新能源汽車作為一種綠色的運輸工具在環(huán)保、節(jié)能以及駕駛性能等方面具有諸多內(nèi)燃機汽車無法比擬的優(yōu)點，其是由多個子系統(tǒng)構成的一個復雜系統(tǒng)，主要包括電池、電機、制動等動力系統(tǒng)以及其它附件（如圖1所示）。各子系統(tǒng)幾乎都通過自己的控制單元（ECU）來完成各自功能和目標。為了滿足整車動力性、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交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配，這項任務需要由控制系統(tǒng)中的整車控制器來完成?；诳偩€的分布式控制網(wǎng)絡是使眾多子系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)同控制的理想途徑。由于CAN總線具有造價低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯能力強和實時性好等優(yōu)點，己廣泛應用于中、低價位汽車的實時分布式控制網(wǎng)絡。隨著越來越多的汽車制造廠家采用CAN協(xié)議，CAN逐漸成為通用標準。采用總線網(wǎng)絡可大大減少各設備間的連接信號線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)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)絡系統(tǒng)功能。

一、整車控制器控制系統(tǒng)結構

公司自行設計開發(fā)的新能源汽車整車控制器包括微控制器、模擬量輸入和輸出、開關量調(diào)理、繼電器驅(qū)動、高速CAN總線接口、電源等模塊。整車控制器對新能源汽車動力鏈的各個環(huán)節(jié)進行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控，以提高整車能量利用效率，確保安全性和可靠性。該整車控制器采集司機駕駛信號，通過CAN總線獲得電機和電池系統(tǒng)的相關信息，進行分析和運算，通過CAN總線給出電機控制和電池管理指令，實現(xiàn)整車驅(qū)動控制、能量優(yōu)化控制和制動回饋控制。該整車控制器還具有綜合儀表接口功能，可顯示整車狀態(tài)信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車網(wǎng)關及網(wǎng)絡管理功能，其結構原理如圖2所示。

下面對每個模塊功能進行簡要的說明：

1、開關量調(diào)理模塊

開關量調(diào)理模塊，用于開關輸入量的電平轉(zhuǎn)換和整型，其一端與多個開關量傳感器相連，另一端與微控制器相接；

2、繼電器驅(qū)動模塊

繼電器驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動多個繼電器，其一端通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與多個繼電器相接；    

3、高速CAN總線接口模塊

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

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，并對蓄電池電壓進行監(jiān)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(diào)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(shù)據(jù)存儲模塊

鐵電存儲器可以存儲標定的數(shù)據(jù)和故障碼，車輛特征參數(shù)等，容量32K。

二、整車控制器功能說明

新能源汽車整車控制器基本上以下幾項功能：

1. 對汽車行駛控制的功能

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

2. 整車的網(wǎng)絡化管理

在現(xiàn)代汽車中，有眾多電子控制單元和測量儀器，它們之間存在著數(shù)據(jù)交換，如何讓這種數(shù)據(jù)交換快捷、有效、無故障的傳輸成為一個問題，為了解決這個問題，德國BOSCH公司于20世紀80年代研制出了控制器局域網(wǎng)（CAN）。在電動汽車中，電子控制單元比傳統(tǒng)燃油車更多更復雜，因此，CAN總線的應用勢在必行。整車控制器是電動汽車眾多控制器中的一個，是CAN總線中的一個節(jié)點。在整車網(wǎng)絡管理中，整車控制器是信息控制的中心，負責信息的組織與傳輸，網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控，網(wǎng)絡節(jié)點的管理以及網(wǎng)絡故障的診斷與處理。

3. 制動能量回饋控制

新能源汽車以電動機作為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的輸出機構。電動機具有回饋制動的性能，此時電動機作為發(fā)電機，利用電動汽車的制動能量發(fā)電，同時將此能量存儲在儲能裝置中，當滿足充電條件時，將能量反充給動力電池組。在這一過程中，整車控制器根據(jù)加速踏板和制動踏板的開度以及動力電池的SOC值來判斷某一時刻能否進行制動能量回饋，如果可以進行，整車控制器向電機控制器發(fā)出制動指令，回收能部分能量。

4. 整車能量管理和優(yōu)化

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

5. 車輛狀態(tài)的監(jiān)測和顯示

整車控制器應該對車輛的狀態(tài)進行實時檢測，并且將各個子系統(tǒng)的信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng)，其過程是通過傳感器和CAN總線，檢測車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，驅(qū)動顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過顯示儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括：電機的轉(zhuǎn)速、車速，電池的電量，故障信息等。

6. 故障診斷與處理

連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。根據(jù)故障內(nèi)容，及時進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行檢修。

7. 外接充電管理

實現(xiàn)充電的連接，監(jiān)控充電過程，報告充電狀態(tài)，充電結束。

8. 診斷設備的在線診斷和下線檢測

負責與外部診斷設備的連接和診斷通訊，實現(xiàn)ＵＤＳ診斷服務，包括數(shù)據(jù)流讀取，故障碼的讀和清除，控制端口的調(diào)試。