定系统的动力组成与能量优化分配，控制部件之间最佳匹配，实现最高的工作效率，监督系统的异常状态与运行故障，实现人-机-车的高效运行与安全保护。随着世界经济的迅猛发展企业与企业之间，国家与国家之间的紧密联系，市场竞争日益激烈，电动车的开发百花齐发。控制器软件在设计过程中的方法也是不一样的，因为由很多软件功能模块组成在一起，所以采用的是模块化的设计方法，根据不同的内容进行分类，分类成不同的模块。而车辆在行驶过程中会有各种工况，针对行驶过程中出现的不同情况，进行制定不同的行驶控制策略和智能学习功能，可以进行有效准确的对汽车进行相关的控制，在行驶过程中可以针对预定的设计要求参数完成自行矫正学习功能，持续改善预设参数使汽车运行更舒适、节能和安全。

2.2 整车控制系统的组成

整车控制器控制协调这其他几个控制系统包括电池管理系统BMS、电驱控制系统等同步进行工作。整车控制器主要是包括这微处理器、供电电源模块、CAN通信模块、外部驱动模块、高速开关模块、传感器信号输入模块、串口收发模块以及信号输出模块组合而成。

2.3 整车控制器的控制模式

电动汽车整车控制器的仿真首先我们应该建立仿真模型，主要包括IO口数据采集系统、模式转换（启动模式、制动模式、驱动模式）、整车控制系统、故障处理系统。

IO口主要负责采集开关、档位等数字信号以及加速踏板、制动踏板等模拟信号，根据采集的信号判断电动汽车处于何种模式，整车控制器主要负责监测电机扭矩、温度，电池荷电状态、温度等变化，如果发生故障则显示故障并由故障处理系统处理返回正常数值。

启动模式：驾驶员未踩下加速踏板和制动踏板，电机根据整车控制器提出的需求扭矩命令输出力矩是电动汽车保持静止状态或维持在某一低车速状态。

驱动模式：在电动汽车正常行驶中，如果驾驶员踩下了加速踏板，车辆就会进入正常行驶驱动模式。驾驶员对车辆驱动力矩的需求体现在加速踏板的操作上。

制动模式：一般制动踏板开度不为0会进入制动能量回收模式，制动能量回收只是一个补充，用于回收部分制动能量。

3 控制器

3.1 逻辑程序和参数设计

逻辑程序和参数设计是整车控制器的最初的阶段，也是最基础的阶段，但是这个最简单的阶段往往是最不能够忽视的。因为逻辑程序是整车设计的命脉，参数设计是实现效果最优化的必要条件，当整车设计的逻辑程序和参数设计确定之后就可以来进行整车控制器的研究，同时参数不光是一个数据，同时还包括着制动性参数，动力参数以及一系列复杂的公式及运算因子等数据，甚至在不同的运行模式或温度下，参数是可以根据预设定进行修正。

通过逻辑程序和参数设计可以反应出整车的各项实际运行数值，动力数据、爬坡数据、刹车距离等多项重要数据都可以在其中反映出来后再进行不断调试。

3.2 系统仿真

第二部就是将前面提到的参数数据来整合建立运行模型，例如对温度、速度车辆态势等因素，都会对电动汽车的运行、充放电有一定的影响，降低汽车产品的使用效率。仿真在这方面都有其应用，可以尽早发现设计的不足之处并加以优化，缩短开发进程发，给后期物理各项试验，刹车性能试验，百公里加速试验，爬坡测试留出更多的调试时间。

逻辑控制仿真、道路工况仿真、加速度仿真、爬坡仿真等动力学仿真功能可以预测车辆性能：三组从初速度加速到末速度所需要的最短时间、某一时间段内车辆行驶的最大距离、行驶某一段距离所需要的最短时间、最大加速度和最大速度。

3.3 半实物在环系统仿真

不得不说仿真技术是研究整车控制器的一个必不可少的手段，因为没有那么多资金和资源进行真正的试验，仿真技术不但解决了这一问题还可以更加直观的反映出各项数据以及程程控制器的不足之处。混合仿真技术也成为制造汽车控制器的最为有力的手段之一。模拟进行这一系列试验已经可以使找那个整车控制器完善。

3.4 台架及道路试验

上面的一系列虚拟实验进行完成之后，就开始需要进行真正的道路试验，因为即使做在多的虚拟数据试验也只是纸上谈兵，因为许多数据是无法被模拟出来的，比如说风速需要一个适宜的形状来使模型达到最为适宜的空气动力学。掌握先进技术对我国的发展十分有利，所以在此过程中，我国企业与相关部门积极进行技术的研发，对技术进行开发与研究，投入资金与时间进行培养科技人员，能够培养出我国科研、设计的先进人才，为我国新能源汽车技术的发展奠定了人才的基础，促进该行业的健康发展。台架试验、道路试验、车载监控及道路系统都是最后的真实试验中步骤。

（1）整车控制器是整车设计的一部分，必须根据整车性能要求和选用的各总成单元性能进行参数匹配，使整车整体性能达到设计要求。

（2）为满足国标/行标，整车需进行道路试验。道路试验需要消耗大量的时间和费用，因此为加快研发速度、规避研发风险及降低研发费用，有必要采取系统仿真技术、半实物仿真或台架试验。根据实际条件，可选择不同的试验手段。应在道路试验前，尽量做出完备的测试。

（3）整车道路试验需要一套车载监控及标定系统。在道路试验中需对控制参数和策略进行优化。

（4）对于同款电动汽车，可能需要根据路况特点及应用特点，来优化整车控制器控制参数和策略。

4 结语

随着全球环境的污染，生态的恶化是我们生活的环境越来越恶劣，电动汽车行业开始异军突起，因为电动汽车不但节能环保还噪音小节约石油资源等多个优点，以上就是对于电动汽车整车控制器的介绍，有文章可见这个控制器的作用不可谓不大所以这种新型的技术我们一定要大力发展，争取做这种高新产业的领导国家。首先积极引进国外先进技术，在此基础上进行二次创新，并且进行与各个企业进行长期的合作与交流，分享科研成果，并且企业应该与高校进行合作与交流，培养人才与对人才的历练，这对该行业的发展十分有利，这不仅能使企业在激烈的市场竞争中获得优势地位，而且促进了该行业的健康发展，进一步促进我国经济的转型与发展。