电动汽车整车控制器生产厂家_浅谈国内外电动汽车整车控制器

来源：汽车电气

一、国外产品介绍

(1)丰田汽车控制器

丰田的车辆控制器原理图如下图所示：

该车采用后轮驱动，左右后轮分别由两个轮毂电机驱动。

车辆控制器接收驾驶员操作信号和车辆运动传感器信号，其中驾驶员操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号和转向角信号，车辆运动传感器信号包括横摆率信号、纵向加速度信号、横向加速度信号和四个车轮的转速信号。

车辆控制器通过控制策略计算这些信号，通过两组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。

(2)日立车辆控制器

日立纯电动汽车控制器示意图如下图所示。

图中的电动车是四驱结构，前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动，后轮由高速感应电机通过差速器驱动。

车辆控制器的控制策略是在不同工况下使用不同的电机驱动电动汽车，或者按照一定的扭矩分配比联合使用两台电机驱动电动汽车，使系统动力传递效率最大化。

当电动汽车启动或爬坡时，前轮由低速大扭矩永磁同步电机驱动。当电动车高速行驶时，后轮由高速感应电机驱动。

(3)日产汽车控制器

日产聆风是一款5门5座纯电动汽车，配备锂离子电池，续驶里程160km。用200V家用交流电给电池充满电大约需要8个小时。快充需要10min，可以提供行驶50km的电量。

日产聆风的整车控制器示意图如下图所示。它接收来自组合仪表车速传感器和油门踏板位置传感器的电子信号，并通过子控制器控制DC/DC电压转换器、前照灯、除霜系统、空调、电动机、发电机、动力电池、太阳能电池和再生制动系统。

(4)英飞凌新能源汽车VCU HCU解决方案。

该控制器兼容12V和24V两种供电环境，可作为整车控制器或混合动力控制器用于新能源乘用车和商用车的电子控制系统。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，提高整车的能源利用效率，保证安全可靠。

整车控制器采集驾驶员的驾驶信号，通过CAN总线获取电机和电池系统的相关信息，进行分析计算，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反馈控制。具有完善的故障诊断和处理功能。

此外，控制器还专门增加了16位处理器单元，实现对主处理器的安全监控和安全IO控制。

绩效指标：

主控制器：英飞凌32位TC1782

安全控制器：英飞凌16/32位XC2000

工作电压范围：9 ~ 32V

工作温度范围：-40 ~ 105；

通讯接口：3-CHN * CAN；1-CHN *林；

数字输入：26通道

模拟输入：6-CHN * 10位@ 0 ~ 5V7-chn*12位@ 0 ~ 12V

低端驱动：14-CHN；

高端驱动：7-CHN；

传感器电源：1-CHN @ Vbat；4通道@ 5V

二、国内产品

国内市场上的车辆控制器主要是一些高校和科研院所开发的。技术方案是通过微处理器的嵌入式结构编写控制软件代码，实现高效率驱动纯电动汽车的功能。一般采集加速踏板、制动踏板、档位、车速等信号，利用CAN总线与电机控制器、电池管理系统进行通信，对整车进行管理和控制。

(1)由天津清远电动车有限公司和一汽天津李霞有限公司牵头，中国汽车技术研究中心、天津大学、天津和平湾公司和天津蓝天高新技术公司等参加。十几个单位联合参加

电动汽车由集中电机驱动，各控制节点通过CAN通信总线连接。车辆控制器综合处理采集的模拟信号、开关信号和其他控制单元反馈的数据，判断车辆的行驶状况，控制电机和其他部件协调工作，保证纯电动汽车的正常行驶。

(2)众泰汽车控制人

众泰2008EV是众泰汽车集团在国内研发的首款纯电动SUV，2009年3月参加上海车展。2010年7月，众泰5008EV纯电动汽车以10.08万元的价格卖给杭州的一位个人客户，成为国内第一款上市上路的纯电动汽车。

众泰5008EV采用锂离子动力电池，配备车载充电器，可采用家用电源充电模式或快充模式充电。最大功率27 kW，最高时速可达110km/h，充满电后后续续驶里程300 km，百公里耗电量仅为12kwh。

目前众泰5008EV在享受国家6万元补贴和杭州地方补贴后的价格为10.08万元。众泰2008EV整车控制器(VCU)示意图如下图所示。

它与加速踏板、电机控制器、电池管理系统、DC/DC电压转换器、电动助力转向系统EPS、真空动力系统、空调系统和组合仪表连接。车辆控制器可以统计车辆所有电气设备的功率消耗，比较动力电池提供的功率，并根据功率模型的计算结果向电机控制器输出控制器命令信号，电机控制器调整牵引电机的转矩值。

车辆控制器在接收到加速踏板输入的动力需求信息时，综合分析车辆所有用电设备的功率分配和电池管理系统输入的供电电池的电压电流，合理调整牵引电机的扭矩输出，保证其具有足够的牵引力。

三、国内某公司车辆控制器详细介绍。

1、描述：

整车控制器是纯电动汽车的核心控制设备。其主要功能是采集车辆信息、驾驶员意图、控制车辆运行和诊断车辆故障。

车辆部件拓扑结构：

主要功能：VCU是车辆的“大脑”，完成车辆各模块的监控和通信。

(1)车辆驾驶：收集驾驶员的驾驶需求，管理车辆动力分配；

(2)网络管理：监控通信网络、信息调度、信息汇总和网关；

(3)仪器的辅助驱动；

(4)故障诊断与处理：对系统的传感器、执行器等部件的故障进行诊断并进行相应的故障处理，按照标准格式存储故障代码。标准故障代码显示；

(5)在线配置和维护：控制参数修改、匹配校准、功能配置、监控、基于标准接口的调试能力等。通过车辆标准CAN端口进行；

(6)能源管理：通过对车载能源消耗系统(如空调、电泵等)的协调和管理。)的电动汽车，可以获得最佳的能源利用率；

(7)功率分配：通过整合车辆信息、电池和电机信息，计算电机功率的分配，进行车辆行驶控制和制动能量回馈控制。从而在系统允许的范围内获得最佳的驾驶性能；

(8)真空增压泵的控制和故障诊断，真空泵故障时电气制动的辅助控制；

(9)匝道停车辅助控制；

(10)坡道起步时防止后滑的控制。

VCU性能参数——硬件性能参数：

(1)运行特性参数

工作电压范围：918V

功耗：50W

储存环境温度：-40 ~ 90

工作环境温度：-40 ~ 85

工作湿度：90%，无结露。

指令执行速度：20毫秒

(2)输入输出功能指示器

采集油门踏板、刹车踏板、钥匙信号、档位信号等。并控制车辆部件的开关。

六路模拟电压输入：分辨率为12位，量程为0-5V。

两路模拟电流输入：分辨率为12bit，范围为0-20mA。

10路高端数字输出：最大输出电流2A

两个高功率高端数字输出：

完成与电机控制器、电池管理系统、仪表系统的CAN总线通信，波特率达到250KHz，兼容J1939标准。三条独立的CAN总线，高可扩展性。

(4)可靠性和电磁兼容性满足以下要求：

防护等级QC/T413-2002 IP65

地震QC/T413-2002

电磁兼容性GB/T18655-2002

GB/T17619-1998

GB/T21437.2-2008

耐压QC/T413-2002，具有过压、过流、短路和反接保护。

经过24小时盐雾试验，产品干燥无腐蚀，常温下可正常使用。

温度冲击电子控制器10次循环(温度范围：-40 ~ 85)后的开关时间为10s；停留时间：-40时40分钟，90时20分钟。经过温度冲击试验，可以满足常温下正常使用的要求。

平均无故障时间-6000小时

2、技术优势和特点：

1)优秀的硬件系统，如硬件电路设计、接口保护、电磁保护设计、器件选型等，是整车控制器的硬件基础，是驱动软件、应用软件、网络调试、控制策略运行的载体。强大稳定的硬件设计可以提高整个系统的稳定性和可靠性，降低故障率。

a、四层电路板，中间层是电源层和地层，层次稳定。

b、数字电路电源和电源电路电源分开，数字地和电源地分开设计，减少耦合干扰。

c、隔离式CAN总线设计，避免串扰对总线网络的影响，2500VRMS隔离。

d、顶层和接地电路板铺1OZ厚的铜，铜厚35um左右。

e .电路板被穿孔壁包围以屏蔽电磁辐射。

EMI(电磁干扰)端口防电磁干扰设计，采用信号硬件滤波、浪涌保护装置。

g、采用美国飞思卡尔公司为汽车电子设计的16位微控制器MC9S12XEQ512作为核心控制芯片。MC9S12XEQ512具有32K内部RAM、512KB片上Flash存储器、4K内部EEPROM和32K片上D-Flash、5通道MSCAN、2通道分离式12位A/D、2通道SCI、3通道SPI，工作温度范围为-40至125，时钟频率为40MHz。

h、根据汽车标准选择车辆部件，在温度、振动、变形等方面保证汽车标准。

2)实时控制软件，有限状态机模式处理事件。

整车软件采用实时控制，采样间隔为1 ms，采用合理的底层驱动，减少处理时间，为上层应用程序的司机意图判断和策略分析提供支持。

3、轻型卡车设计的能源控制策略

(1)在线程序更新、匹配标定和离线故障诊断支持软件开发根据在线程序更新工具的要求，在动力总成控制器中嵌入基于CAN通信协议的程序更新接口；VCU根据ISO15765或SAE J1939/73协议标准，嵌入了基于CAN协议的故障诊断软件支持接口。这些接口将为车辆控制器的更新、优化和诊断带来方便。

(2)驱动控制器策略

电动卡车需要根据实际工况制定适合车辆的运行策略，以提高运行效率，降低能耗。因此，针对驾驶员的油门踏板、刹车踏板等信息，需要结合当前车辆状态进行修正，输出合适的动力。

(3)能量回馈策略

能量回馈是指在车辆制动时，利用电动机的特性将电能回馈给动力电池，同时产生制动力矩的一种能量回收策略。安全制动转矩输出的问题受到以下条件的约束：电池快速充电能力约束、电池单元和SOC状态约束以及前和后轮轴制动力平衡约束。

再生制动引起的车辆前后轴制动力的不均匀分配，保证了ABS系统的可靠性和车辆制动系统的标准。

如下图所示，如果仍然采用传统的比例制动力分配策略，新的“机械再生制动”分配曲线将在I以上

严格故障分类分级，根据实际情况制定故障处理机制，确保车辆安全运行。

故障分为三个级别：

A.低级故障：仪表发出声光报警，车辆继续行驶；

b、中度故障：仪表发出声光报警，车辆以50%功率运行，仪表提示降低功率；

C.高级故障：仪表声光报警、停机、高压断线(绝缘电阻、短路、碰撞)。

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