VCU功能结构说明全解Word文件下载.docx
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采用
总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。
另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。
图1新能源汽车控制系统硬件框架
、整车控制器控制系统结构
公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、
电源等模块。
整车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,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;
具备完善的故障诊断和处理功能;
具有整车网关及网络管理功能。
其结构原理如图2所示。
电源模块
光电隔离
高速CAN总线接口
高速CAN总线
电机
电池
通信
其他
监控
ECU
节点
图2整车控制器结构原理图
下面对每个模块功能进行简要的说明:
1、开关量调理模块开关量调理模块,用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接;
2、继电器驱动模块继电器驱动模块,用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接;
3、高速CAN总线接口模块
高速CAN总线接口模块,用于提供高速CAN总线接口,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与系统高速CAN总线相接;
4、电源模块电源模块,可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源,并对蓄电池电压进行监控,与微控制器相连;
5、模拟量输入和输出模块
模拟量输入和输出模块,可采集0~5V模拟信号,并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
6、脉冲信号输入和输出模块可采集脉冲信号并调理,范围1Hz—20KHZ,幅度6---50V;
输出PWM信号范围1HZ—10KHZ,幅度0—14V。
7、故障和数据存储模块
铁电存储器可以存储标定的数据和故障码,车辆特征参数等,容量32K。
二、整车控制器功能说明
新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能:
1.对汽车行驶控制的功能新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。
当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。
踏板开度越大,动力电机的输出功率越大。
因此,整车控制器要合理解释驾驶员操作;
接收整车各子系统的反馈信息,为驾驶员提供决策反馈;
对整车各子系统的发送控制指令,以实现车辆的正常行驶。
2.整车的网络化管理在现代汽车中,有众多电子控制单元和测量仪器,它们之间存在着数据交换,如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题,为了解决这个问题,德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网(CAN)。
在电动汽车中,电子控制单元比传统燃油车更多更复杂,因此,CAN总线的应用势在必行。
整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN总线中的一个节
点。
在整车网络管理中,整车控制器是信息控制的中心,负责信息的组织与传输,网络状态的监控,网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。
3.制动能量回馈控制新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。
电动机具有回馈制动的性能,此时电动机作为发电机,利用电动汽车的制动能量发电,同时将此能量存储在储能装置中,当满足充电条件时,将能量反充给动力电池组。
在这一过程中,整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈,如果可以进行,整车控制器向电机控制器发出制动指令,回收能部分能量。
4.整车能量管理和优化在纯电动汽车中,电池除了给动力电机供电以外,还要给电动附件供电,因此,为了获得最大的续驶里程,整车控制器将负责整车的能量管理,以提高能量的利用率。
在电池的SOC值比较低的时候,整车控制器将对某些电动附件发出指令,限制电动附件的输出功率,来增加续驶里程。
5.车辆状态的监测和显示整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测,并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统,其过程是通过传感器和CAN总
线,检测车辆状态及其各子系统状态信息,驱动显示仪表,将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。
显示内容包括:
电机的转速、车速,电池的电量,故障信息等。
6.故障诊断与处理连续监视整车电控系统,进行故障诊断。
故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。
根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。
对于不太严重的故障,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。
7.外接充电管理实现充电的连接,监控充电过程,报告充电状态,充电结束。
8.诊断设备的在线诊断和下线检测负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯,实现UDS诊断服务,包括数据流读取,故障码的读和清除,控制端口的调试
加速踏板1
加速踏板2
号处理
真空泵压力
主、副制动踏板开关
开关信号处理
主正接触器状态
DC/DC故障
电机控制器
PTC开关信号
风扇开启信号
驻车开关信号
勾箱输入信号
空调开关信号
钥匙信号
主接触器
空调接触器
PTC接触器
微控制器
CAN总线接口
电池管理系统
取力接触器
禁止行车信号
水冷系统风扇
继电器、接触器驱动
制动气泵控制
水泵控制
DC/DC变换器使能
整车仪表节点
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