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电动车整车综合能量管理技术

6.3.1组成、功能与开发整车控制器是电动汽车的关键部件，它基于人的操控指令、车速等整车的

状态信息以及各个组成部件的状态信息等，实施驾驶人的指令解析、依据制定的控制策略进行动力分配

控制、依据动力电池组等的能量状态进行能量管理、对各个组成部件进行信息监控和故障诊断等，并输

出合理的指令到电机、发动机以及动力耦合装置等，满足汽车的行驶要求。6.3.1.1整车控制器的组成整

车控制器硬件包括微处理器、电源及保护电路模块、CAN通信模块、A-D模块、I/O接口、调试模块等。

微处理器负责数据计算和存储，是整车控制器的大脑；电源及保护模块为微处理器提供稳定的12V或24V

电源，并在电源意外接错的情况下切断电路保护整车控制器的安全；CAN通信模块通过内嵌的CAN控

制器和外接的CAN收发器实现CAN网络通信；A-D模块采集负责加速和制动踏板等模拟信号的输入；

I/O接口负责接收钥匙、模式开关指令并实现继电器的开关控制；调试模块实现程序的更新和在线调试。

6.3.1.2整车控制器的功能整车控制器是控制系统的核心，承担了数据交换、安全管理和能量分配的任务。

根据重要程度和实现次序，将整车控制器功能划分为四层。1.数据交换管理层整车控制器要实时采集

驾驶人的操作信息和其他各个部件的工作状态信息，这是实现整车控制器其他功能的基础和前提。该层

接收CAN总线的信息，对直接馈入整车控制器的物理量进行采样处理，并且通过CAN发送控制命令，

通过I/O、和PWM等提供对显示单元、继电器等的驱动信号。2.安全故障管理层实车运行中，任何

部件都可能产生差错，从而可能导致器件损坏甚至危及车辆安全。控制器要能对汽车各种可能的故障进

行分析处理，这是保证汽车行驶安全的必备条件。对车辆而言，故障可能出现在任何地方，但对于整车

控制器而言，故障只体现在从第一层中继承的数据中。对继承的数据进行分析判断将是该层的主要工作

之一。在检测出故障后，该层会做出相应处理，在保证车辆足够安全性的条件下，给出部件可供使用的

工作范围，以便尽可能满足驾驶人的驾驶意图。3.驾驶人意图解释层驾驶人的所有与驱动驾驶相关的

操作信号都直接进入整车控制器，整车控制器对采集的驾驶人操作信息进行正确的分析处理，计算出驱

动系统的目标转矩和车辆的需求功率来实现驾驶人的意图。4.能量流管理层该层的主要工作是在多个

能量源之间进行需求功率分配，这是提高燃料电池汽车经济性的必要途径。6.3.1.3整车控制器的开发1.

开发模式在传统的控制单元开发流程中，通常采用串行开发模式，即首先根据应用需要，提出系统需

求并进行相应的功能定义，然后进行硬件设计，使用汇编语言或C语言进行面向硬件的代码编写，随后

完成软硬件和外部接口集成，最后对系统进行测试和标定。目前，研发工程师所面临的问题越来越复

杂，而开发时间却要求尽可能缩短。如果采用传统的开发方法，则在系统调试过程中发现的由于硬件电

路原因造成的问题就必须通过重新进行硬件设计来解决，然后再对软件做修改。这就使得控制系统参数

的修改必须花很长时间才能得到验证，导致开发周期过长，延误项目的正常进行。为了解决这一问题，

现在的ECU开发多采用V模式开发流程。软硬件技术的不断发展，为并行开发提供了强有力的工具。并

行开发流程包括从系统定义到系统标定的完整过程。先进软硬件工具的使用，使得开发的重点可以集中

到控制策略的构思，不必在程序编写、硬件调试上花费大量时间，从而可以大大加速实际控制单元ECU

的研究和开发。2.开发平台为了满足并行开发的要求，常借助于一定的开发平台，该开发平台应该具

有如下的一些功能:(1)整车及关键部件的实时前向仿真为了充分模拟被控对象的特性，平台的仿真过

程必须与汽车行驶时各部件的实际工作过程一致，并且其计算速度能够满足控制的需要。驾驶人模型作

为仿真的起点，由其感知系统和环境的各项参数并跟随给定的行驶工况，输出加速踏板和制动踏板信号，

仿真循环的数据流方向与实际系统的能量流动方向相同。前向仿真模型还应该可以集成硬件在环仿真

和驾驶人在环仿真，从而更真实地模拟系统运行状态和逻辑结构，方便整车控制器的开发和调试。