純電動汽車整車控制器(TAC)

1、純電動汽車整車控制器(TAC) 項目介紹：純電動汽車整車控制器對新能源汽車的動力性、安全性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性和舒適性等都有重要影響，它是新能源汽車上的一種關(guān)鍵裝置。在車輛行駛過程中，整車控制器通過開關(guān)輸入端口、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、CAN總線等硬件線路采集路況信息、駕駛員意圖、車輛狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)等參數(shù)，依托高速運行的CPU和控制端口來執(zhí)行預(yù)設(shè)的控制算法和管理策略，再將指令和信息等通過CAN總線、開關(guān)輸出端口等對動力系統(tǒng)的執(zhí)行部件進行實時的、可靠的、科學的控制，以實現(xiàn)車輛的動力性、可靠性和經(jīng)濟性。 其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖一所示。 整車控制器實物圖如圖二所示。 

2、性能指標：1）工作環(huán)境溫度：    -30+802）相 對濕度：    5%93%3）海 拔高度：    不大于3000m4）工作電壓：    18VDC32VDC5）防護等級：    IP65 功能指標：1）系統(tǒng)響應(yīng)快，實時性高2）采用雙路CAN總線（商用車SAE J1939協(xié)議）3）多路模擬量采樣(采樣精度10位)；2路模擬量輸出（精度12位)4）多路低/高端開關(guān)輸出5）多路I/O輸入6）關(guān)鍵信息存儲7）脈沖輸入捕捉8）低功耗，休眠

3、喚醒功能 該項目使用的INFINEON的物料清單：TC1782TLE7368-3ETLE6240GPBTS4880RIPG20N06S2L-65xxxxxx發(fā)表于 2012-5-23 11:27:45 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式 整車控制器（VMS，vehicle management Syetem），即動力總成控制器。是整個汽車的核心控制部件，它采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，并做出相應(yīng)判斷后，控制下層的各部件控制器的動作，驅(qū)動汽車正常行駛。作為汽車的指揮管理中心，動力總成控制器主要功能包括：驅(qū)動力矩控制、制動能量的優(yōu)化控制、整車的能量管理、CAN網(wǎng)絡(luò)的維

4、護和管理、故障的診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)視等，它起著控制車輛運行的作用。因此VMS的優(yōu)劣直接影響著整車性能。純電動汽車整車控制器(Vehicle Controller)是純電動汽車整車控制系統(tǒng)的核心部件，它對汽車的正常行駛，再生能量回收，網(wǎng)絡(luò)管理，故障診斷與處理，車輛的狀態(tài)與監(jiān)視等功能起著關(guān)鍵的作用。與各部件控制器的動態(tài)控制相比，整車控制器屬于管理協(xié)調(diào)型控制。整個車輛系統(tǒng)采用一體化集成控制與分布式處理的車輛控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，各部件都有獨立的控制器，整車控制器對整個系統(tǒng)進行能量管理及各部件的協(xié)調(diào)控制。為滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換量大，實時性、可靠性要求高的特點，整個分布式控制系統(tǒng)之間采用CAN總線進行通訊

5、。整車控制器主要由控制器主芯片，F(xiàn)lash存儲器和RAM存儲器及相關(guān)電路組成，控制器主芯片的輸出與Flash存儲器和RAM存儲器的輸入相連。整車控制器通過CAN總線接口連接到整車的CAN網(wǎng)絡(luò)上與整車其余控制節(jié)點進行信息交換和控制?？刂破饔布ㄎ⑻幚砥?、CAN通信模塊、BDM調(diào)試模塊、串口通信模塊、電源及保護電路模塊等。微處理器選用了Motorola公司專門為汽車電子開發(fā)的MCgS12，它具有運算速度快和內(nèi)部資源與接口豐富的特點，適合實現(xiàn)整車復(fù)雜的控制策略和算法。CAN通信模塊符合CAN2.0B技術(shù)規(guī)范，采用了光電隔離、電源隔離等多項抗干擾設(shè)計;BDM調(diào)試模塊用于實時對控制程序進行調(diào)試、修改;

6、串口通信模塊用于對控制系統(tǒng)的診斷和標定; 電源模塊進行了二級濾波的冗余設(shè)計，保證控制器在車載12V系統(tǒng)供電情況下正常工作，并具短路保護功能。CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是一種國際標準的，高性價的現(xiàn)場總線，在自動控制領(lǐng)域具有重要作用。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，具有較高的實時性能，因此，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域。決策層控制單元是車輛智能化的關(guān)鍵,其收集車輛運行過程中的信息,并根據(jù)智能算法的決策向物理器件層控制單元發(fā)送命令;動力源控制單元負責調(diào)節(jié)動力源系統(tǒng)部件以滿足決策層控制單元的命令要求;驅(qū)動/制動控制單

7、元則調(diào)節(jié)雙向變量電機和能耗制動系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的各種工況,如驅(qū)動控制、防抱制動等。整車控制器功能需求：整車控制器在汽車行駛過程中執(zhí)行多項任務(wù)，具體功能包括：(1)接收、處理駕駛員的駕駛操作指令，并向各個部件控制器發(fā)送控制指令，使車輛按駕駛期望行駛。(2)與電機、DC/DC、蓄電池組等進行可靠通訊，通過CAN總線（以及關(guān)鍵信息的模擬量）進行狀態(tài)的采集輸入及控制指令量的輸出。(3)接收處理各個零部件信息，結(jié)合能源管理單元提供當前的能源狀況信息。(4)系統(tǒng)故障的判斷和存儲，動態(tài)檢測系統(tǒng)信息，記錄出現(xiàn)的故障。(5)對整車具有保護功能，視故障的類別對整車進行分級保護，緊急情況下可以關(guān)掉發(fā)電機及切斷母線高壓系

8、統(tǒng)。(6)協(xié)調(diào)管理車上其他電器設(shè)備。整車控制器是一個多輸入、多輸出、數(shù)模電路共存的復(fù)雜系統(tǒng)，其各個功能電路相對獨立。因此，按照模塊化思想設(shè)計硬件系統(tǒng)的各個模塊，主要包括：最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊，電源模塊，CAN通訊模塊，串口通訊模塊，數(shù)模輸入輸出模塊。其中MCU 是整車控制器的核心, 它負責數(shù)據(jù)的采集和處理、邏輯運算以及控制的實現(xiàn)等, MCU 的選取是整個硬件設(shè)計過程中最重要的任務(wù)。天津清源電動汽車在整車開發(fā)方面，天津清源電動車輛有限責任公司和一汽天津夏利股份有限公司牽頭，中國汽車技術(shù)研究中心、天津大學、天津和平海灣公司和天津藍天高科公司等十幾個單位共同參與合作開發(fā)出XL2000型純電動轎車。純電動

9、汽車一共有9個工作模式：停車狀態(tài)、充電狀態(tài)、啟動狀態(tài)（也可以稱為自檢狀態(tài)）、運行狀態(tài)、車輛前進/后退狀態(tài)、回饋制動狀態(tài)、機械制動狀態(tài)、一般故障狀態(tài)、重大故障狀態(tài)。每個狀態(tài)的具體含義如下：1、停車狀態(tài)：純電動客車處于停車狀態(tài)，此時系統(tǒng)的主繼電器斷電，系統(tǒng)中各個節(jié)點停止運行。2、充電狀態(tài)：當純電動客車在停車狀態(tài)下，插上充電插頭或者按下充電按鈕時，整車控制器控制組合儀表顯示電池充電狀態(tài)，并對電池工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測；電池ECU進入充電程序，并強制切斷動力電機繼電器的回路電源。3、啟動狀態(tài)：在整車控制器確認拔掉充電插頭時，撥動汽車鑰匙位置，這時系統(tǒng)中各個節(jié)點進入自檢狀態(tài)。4、運行狀態(tài)：撥動汽車鑰匙到指

10、定位置，整車控制器向電機ECU發(fā)送準備開車指令；整車控制器收到就緒指令后，閉合主繼電器，進入行車程序。同時，電池ECU進入電池管理程序。5、車輛前進、后退狀態(tài)：整車控制器通過對當前車輛功率的要求和蓄電池當前的狀態(tài)計算并向電機控制器發(fā)出信號，動力電機控制器接收到方向信號和驅(qū)動轉(zhuǎn)矩給定值信號后，控制動力電機進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并根據(jù)方向信號確定動力電機的轉(zhuǎn)向，以及根據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩給定值信號確定動力電機輸出轉(zhuǎn)矩的大小，控制電機的輸出功率以實現(xiàn)動力性目標。6、回饋制動狀態(tài)：當加速踏板回零而且制動踏板處于回饋制動區(qū)時，整車控制器發(fā)送符合回饋制動要求的負扭矩給電機ECU；電機ECU進入發(fā)電程序，電池ECU進入電池回

11、饋管理程序。7、機械制動狀態(tài)：制動踏板離開回饋制動區(qū)，電機ECU停止發(fā)電程序，整車控制器進入機械制動程序，電池ECU停止回饋。8、一般故障狀態(tài)：ECU檢測到一般故障，整車控制器報警（報警燈閃爍、通過CAN總線發(fā)送相關(guān)的報警信息，通知其他的節(jié)點），整個系統(tǒng)降級運行。9、重大故障狀態(tài)：ECU報警（緊急情況采用緊急呼叫指令通知其他節(jié)點），必要時切斷主繼電器電源，系統(tǒng)停車。   整車CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)從實時性和安全性的角度出發(fā)，該整車控制器可直接采集部分控制信號，這些信號包括制動踏板、油門踏板等模擬信號以及其它一些數(shù)字量信號。整車控制器具有對動力總成部件進行直接控制的信號通道，包括

12、PWM和數(shù)字量輸出等。電動汽車控制器 高爾夫車控制器 電動游覽車控制器 特點：*強大智能的微處理器*高速低損耗同步整流PWM調(diào)制*嚴格的電流限制和轉(zhuǎn)矩控制*低電磁干擾，抗干擾、抗震動性能強*故障指示燈指示各種故障,方便用戶檢測和維護*設(shè)有電池保護功能：當電池電壓較低時會及時進行報警并進行電流衰減，過低時停止輸出以保護電池*美觀并能快速散熱的鋁制帶散熱刺外殼 *鍍了多層金屬的銅制連接器，插拔式接頭，防銹導電性能強*設(shè)有過溫保護功能：當溫度過高或過低時會自動進行電流衰減，以保護控制器和電池*倒車時速度限制為全速的一半，以確保安全*設(shè)有油門、剎車信號傳感器開路檢測及保護*油門保護：當打開鑰匙時將檢測

13、油門信號，如果信號較高將不輸出以保證安全*電流倍增：在絕大多情況下電機電流遠大于電池電流*安裝簡易：使用一個2線0-5K油門電位器即可工作*連接計算機串口可以對控制器進行配置，控制器配置程序可運行所有的Windows版本之上(僅能使用我們提供的專用電纜)附加功能(在背面板)：*可選主繼電器PWM輸出，省電并可保護繼電器*可選倒車喇叭、車速指示表PWM信號輸出*剎車開關(guān)信號用于控制發(fā)電*剎車模擬信號用于可調(diào)發(fā)電功能*油門開關(guān)提供更佳的安全*第二個油門信號(5K-0K)提供更佳的安全特性*高端驅(qū)動方式提供了最佳的電磁兼容性及更好的安全特性 (推薦使用，免費升級！) 規(guī)格：*工作頻率：16.6KHz

14、*待機電流：小于15mA*標準踏板輸入：0-5K電阻±10%(也可用其它方式) *全功率工作溫度范圍： -30°C 至 90 °C，100°C關(guān)機(控制器環(huán)境溫度)*1分鐘工作電流：200A/300A/400A/500A/600A*3分鐘工作電流：150A/220A/300A/360A/420A*連續(xù)工作電流：120A/160A/200A/250A/300A*主繼電器驅(qū)動能力：3A峰值及1A保持驅(qū)動*電流指示表或喇叭輸出：200mA多能源動力總成控制器的軟件系統(tǒng)分為以下5個主要模塊: (1)系統(tǒng)初始化模塊,主要完成CAN、定時器、系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的初始化工作

15、,系統(tǒng)初始化是啟動HCU正常運行的前提; (2) CAN通迅模塊,完成總線上各信息的接收,作為HCU制定控制策略的輸入條件,同時將HCU的功率分配和系統(tǒng)控制策略發(fā)送到CAN總線上。其它控制器接收到HCU控制信息后執(zhí)行控制目標; (3)定時器模塊,按照通訊協(xié)議定時啟動CAN信息的發(fā)送,同時給系統(tǒng)提供時間參量,用于總線故障監(jiān)測模塊中故障判斷的時間參考,和在控制算法中的積分運算的時間基準;(4)總線故障監(jiān)測模塊,按照通訊協(xié)議定時啟動CAN信息的發(fā)送,同時負責定時檢查線上各模塊的通訊狀況,一旦總線上同時由節(jié)點不能正常參與總線通訊則向系統(tǒng)發(fā)出報警信息; (5)控制算法模塊,控制算法模塊負責制動整車的控制

16、策略,它是整個HCU控制程序的核心。控制算法模塊主要包括系統(tǒng)工作模式判斷、當前狀態(tài)下的ISG功率需求分析、系統(tǒng)故障診斷,基于故障的ISG能量衰減控制和系統(tǒng)輸出預(yù)備。純電動轎車的主控制器的主要功能包括：驅(qū)動力矩控制、制動能量的優(yōu)化控制、整車的能量管理、CAN網(wǎng)絡(luò)的維護和管理、故障的診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)視等。某研究機構(gòu)開發(fā)的主控制器照片如圖2-9所示。（1）汽車驅(qū)動控制根據(jù)司機的駕駛要求、車輛狀態(tài)等狀況，經(jīng)分析和處理，向電機控制器發(fā)出指令，滿足駕駛工況要求。包括啟動、前進、倒退、回饋制動、故障檢測和處理等工況。（2）整車能量優(yōu)化管理通過對電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及其它車載能源動力系統(tǒng)（如空調(diào)）的協(xié)調(diào)和管理，以獲得最佳的能量利用率。（3）網(wǎng)絡(luò)管理整車控制器作為信息控制中心，負責組織信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理等功能，網(wǎng)絡(luò)故障診斷和處理。（4）回饋制動控制根據(jù)制動踏板和加速踏板信息、車輛行駛狀態(tài)信息、蓄電池狀態(tài)信息，向電機控制器發(fā)出制動指令，在不影響原車制動性能的前提下，回收部分能量。（5）故障診斷和處理連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進行故障診斷。存儲故障碼，供維修時查看。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(yīng)安全保護處理。對于不太嚴重的故障，能做到“跛行回家”。（6）車輛狀態(tài)監(jiān)測和顯示主控制器通過傳感器和CAN總線，檢測車輛狀態(tài)及其