1.組成
整車控制器主要由硬件和軟件組成,硬件包括殼體和硬件電路,軟件分為應用軟件和底層軟件。
殼體主要用于硬件電路的保護以及密封,要滿足防水、防塵等清潔度要求,也要滿足避免跌落、振動等機械要求。
硬件電路主要由主控芯片(32位處理芯片)及周邊的時鐘電路、復位電路、電源模塊組成,一般還配備數字信號/模擬信號處理電路,頻率信號處理電路和通信接口電路等。
應用軟件和底層軟件一般由C語言編寫。應用軟件主要是上層控制策略,主要負責根據車輛狀態和駕駛員意圖實時控制能量流向和分配比例。底層軟件主要負責單片機初始化設置、CAN總線信號的實時收發和輸入、輸出信號的實時處理與診斷。
2.功能
a.驅動系統控制
根據駕駛員加速踏板的位置、檔位、制動踏板力等操作意圖,計算出電動機所需轉矩等參數,協調各動力部件運動,保證電動汽車正常行駛。
b.整車能量管理和優化
根據實際工況,對整車進行管理,監控電動汽車充電以及制動能量的回收,控制車上其他用電設備,實現能量高效分配,提高整車經濟性,延長整車使用壽命。
電動汽車上除了整車控制器,還有電動機控制器、電池管理系統等各個子控制系統,這些控制器之間需要通信,整車控制器通過CAN通信網絡將各個子控制系統連接在一起,協調管理整個通信網絡。
d.故障處理與診斷
實時監控各設備運行狀態,對出現的異常情況進行診斷、提示和主動修復,保證電動汽車安全運行。
e.汽車狀態顯示
對汽車的狀態信息進行采集和處理,將重要的狀態和故障信息發送給儀表進行顯示,如車速、電動機轉速、電池剩余電量、電動機或者電池故障信息等。
3.工作模式
a.自檢模式
當鑰匙門信號處于ON擋,啟動自檢模式,整車控制器上電進行自檢,如果自檢通過則等待啟動模式,如果自檢失敗則進入故障模式。
b.啟動模式
鑰匙門信號處于START擋,同時自檢模式通過,整車控制器會喚醒整車CAN通信網絡上的其他節點(電動機、變換器、空調系統等)開始工作,進行高壓上電,當所有設備都正常啟動后,整車進入READY狀態,儀表上顯示READY燈亮,指示駕駛員可以進行正常駕駛操作,完成啟動模式。
c.起步模式
當駕駛員不踩加速踏板起步時,整車控制器會協調電動機轉矩達到起步目標值,車速逐漸上升,并控制在合理的速度范圍內,實現平穩起步。
d.行駛模式
在汽車行駛過程中,整車控制器實時采集駕駛員加速踏板位置以及開度變化率等信息,并根據當前車輛的行駛狀態(車速、電池電流、電壓、溫度等),實時控制電動機的轉矩和動力電池的輸出功率,從而按駕駛員意圖控制汽車的運行,實現前進、后退、巡航、加速等。
e.制動模式
當駕駛員踩下制動踏板時,汽車處于制動或減速狀態時,整車控制器根據當前車輛行駛狀態,計算出所需制動轉矩,控制電動機轉換為發動機模式,向動力電池充電。
f.停車模式
當駕駛員關閉鑰匙,整車控制器控制子系統電,設備關閉后,完成停車。
g.故障模式
當整車控制器監控到汽車發生故障時,會啟動自我診斷和主動修復功能,同時限制系統功率輸出,使汽車進入限速或者緊急停止狀態,并將故障信息顯示給駕駛員。
h.充電模式
當插上充電槍時,充電動機開始工作,整車控制器會協調電池管理系統啟動充電,并持續監測電池管理系統及充電動機的狀態,將充電信息顯示給駕駛員;當充電過程出現故障時,整車控制器會及時切斷電池管理系統繼電器,以中斷充電過程。
審核編輯:郭婷
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原文標題:新能源汽車講解丨整車控制器VCU
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