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整车控制系统架构 整车控制系统组成

电动汽车的分类

混合动力电动汽车(HEV)
纯电动汽车(BEV)
燃料电池电动汽车(FCEV)

纯电动汽车的组成

纯电动汽车主要由电源系统、电驱系统、整车控制系统、辅助系统等组成。

电源系统

电源系统主要包括动力电池系统、车载充电机(OBC)、直流转换器(DC/DC)等。
电源三合一:DC/DC转换器、充电机、高压配电盒(PDU)这三个控制单元合为一体逐渐成为当今行业的发展趋势。

电驱系统

电驱系统主要由电机控制器(MCU)、驱动电机和机械传动装置(主要指减速器)等构成。目前,将电机、电机控制器和减速器集成为一体的三合一电驱动系统,因轻量化、节省空间和成本等优势已成为纯电动汽车电驱动系统的发展主流。
电机是车辆行驶的执行机构,常用的驱动电机为永磁同步电机,效率高、体积小、可靠性高。
电机控制器根据VCU指令,控制电机的运行状态(正转、反转)和输出扭矩。
减速器是一种传动装置,在电机和车轮之间匹配转速和传递转矩的作用。

纯电动汽车运行原理

信号流:VCU通过采集加速踏板、制动踏板、方向盘转向等驾驶员意图信息,并根据这些信息向BMS、MCU等其它控制单元发出相应的指令。
能量流:车载充电机通过充电接口接入电网向动力电池充电,动力电池向驱动电机供电,电机运转带动车辆行驶;当电动汽车制动或滑行时,电机可以运行在发电状态,将车辆的部分动能回馈给动力电池以对其充电,延长续驶里程。

整车控制系统的分级控制

整车控制系统主要由整车控制器统一协调管理,各控制器之间通过CAN网络进行信息交互,共同实现整车的功能控制。
电动汽车整车控制器协调低压电气系统、高压电气系统和整车网络控制系统相互配合,确保整车的正常高效运转。

整车网络控制系统

整车网络控制系统由整车控制器、电机控制器、动力电池管理系统、车身控制管理系统,信息显示系统和通讯系统等组成。各子系统之间的信息传递通过网络通讯系统实现。

整车控制器功能

整车控制器主要功能包括:整车上下电、控制模式判断及行驶控制、整车网络化管理、制动能量回馈控制、整车能量管理和优化、故障诊断和处理、车辆状态监测和显示等。

整车上下电

低压上下电:VCU可以通过检测点火开关信号、充电唤醒信号或CAN信号等被唤醒,发送报文或硬线唤醒其他节点,进行低压上下电操作。
高压上下电:整车控制器采集点火开关状态、整车故障状态、电池与电机控制器反馈、整车主正主负继电器反馈、预充继电器反馈等信号,对动力电池主正主负、预充继电器进行控制,完成高压上下电操作。

整车的网络化管理

整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN网络总线中的一个节点。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。

制动能量回馈控制(动能回收)

整车控制器根据行车速度、驾驶员制动意图、动力电池组的荷电状态进行综合判断,若达到回收制动能量的条件,整车控制器即会向电机控制端发送控制指令,使驱动电机在发电状态,将制动能量转变成电能存储到动力电池中。制动能量回收原则是不干预液压系统ABS的工作,优先级低于ABS。

整车能量管理和优化

通过对电动汽车的电机驱动系统、电池管理系统、传动系统以及其他车载能源动力系统(如空调、电动泵等)的协调和管理,可以提高整车能量利用率,延长续驶里程。
优化方式: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,关闭部分辅助舒适电气设备(空调、暖风、座椅加热等),来增加续驶里程。

车辆状态的检测和显示

整车控制器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,通过组合显示仪表,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:车速、里程、电机转速、温度、电池电量、电压、电流、故障信息等。



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