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关于纯电动汽车的整车控制器

2019年07月01日 14:02 次阅读

整车控制器(VCU),电动汽车的大脑,相当于电脑的Windows,手机的Andrio。作为电动汽车上全部电气的运行平台,它的性能优劣,直接影响其他电气性能的发挥,是整车性能好坏的决定性因素之一。

结构组成:VCU,结构上,由金属壳体和一组PCB线路板组成。硬件组成:功能上由主控芯片及其周边的时钟电路、复位电路、预留接口电路和电源模块组成最小系统。在最小系统以外,一般还配备数字信号处理电路,模拟信号处理电路,频率信号处理电路,通讯接口电路(包括CAN通讯接口和RS232通讯接口)

一些用于监测车体自身状态的信号或者车载部件中比较重要的开关信号、模拟信号和频率信号,由传感器直接传递给VCU,而不通过CAN总线。电动汽车上的其他具有独立系统的电气,一般通过共用CAN总线的方式进行信息传递。

这里所说的开关信号包括:钥匙信号,档位信号,充电开关,制动信号等;模拟信号一般有:加速踏板信号,制动踏板信号,电池电压信号等;频率信号,比如车速传感器的电磁信号。输出的开关量,动力电池供电回路上的接触器和预充继电器,在一些车型上,由VCU负责控制。

关于纯电动汽车的整车控制器

CAN总线上的通讯参与者地位不分主从,随时随地向总线发动信息。信息之间的先后顺序由发出信息者的优先级确定。优先级在通讯协议中已经做出规定,每条信息里都有发信者的地址编码;比较例外的是充换电相关的系统,由于通用性的强烈需求,通讯协议需要统一,有国家标准予以统一编码。

动力电池是纯电动汽车动力的唯一来源。VCU与电池管理系统(BMS)通过整车CAN总线进行信息交互。动力电池包实时监测并上报给VCU参数包括:总电流,总电压,最高单体电压,最低单体电压,最高温度,电池包荷电状态SOC(State of Charge),某些系统还监测电池包健康状态SOH(State of Health)。

VCU发送给电池包的命令包括充电,放电和开关指令。充电,在最初的充电连接信号确认后,整车处于禁止行车状态,VCU交出控制权。整个充电过程由电池管理系统(BMS)和充电机共同完成,直至充电完成或者充电中断,车辆控制权重新回到VCU手中。放电,VCU根据驾驶员意图,推算出车辆的功率需求,换算成电流需求,发送给BMS。BMS根据自身SOC,温度和系统设计阈值,确定提供的电流值。

当热管理系统需要使用电池包以外的资源时,需要电池包与VCU协调处理让管理过程,比如压缩机系统,冷却液循环系统等的开启关闭。如果热管理过程只涉及电池包内部电气,比如开启内置的PTC、加热膜加热,或者开启风扇降温,则信息只在电池包内部处理即可,不需要与VCU沟通。

关于纯电动汽车的整车控制器

开关指令,在充放电开始之前,VCU控制整车强电系统是否上电,通过控制电池包的主回路接触器实现。在车辆运行过程中,遇到突发状况,VCU酌情判断是否闭合或者断开主回路接触器。VCU向电机控制器发送的指令,包含三个部分的描述,电机使能信息、电机模式信息(再生制动,正向驱动,反向驱动)以及相应模式下的电机转矩;

电机控制器向VCU上报电机和控制器的各种参数及故障报警信息,主要参数包括电机转速,电机转矩,电机电压和电流。充电系统包括车载充电机,非车载充电机,广义上还包含换电系统。充换电系统(这里的“充”主要是指非车载充电机),出于最大通用性的考量,需要一套统一的通讯协议。

标准统一规定了充电流程,包括具体的通讯编码,通讯语句的内容。以充电枪与车辆上的充电接口的物理连接为开端,整个充电过程中的信息互换都在电池管理系统和充电机之间进行,不再通过VCU。

采用复合制动系统的电动汽车,需要综合考虑液压制动系统,电机制动和防抱死系统(ABS)的协调一致性,进而需要有自己的管理系统,称为制动管理系统(BCU)。BCU可以独立于VCU之外,只通过CAN通讯,也可以把功能集成到VCU内部。

根据制动踏板的开度和开度变化的速度,VCU计算出车辆的制动需求力矩,传递给BCU。BCU根据车辆的具体状态做出具体力矩分配。车速中等的一般制动,直接切入电机能量回馈制动,以最大数量的回收制动能量;车速高,驾驶员急踩踏板,需要紧急制动。则BCU会首先启动液压制动系统,待减速状态稳定以后,再引入能量回馈制动,并逐渐加大比例。行驶在冰雪路面,BCU则会引入ABS,并将其优先级设置为最高,以车辆正常安全行驶为要。

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