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关于电动汽车商业模式系统的理论思考

基金项目：国家科技支撑计划“我国电动汽车商业化模式的比较研究”（2011BAG02B12）。收稿日期：2011-05-23

作者简介：叶强（1975-），男，安徽合肥人，博士，高级工程师；研究方向:新能源汽车商业模式。

关于电动汽车商业模式系统的理论思考

叶

强，王贺武

（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京

100084）

The Study on the Business Model System of Electric Vehicles

Ye Qiang ，Wang Hewu

（State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy,Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）

Abstract:After more than two-year demonstration run of electric vehicles （EVs ）,how to further commercialize EVs in China is becoming the hot spot.But now the theories and the practice innovation of EVs business model are not matching.This paper presents the ideas of constructing the theoretical framework of EVs business model system from the angle of system theory.The paper analyzes the factors of business model of EVs,combined with the status of demonstration,and gives the roadmap of EVs commercialization in China using the battery EVs as the example.

Key words:Strategic emerging industries;The demonstration run of electric vehicles （EVs ）;Business model of EVs;The theoretical framework of system;The factors of business model;The roadmap of business model

摘要：在经历了两年多的示范运行之后，电动汽车如何进一步开展商业化推广越来越成为行业和社会

关注的焦点。可与此同时，在电动汽车商业模式的理论研究和实践创新方面还没有跟上。基于此，本文从系统论的角度提出了构建电动汽车商业模式系统理论框架的思路，并结合示范运行的情况，分析了电动汽车商业模式的影响因素，最后以纯电动汽车为例描绘了中国电动汽车商业化推广的分阶段路线图。关键词：电动汽车；商业模式；系统理论；影响因素；路线图中图分类号：F124.3

文献标识码：A

发展战略性新兴产业是我国加快转变经济增长方式、调整优化经济结构的重要战略部署。战略性新兴产业的发展不仅依赖于技术创新，实现商业模式的创新也很重要，虽然目前拥有的技术可能不是最先进的，可是借助于适当的商业模式，往往能够使产业和企业得到迅速的发展［1］。战略性新兴产业商业模式理论研究的前沿问题包括如何构建风险投资体系［2］、金融支持体系［3］以及评价指标体系［4］，等等。

作为七大战略性新兴产业之一的新能源汽车，

经过国家两个五年计划的精心培育和大力扶持逐渐发展起来，尤其是以插电式混合动力和纯电动为主的电动汽车，在历经了两年多示范运行的准备之后，面临着如何进一步开展商业化推广的课题。与此同时，我们在电动汽车商业模式的理论研究和实践创新方面却相对不足。基于此，本文首先从系统论的角度搭建起电动汽车商业模式的理论框架，接着结合示范运行的情况，分析了电动汽车商业模式的影响因素，最后提出了我国电动汽车商业推广的分阶段

路线图。

1电动汽车商业模式系统的理论框架电动汽车商业模式是一个系统概念，目前学术界还没有建立起明确的理论框架，现在的研究主要集中在从不同角度对电动汽车商业模式的具体形态进行对比分析［5-8］。电动汽车的商业模式涉及面很广泛，任何一种对具体路径的描述都是不全面的。借助于系统理论，我们给出下面的结构定义。

1.1商业模式的层次结构

电动汽车商业模式可抽象定义为一个复杂的多层次系统（见图1）。系统内包含各级政府主管部门、整车及关键零部件企业、基础设施运营商、电动汽车消费者等多方参与者。系统底层是制度层，包括资源分配制度、政策环境等，主要由政府主管部门构建；系统顶层即消费层，由众多电动汽车的消费者构成；系统中间层即企业层，包括产业链上的所有制造类企业和运营服务类企业；系统外围是消费环境，它是由多种因素共同作用的结果。系统内的信息流动和循环贯穿于顶层至底层，同时也存在于同一层次内部和多个层次之间，作为中间层的企业层具有双向承接信息并反馈的功能。不仅如此，系统内还有物流和资金流的流动，政府把补贴资金下拨给企业，企业则将产品交付消费者，同时从消费者那里获得利润。

构建电动汽车商业模式的目的就是要建设适合电动汽车发展的制度、环境以及在此基础上的系统各方协同工作模式，使系统达到帕累托最优状态，即系统的总体收益最大化，而不仅仅只是其中部分参与者获利而使其他参与者的利益受损。

按照符合客观发展规律的商业模式推动电动汽车的发展，可使多方获得共赢，有利于实现社会和谐。对于政府而言，推广电动汽车一方面是实现全社会节能减排目标的重要举措，另一方面也是推动产业转型升级的重要推手，政府的职能更多体现为构建公平有序的制度环境。对于消费者而言，驾乘电动汽车可以大大降低出行成本、减少排放，满足低碳出行的需求。对于企业而言，电动汽车代表了未来汽车产业的发展方向，大力推广电动汽车将有力提升自主汽车制造企业在整车及关键零部件（电池、电机、整车控制器、APU等）的研发制造水平，同时带动电动汽车基础设施建设运营的良性发展。

1.2商业模式的形成机理

电动汽车商业模式的最终形成是系统内各方博弈的结果。最初，由商业化的主导者提出一种商业化方案，由于该方案一般基于局部利益最大化的预期，在运行过程中必然会历经一个多方博弈的过程，经过不断的调整平衡，制度设计、资源配置逐渐向多方共赢的方向转化，最终达到一个平衡状态（即帕累托最优状态），从而为系统多数参与者所接受，此时形成的制度环境和工作模式将构成商业模式的核心内容。

在此过程中，自顶层（消费层）至底层（制度层）的信息反馈是必不可少的。当前，国家一些鼓励购买和使用电动汽车的优惠政策并不是直接作用于消费者，而是先惠及企业，再通过企业所提供产品的价格和服务体现出来，制度建设是否完备，政策环境是否公平公正，最终都将通过企业层映射到消费层得以体现。那么政策是否能达到预期的目的，还存在哪些问题亟待解决，则需要通过消费者信息在企业层的映射反馈到制度层为政府部门所了解，进而促成制度的完善和政策的修正。信息反馈的过程与制度环境的正向作用构成了一个闭环，有助于完善系统自我修正机制。因此，应至少完成一次自顶层至底层的信息闭环反馈，由此构成一个完整的全局信息循环，电动汽车商业模式系统才有可能稳定成型。

2电动汽车商业模式的影响因素根据层次结构理论，可把商业模式的影响因素相应地分为4大类，形成以政府制度为基础、消费环境为上层建筑、技术成熟度和服务便利度为支撑的结构（见图2）。

2.1政府的支持和角色定位

回顾近10年来我国电动汽车行业的发展，各级政府不遗余力地助推起到了决定性的作

图1电动汽车商业模式包含要素及形成机理示意图

图2电动汽车商业模式的影响因素与层次结构的对应关系图

用。电动汽车商业路径的选择往往带有浓厚的政府色彩，政府主管部门对商业模式的认识水平和偏好起到了很重要的导向作用，很多地方政府事实上也都扮演着主导者的角色。

电动汽车示范运行实际就是一种在政府主导下的特殊形式的商业模式。由地方政府各相关管理部门组成的领导小组制订规则统一协调，一般以整车企业作为运营主体，通过中央和地方政府的专项资金，引导企业资金和社会资金投向示范运营相关项目的建设、实施和发展，培育私人消费市场。截至2010年底，我国各示范城市参与示范推广的各类电动汽车已超过1万辆，示范运行里程超过2.3亿公里，累计载客90亿人次［9］。

当前这段时期，由于成本过高以及基础设施不完备，由政府主导电动汽车推广有其必要性，政府的任务就是千方百计的扩大市场需求。在实现大规模产业化后，政府的支持仍然不可或缺，但是扮演的角色定位应由之前的主导者转变为制度环境的建设者和消费环境的监督者（标准的制订就是其中一项很重要的职能），而把资源配置的任务更多的交由市场来主导。

2.2电动汽车技术的成熟度

商业模式描述的是企业获取利润的方式，以及能够持续优于竞争对手和获得竞争优势的途径，A-fuah等就把商业模式定义为能够创造比竞争对手更多利润的方法［10］，Weill［11］和Osterwalder［12］等也都把成本结构作为商业模式体系的重要因素之一。电动汽车的成本受其关键零部件技术成熟度的制约，解决产业化问题首先就要提高技术成熟度。

目前，电动汽车相关零部件技术及系统集成技术还不够成熟，导致整车成本居高不下，平均成本比同类型的燃油车至少高出一倍，而其中动力电池的成本几乎就要占到整车成本的一半以上。技术上的不成熟使得电动汽车与传统燃油汽车相比没有什么优势。以动力系统效率为例，“十一五”期间我国车用动力锂电池的能量密度基本可达到110~120Wh/kg［13］，而汽油的能量密度为1.3×104Wh/kg［14］，即使普通汽油机效率按20%计算，输出的能量密度也达到了2600Wh/kg。这意味着若要达到同样的技术指标，电动汽车的制造成本要高得多，根本不具备市场竞争力，必须依靠政府采购以及在公共服务领域的投放来逐步启动市场。

经济学家钱德勒指出，一种经济活动的增加是伴随着新技术的成熟和新兴市场的扩大而同时到来的，新技术为新产品的生产和转运提供了技术条件，新兴市场则为吸纳新产品提供了空间条件［15］。在现阶段，电动汽车关键技术还处于成长期，个人消费市场还未启动，因此，技术因素的影响力更大，当前电动汽车商业路径的选择更多地受制于技术的成熟度。

2.3电动汽车服务的便利性和经济性

一项高新技术产品的技术进步过程是循序渐进的，当短期内技术无法取得突破时，后市场服务的便利性和经济性便重要性凸显。由于商业模式特别重视顾客界面/关系［10-12］和商业渠道［11-12］的建设，在选择商业模式时，与电动汽车动力构型相匹配的充换电基础设施的建设和运营模式、售后服务网络的布局和服务模式以及使用阶段的费用水平等因素都必须考虑。

在我国目前开展的电动汽车示范运行中就暴露出运营服务领域的一些问题。比如，很多地方都跟风建设了一批充电站和充电桩，但是在建设数量和位置布局上并没有科学规划，导致有些充电桩闲置而有些则过于拥挤；私人购置电动汽车的售后服务网络基本还是空白，由于在动力构型和使用环节上有别于传统汽车，电动汽车并不能完全适用传统汽车4S店式的服务模式；此外，在电动汽车基础设施的运营模式和服务定价策略方面也没有做具体的探讨，当前一直实行的都是政府主导下的定价模式。

2.4消费者的认知水平和消费习惯

电动汽车的商业化最终要落实在终端消费者，商业化成功与否还要接受市场的检验。消费者对电动汽车的接受程度不仅与技术成熟度和服务便利性相关，而且还受到自身认知水平和消费习惯的影响，由于各地经济、社会发展水平存在不一致性，因此在选择商业模式时要充分考虑地域特色和消费特点。

据一项和示范运行有关的调查统计，只有三分之一的受调查者对新能源汽车有清晰的理解；差不多六成的受调查者能够接受的电动汽车的价格在5万～10万之间；不同年龄和性别的人对电动汽车的车速和续驶里程的要求也不同；更多的人愿意在家充电而不是在公共充电设备充电［9］。因此，在车型设计、动力系统构型匹配以及基础设施建设时就要充分考虑这些因素，这样构建出的商业模式才能在最大程度上为消费者所接受。

随着私人消费市场的逐步启动，消费者的认知水平和消费习惯对商业模式的影响将会逐渐显现，并通过市场信号传递给企业和政府。

3电动汽车商业模式的路线图

鉴于商业模式系统的复杂性，电动汽车的商业化推广必然是一个分阶段的过程。图3以纯电动汽车（主要包括以电池为动力源的乘用车、客车和专用车辆）为例，具体描述这个过程。图中的三条曲线分别刻画了电动汽车行业中制造商的平均成本和收益以及运营商的平均收益随时间变化的趋势，其中，A 点为制造商的盈亏平衡点，B点则表明此后电动汽车消费者对使用成本比购车成本更加敏感。

第I阶段为示范运行阶段，该阶段为商业化的准备阶段，特点是“政府为主导，补贴为核心”。在此阶段，受制于动力电池、驱动电机、电控系统等关键零部件的技术还不成熟，电动汽车市场仍处于培育期，行业整体处于亏损状态。此时，可考虑由政府牵头成立产业联盟，联合行业的上下游企业——

—整车企业、电池企业以及基础设施服务企业，以微车和客车为突破口，来推进共性技术平台的建立、技术标准的制定和产业链的协调发展，逐渐培育行业的自我造血机能；同时，充分发挥优惠政策和财政补贴的导向作用，并建立完善的风险投资机制，引导外部资本为行业发展输血。从而形成一个有利于行业发展的研发环境和产业化环境，培育一批成长型高技术企业。考虑到目前我国电动汽车产业基础和示范运行现状，这个过程可能会比较长，应做好五至十年的准备夯实基础。

第II阶段为商业化的过渡阶段，特点是“公共领域示范化，私人购车商业化”。在此阶段，主要包括动力电池单体性能、成组技术及能量管理技术等一系列核心技术将会逐渐取得突破，使得制造成本不断下降，而行业利润加速上升。此时，在公交、环卫、公务、邮政等服务领域的电动汽车推广仍会由政府主导，可考虑成立由政府控股、产业链上下游企业参股的股份公司进行独立经营，必要的时候辅之以少量的优惠政策和补贴；而在私人购车领域则可以完全实行市场化运作，整车制造商依托其强大的经销商网络和售后服务网络进行电动汽车的营销推广，从而逐渐主导商业模式。该阶段，消费者对购车成本比较敏感，政府应适时推出一些税收减免政策以刺激私人消费市场的发展，同时应鼓励整车及零部件制造企业尽快形成自己的核心竞争力，以降低制造成本。这个过程主要取决于相关技术何时能取得突破，而一旦突破电动汽车的商业化进程将加速。

第III阶段为大规模商业化阶段，特点是“市场为主导，企业为主体”。在此阶段，电动汽车技术进入成熟期，制造成本大幅下降，生产规模迅速扩张，行业利润则趋于稳定。与此同时，随着保有量的快速上升，维修保养、充换电、停车费、交通税费等使用成本将有望超越购车成本，成为影响消费者选择的显著因素。因此，基础设施运营服务公司可能会在该阶段的商业推广中发挥主导作用。对此，政府应考虑降低电动汽车在使用过程中的税费，同时不断完善电动汽车后市场的法规制度建设，规范市场发展，通过引入公平竞争机制来不断降低运营收费和提高服务质量，从而促进电动汽车行业的健康发展。

4小结

本文在我国电动汽车商业模式的系统框架和推广路径方面进行了理论研究。

电动汽车商业模式系统被认为是包含了政府、行业企业和消费者的多层次复杂巨系统，物流、资金流和信息流在各层次内部、层次之间以及层次与周

图3纯电动汽车商业推广的分阶段示意图

围环境之间双向流动。构建电动汽车商业模式的目的就是要建设适合电动汽车发展的制度、环境以及在此基础上的系统各方协同工作模式，从而使系统达到帕累托最优状态。这个复杂巨系统的影响因素毫无疑问也是非常庞大的，本文对应前述的层次理论将其分成制度、消费、技术和服务相应的四大类因素进行研究，其中，政府通过制度建设搭建起适合技术和服务发展的平台，从而促进个人消费市场的形成和发展，为最终进入大规模商业化做好准备。基于以上的系统分析，本文提出了分阶段的电动汽车商业推广路线图，分别对三个阶段的商业模式进行了情景分析，并对政府在不同时期应发挥的作用给出了建议。

最后，我们必须认清电动汽车的商品属性，它的使用价值要通过产品本身的技术先进性和稳定性体现出来，因此只有在核心技术取得突破的前提下，电动汽车的大规模商业化才可能真正到来。在此之前，为维持企业正常经营并增强其持续研发的能力，进行商业模式创新也是必要的。从这种意义上说，电动汽车商业模式的创新更像是种手段而非目的。

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（责任编辑张九庆

）

纯电动汽车整车控制器(TAC)

纯电动汽车整车控制器（TAC）项目介绍：纯电动汽车整车控制器对新能源汽车的动力性、安全性、经济性、操纵稳定性和舒适性等都有重要影响，它是新能源汽车上的一种关键装置。在车辆行驶过程中，整车控制器通过开关输入端口、模拟量转换模块、CAN总线等硬件线路采集路况信息、驾驶员意图、车辆状态、设备运行状态等参数，依托高速运行的 CPU和控制端口来执行预设的控制算法和管理策略，再将指令和信息等通过 CAN总线、开关输出端口等对动力系统的执行部件进行实时的、可靠的、科学的控制，以实现车辆的动力性、可靠性和经济性。其硬件结构框图如图一所示。

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性能指标: 1）工作环境温度：-30 C—+80C 2）相对湿度：5%~93% 3）海拔高度：不大于3000m 4）工作电压：18VDC —32VDC 5）防护等级：IP65 功能指标： 1）系统响应快，实时性高 2）采用双路 CAN总线（商用车 SAE J1939协议） 3）多路模拟量采样（采样精度10位）；2路模拟量输出（精度 12位）4）多路低/高端开关输出 5）多路I/O输入 6）关键信息存储 7）脉冲输入捕捉 8）低功耗，休眠唤醒功能该项目使用的INFINEON 的物料清单:

整车控制器(VMS, vehicle management Syetem ),即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。纯电动汽车整车控制器 (Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。整车控制器通过 CAN总线接口连接到整车的 CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计；BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定；电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。 CAN，全称为"Controller Area Network ”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。决策层控制单元是车辆智能化的关键，其收集车辆运行过程中的信息，并根据智能算法的决策向物理器件层控制单元发送命令；动力源控制单元负责调节动力源系统部件以满足决策层控制单元的命令要求；驱动/制动控制单元则调节双向变量电机和能耗制动系统实现车辆的各种工况，如驱动控制、防抱制动等。整车控制器功能需求：整车控制器在汽车行驶过程中执行多项任务，具体功能包括：(1)接收、处理驾驶员的驾驶

新能源与电动汽车课后习题

第一章能源概述 1.简述能源概念与定义。能量资源定义：自然界赋存的已经查明和推定的能够提供热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。能源是向自然界提供能量转化的物质；是整个世界发展和经济增长的最基本驱动力，是人类赖以生存的物质基础。 2.汽油车共有几个部位排放污染物？排出的污染物主要有哪些？答：三个曲轴箱、燃油供油系统和尾气管一氧化碳碳氢化合物氮氧化物等以及微粒污染物（颗粒污染物） 3.能源按来源分为哪三类？试举例说明。 (1)来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。除直接辐射外，并为风能、谁能、生物能和矿物能源等的产生提供基础；煤炭、石油、天然气等化石燃料 (2)地球本身蕴藏的能量。如原子能、地热能等 (3)地球和其他天体（月球）相互作用而产生的能量。如潮汐能 4.简述能源按基本形态分类情况 (1)一次能源：指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源；包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中水、石油和天然气是一次能源的核心，他们成为全球能源的基础。除此之外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及核能等可再生能源也包括在一次能源范围内 (2)二次能源：指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源例如：电力、煤气、汽油、柴油、焦炭等 5.按能源的性质分为哪几类？试简单说明燃料型能源：煤炭、石油、天然气、泥炭、木材非燃料型能源：水能、风能、地热能、海洋能

6.按能源使用类型分为哪几类？试说明常规能源：利用技术上成熟，使用比较普遍的能源，包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新型能源：新近利用或正在着手开发的能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及核燃料 7.以简图的形式给出能源的基本形态分类 8.试举出三个可再生能源并简述之。水能：风能：太阳能： 9. 2012 年6 月，国务院颁布【国发〔2012 〕22 号】文是？ “节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）” 10. 从环境保护（排放）和能源资源（燃料）的角度，谈谈你对发展某一类型汽车的看法。加快发展节能汽车与新能源汽车，特别是电动汽车，有利于减少汽车污染物的排放能够减轻环境污染，同时新能源的替代作用能够缓解人类面对能源枯竭的压力。第二章汽车概述见第五章和第六章

新能源汽车提升复习题(答案)

可编辑范本一、单项选择题 1、欧姆定律适合于（ B ） A、非线性电路 B、线性电路 C、任何电路 2、基尔霍夫定律包括（ B ）个定律。 A、1 B、2 C、3 3、支路电流法是以（ B ）为求解对象。 A、节点电压 B、支路电流 C、电路功率 4、用一个电动势和内阻串联表示的电源称为（ A ）。 A、电压源 B、电流源 C、受控源 5、用一个电激流和内阻并联表示的电源称为（ B ）。 A、电压源 B、电流源 C、受控源 6、恒流源可以等效为恒压源（ B ） A、正确 B、不正确 7、戴维南定理适用于（ A ） A、有源线性二端网络 B、非线性二端网络 C、任意二端网络 8、戴维南定理适合于求（ A ）条支路电流。 A、1 B、2 C、3 9、电位是指电路中某点与（ B ）之间的电压。 A、任意点 B、参考点 C、地 10、确定交流电有（ C ）要素。 A、1 B、2 C、3 11、在饱和区三极管（ B ）电流放大作用。

A、有 B、无 C、不一定有 12、在截止区三极管（ B ）电流放大作用。 A、有 B、无 C、不一定有 13、放大电路的静态是指（ B ）信号时的状态。 A、有 B、无 14、放大电路的动态是指（ A ）信号时的状态。 A、有 B、无可编辑范本15、一只三极管的β＝50，当AI B?10?时，集电极电流是（ B ）mA。 A、0．51mA B、0.5mA C、1mA 16、JK触发器具有（ C ）种逻辑功能。 A、2 B、3 C、4 17、由基本RS触发器组成的数码寄存器清零时，需在触发器（ B ). A、R端加一正脉冲； B、R端加一负脉冲； C、S端加一正脉冲； 18、在JK触发器中，当J＝0、K＝1时，触发器（ B ）。 A、置1 B、置0 C、状态不变 19、在D触发器中，当D＝1时，触发器（ A ）。 A、置1 B、置0 C、状态不变 20、编码器属于（ B ）逻辑电路。 A、时序 B、组合 C、触发器 21、触发器属于（ A ）逻辑电路。 A、时序 B、计数器 C、组合

纯电动汽车整车控制器的设计

纯电动汽车整车控制器的设计摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。一、整车控制系统分析与设计（一）整车控制系统分析复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。（二）整车控制系统设计复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。二、整车控制器硬件设计及软件设计

纯电动汽车整车控制器硬件电路开发与设计

纯电动汽车整车控制器硬件电路开发与设计摘要：纯电动汽车整车控制器作为纯电动汽车控制系统的核心部件，直接影响着整车的动力性、经济性和可靠性。关键词：纯电动汽车；整车控制器硬件；电路开发；设计引言：纯电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统，各子系统几乎都通过其控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，各系统还必须彼此协作，优化匹配。因此，必须要有一个整车控制器来管理协调电动汽车中的各个部件。整车控制器通过采集驾驶员的操作信息与汽车状态，进行分析与运算，通过 CAN 总线对网络信息进行管理和调度，并针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等。 1纯电动汽车电控系统组成及工作原理 1.1 电控系统组成纯电动汽车电控系统主要由整车控制器（VCU）、驱动电机及其控制器、动力电池及BMS、电转向助力及其控制器、电空压机及其控制器、DC/DC、操控面板等组成。 1.2 工作原理纯电动汽车以动力电池作为全车的动力源，为各个高压用电设备提供动力。其中：电空压机为整车提供气源；转向助力泵为整车提供转向助力；DC/DC将动力电池的高压电转化为低压电，提供给车载低压设备使用；整车控制器负责采集和处理信号，控制驱动电机工作，实现整车正常行驶与制动。 2 整车控制器的功能模块组成及工作原理 2.1 工作原理整车控制器（VCU）作为纯电动汽车的核心部件，通过读取和处理驾驶员的驾驶操作指令，与电机驱动系统、电池管理系统（BMS）及其它控制单元进行交互，使车辆按驾驶期望行驶。另外，还可动态监测系统故障，根据故障的紧急程度作出相应的保护，例如紧急情况下可切断高压系统以保证车辆行驶安全等。 2.2功能模块组成整车控制器主要由微控制器模块、电源模块、开关量输入和输出模块、模拟量输入和输出模块、频率量的输入和输出模块、CAN总线模块、存储模块等组成。 2.2.1 微控制器模块微控制器（MCU）是整车控制器的核心，它负责信号的采集和处理、逻辑运算以及控制的实现等。本文选用的是DSP芯片TMS320F28335，该芯片在性价比、功耗、运算能力、存储空间、CAN通讯方面等均有很好的表现，完全可以满足整车控制器的需要。微控制器模块主要包括：电源电路、时钟电路、复位电路、存储电路，JTAG接口电路等。1）电源电路：选用的是TPS767D301-Q1，该芯片是专业的汽车级芯片，其输入电压为2.7～10 V，一路输出固定电压3.3 V，另一路输出可调电压，每路最大输出电流为1 A [3] 。本文通过降压电路将24 V转换为5 V，再通过TPS767D301-Q1将5 V转为DSP芯片所需的3.3 V和1.9 V。2）时钟电路：TMS320F28335 时钟频率为150MHz，由外部时钟信号通过DSP内部的PLL倍频得到。3）复位电路：为方便调试，增加了复位按钮，当按下复位按钮后，会产生一个低电平脉冲输入到DSP的复位引脚中。4）JTAG接口电路： TMS320F28335通过JTAG接口与仿真器连接，实现DSP的在线编程和调试。

电动汽车-课后习题答案知识分享

电动汽车-课后习题答案

第一章 1.什么是电动车辆？有哪些特征？所谓电动车辆是指电能驱动电动机作为牵引或驱动行驶的车辆。特征：电动车辆既有完整的动力装置，又有司机控制室等驾驶和控制设备，同时还能留出空间用于客运；电动车辆还具有编组的灵活性和电工设备分配的机动性。 2.什么是电动汽车？目前分几类？电动汽车是电动车的一种，也是汽车的一种，即使之全部或者部分用电能驱动作为动力系统的汽车。分类：蓄电池电动汽车，混合动力汽车，燃料电池汽车 3.电动汽车主要有几部分组成？各部分作用是什么？电源供给系统：驱动系统：作用是在司机的控制下高效率地将蓄电池或者发动机能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。电动汽车管理系统： 4.电动汽车能实现“少排放”、“零排放”吗？为什么？以蓄电池、超级电容为动力的汽车没有排放物，可以实现零排放。以纯氢氧为燃料的汽车在运行中只生成水（H2O），不排放任何有害气体，能够实现有害气体零排放。以富氢气体为燃料的燃料电池，在富氢气体制取氢气的过程中，排出二氧化碳气体，但仅是内燃机排量的40%，燃料电池是以电化学原理发电，不经过内燃机燃烧过程的热能——机械能转换过程，几乎没有产生氮、硫氧化物的条件，所以对大气造成的危害甚少。作业题一．填空题 1.现代电动汽车发展主要有蓄电池电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车三种类型。 2.电动汽车除具有汽车属性外，结构上形成了电源供给系统、驱动系统、控制系统和能源管理系统。 3.电动汽车电源供给系统主要由储能装置、变换装置、电源馈电线路组成。二．判断题 1.电动汽车是指以电作为动力源的汽车（对） 2.混合动力电动汽车是指“有两种和两种以上的储能器，能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合电动汽车”。燃料电池+蓄电池组合形式应称为混合电动汽车。（错） 3.用太阳能电池作为动力源的汽车不属于电动汽车。（错） 4.燃料电池电动汽车可以实现零排放。（对） 5.电动汽车是以电为动力的，所以只要有电的地方都可以使用。（错）

纯电动汽车整车控制系统教案

课程单元教学设计任课教师：科目纯电动汽车整车控制系统检修授课班级：

一、知识一、任务导入假如你是北汽新能源4S店的一名车辆维修人员，需要对某待维修的车辆进行整车状态参数读取，请问你会正确使用故障诊断仪进行数据流读取吗? 二、容及过程设计教师活动 1、电动汽车整车控制系统的作用 1.1控制系统的基本概念控制系统一般包括传感器、控制器和执行元件。传感器采集信息并转换成电信号发送给控制器，控制器根据传感器的信息进行运算、处理和决策，并向执行元件发送控制指令以完成某项控制功能。 1.1.2北汽EV160纯电动汽车整车控制系统的组成北汽EV160纯电动汽车的整车控制系统结构如图所示，按照各部件的功能，可以将整车控制系统分为动力电池系统、充电系统、驱动电机系统、传动系统、电动助力转向系统、制动系统等。该车的主要高压部件，都集中在了汽车前机舱，如电机控制器、高压控制盒DC/DC变换器、车载充电机、驱动电机等。教师：引出话题教师：板书、展示、解说、提问提问、启发比喻多媒体展示、互动步骤教学容教师、学生活动教学方法与手段时间分配

二、技能一、技能训练项目及组织 2、实训组织 1）分两组，每次一组组，其他学生完成布置作业 2）实习、学习指导（教师分工（1）一位教师负责实训室进行操作示（2）另一位教师负责指导完成相关学习任务 3、使用设备教师：示演示

4、安全和纪律要求 1、穿好工作服、讲究仪容仪表 2、服从安排，遵守纪律，讲究秩序 3、不允许擅自乱动设备 5、学习评估按学校要求评估

电动汽车-课后习题答案

第一章 1. 什么是电动车辆？有哪些特征？所谓电动车辆是指电能驱动电动机作为牵引或驱动行驶的车辆。特征：电动车辆既有完整的动力装置，又有司机控制室等驾驶和控制设备，同时还能留出空间用于客运；电动车辆还具有编组的灵活性和电工设备分配的机动性。 2. 什么是电动汽车？目前分几类？电动汽车是电动车的一种，也是汽车的一种，即使之全部或者部分用电能驱动作为动力系统的汽车。分类：蓄电池电动汽车，混合动力汽车，燃料电池汽车 3. 电动汽车主要有几部分组成？各部分作用是什么？电源供给系统：驱动系统：作用是在司机的控制下高效率地将蓄电池或者发动机能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。电动汽车管理系统： 4. 电动汽车能实现“少排放”、“零排放”吗？为什么？以蓄电池、超级电容为动力的汽车没有排放物，可以实现零排放。以纯氢氧为燃料的汽车在运行中只生成水（H2O），不排放任何有害气体，能够实现有害气体零排放。以富氢气体为燃料的燃料电池，在富氢气体制取氢气的过程中，排出二氧化碳气体，但仅是内燃机排量的40%，燃料电池是以电化学原理发电，不经过内燃机燃烧过程的热能——机械能转换过程，几乎没有产生氮、硫氧化物的条件，所以对大气造成的危害甚少。作业题一．填空题 1. 现代电动汽车发展主要有蓄电池电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车三种类型。 2. 电动汽车除具有汽车属性外，结构上形成了电源供给系统、驱动系统、控制系统和能源管理系统。 3. 电动汽车电源供给系统主要由储能装置、变换装置、电源馈电线路组成。二．判断题 1. 电动汽车是指以电作为动力源的汽车（对） 2. 混合动力电动汽车是指“有两种和两种以上的储能器，能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合电动汽车”。燃料电池+蓄电池组合形式应称为混合电动汽车。（错） 3. 用太阳能电池作为动力源的汽车不属于电动汽车。（错） 4. 燃料电池电动汽车可以实现零排放。（对） 5. 电动汽车是以电为动力的，所以只要有电的地方都可以使用。（错）三．选择题 1. 电动汽车实现电能转换为机械能的装置是（发电机） 2. 内燃机发动机布置形式有前置、中置、后置，电动汽车电动机布置则（自由度较大） 3. 人们研发电动汽车时因为比内燃机汽车（对环境友好）四．简答题 1. 电动汽车为什么可以实现零排放或少排放？答案同复习思考题4 2. 为什么说研发电动汽车对节能具有战略意义和经济意义？

电动汽车控制系统设计设计

摘要在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展电动汽车，利用无污染的绿色能源，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。本课题以电动汽车他励电机控制器为例，以实现电动汽车的加、减速，起、制动等基本功能以及一些特殊情况下的处理。以开发出高可靠性、高性能指标、低成本并且具有自主知识产权的电动汽车电机驱动控制系统为目的。主要包括硬件电路板的设计，以及驱动系统的软件部分的仿真调试。在驱动系统硬件设计中，这里主控制芯片采用ATMEL公司的ATmega64芯片。功率模块采用多MOSFET并联的方 37

式，有效的节约了成本。电源模块采用基于UC3842的开关电源电路。选用IR 公司的IR2110作为驱动芯片，高端输出驱动电流可到1．9A，低端输出驱动电流可到2.3A，能够提供7个MOSFET并联时驱动电流。对于电流检测模块，本文没有采用电流传感器或者是康铜丝,而是采用了一种基于MOSFET管压降的电流检测电路，这种方式即节约了成本也保证了检测精度。驱动系统的软件设计中，主要实现的功能为：开关量的检测处理，故障检测，串口通讯，励磁、电枢控制，报警功能等。针对他励电机电动汽车的控制特性，提出了节能控制算法和最大转矩控制算法，用于提高电动汽车的续航里程和加速性能。他励直流电动机驱动系统能够很 37

好的运行在电动汽车上，性能可靠、结构简单，并且节约了成本，使电动汽车的性价比大大提高，有利于电动汽车的普及。关键词：电动汽车，ATmega64，他励直流电机，PID模糊控制 37

新能源汽车提升复习题答案

新能源汽车提升复习题答案文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

一、单项选择题 1、欧姆定律适合于（ B ） A、非线性电路 B、线性电路 C、任何电路 2、基尔霍夫定律包括（ B ）个定律。 A、1 B、2 C、3 3、支路电流法是以（ B ）为求解对象。 A、节点电压 B、支路电流 C、电路功率 4、用一个电动势和内阻串联表示的电源称为（ A ）。 A、电压源 B、电流源 C、受控源 5、用一个电激流和内阻并联表示的电源称为（ B ）。 A、电压源 B、电流源 C、受控源 6、恒流源可以等效为恒压源（ B ） A、正确 B、不正确 7、戴维南定理适用于（ A ） A、有源线性二端网络 B、非线性二端网络 C、任意二端网络 8、戴维南定理适合于求（ A ）条支路电流。 A、1 B、2 C、3 9、电位是指电路中某点与（ B ）之间的电压。 A、任意点 B、参考点 C、地 10、确定交流电有（ C ）要素。 A、1 B、2 C、3 11、在饱和区三极管（ B ）电流放大作用。

12、在截止区三极管（ B ）电流放大作用。 A 、有 B 、无 C 、不一定有 13、放大电路的静态是指（ B ）信号时的状态。 A 、有 B 、无 14、放大电路的动态是指（ A ）信号时的状态。 A 、有 B 、无 15、一只三极管的β＝50，当A I B μ10=时，集电极电流是（ B ）mA 。 A 、0．51mA B 、0.5mA C 、1mA 16、JK 触发器具有（ C ）种逻辑功能。 A 、2 B 、3 C 、4 17、由基本RS 触发器组成的数码寄存器清零时，需在触发器（ B ). A 、R 端加一正脉冲； B 、R 端加一负脉冲； C 、S 端加一正脉冲； 18、在JK 触发器中，当J ＝0、K ＝1时，触发器（ B ）。 A 、置1 B 、置0 C 、状态不变 19、在D 触发器中，当D ＝1时，触发器（ A ）。 A 、置1 B 、置0 C 、状态不变 20、编码器属于（ B ）逻辑电路。 A 、时序 B 、组合 C 、触发器 21、触发器属于（ A ）逻辑电路。 A 、时序 B 、计数器 C 、组合 22、一个异步三位二进制加法计数器，当第4个CP 脉冲过后，计数器状态变为（ B ）。

电动汽车用整车控制器总体设计方案

目次　 1 文档用途 (1) 2 阅读对象 (1) 3 整车控制系统设计 (1) 3.1 整车动力系统架构 (1) 3.2 整车控制系统结构 (2) 3.3 整车控制系统控制策略 (3) 4 整车控制器设计 (4) 5 整车控制器的硬件设计方案 (5) 5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5) 5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6) 6 整车控制器的软件设计方案 (7) 6.1 软件设计需要遵循的原则 (7) 6.2 软件程序基本要求说明 (7) 6.3 程序中需要标定的参数 (7) 7 整车控制器性能要求 (8)

整车控制系统总体设计方案　 1 文档用途　此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。 2 阅读对象　软件设计工程师硬件设计工程师产品测试工程师其他相关技术人员 3 整车控制系统设计　 3.1 整车动力系统架构　如图1所示，XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构，电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。车辆的能量存储系统为化学电池（磷酸铁锂电池组○8），电池组匹配电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态（State of Charge，简称SOC）等，电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。整车控制器○1（Vehicle Control Unit，简称VCU）通过CAN（Control Area Network）和其它控制器联接，用以交换数据和发送指令。该车采用外置充电机传导式充电，通过车载充电插头利用直流导线联接充电机○9，充电机接入电网。 ○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥 ○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座图1 整车动力系统架构简图

电动汽车整车控制器功能结构说明

新能源汽车整车控制器系统结构和功能说明书新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。新能源汽车控制系统硬件框架整车控制器电机控制器仪表ECU电池管理系统车载充电机MCU 外围电路信号调理电路功率驱动电路电源电路通讯电路

图1新能源汽车控制系统硬件框架一、整车控制器控制系统结构公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能。其结构原理如图2所示。电源模块 CAN 加速踏板传感器制动踏板传感器模拟量调理微控制器光电

新能源汽车复习题

复习题一、名词解释 1、电动汽车 2、再生回馈制动 3、电池比能量 4、混合动力汽车 5、燃料电池 6、充电倍率二、简答题 1、超级电容器在汽车中有哪些应用？ 2、电动汽车使用的动力电池可以分几类？ 3、电动汽车对动力电池的要求主要有哪些？ 4、混合动力电动汽车按结构分哪几类？画出结构图 5、SOC的定义和意义？ 6、简述飞轮电池的工作过程的三个阶段 7、目前电动汽车的关键技术有哪些？ 8、简述开关磁阻电机的工作原理。 9、简述混合动力汽车扭矩耦合技术，并举出两种扭矩耦合技术，画出其示意图。 10、简述并联式混合动力电动汽车的工作模式。 11、请说明质子交换膜燃料电池的三个关键问题 12、燃料电池汽车优、缺点是什么？ 13、什么是可变压缩比发动机技术？为什么要采用变压缩比？ 14、请列举出至少6种汽车节能技术。三、阐述分析题 1、阐述转速耦合的并联式混合动力电驱动系统的工作原理。转速特点：当任一元件转速一定，其他两元素转速代数和为定值，但其间的分配关系可任意改变，及转速解耦。两个动力源的动力也可以通过速度耦合方式耦合在一起进行传动，如图9所示速度耦合特性可以描述为ωout=k1ωin1+k2ωin2 T out=T in1/k1=T in2/k2其中k1 和k2 是与实际设计相关的常数典型的速度耦合器如图10、11所示，图中两种结构分别是带行星轮和带有浮动定子的电动机（也称为传动器）的耦合器行星轮是由太阳轮，齿圈和行星架三部分组成的速度就是通过耦合器中的太阳轮，齿圈以及行星齿轮的传动而输出的该常数和取决于齿轮的半径和齿数。

图10中，发动机通过离合器和变速器为太阳轮提供动力变速器用来改变发动机的转速转矩特性，以满足牵引力的需求电动传动器通过环形齿轮副提供动力锁1和2分别用于锁定太阳齿轮和环形齿轮，以满足不同操作模式的要求它可以实现：（1）混合动力驱动：锁1和锁2都打开，太阳齿轮和环形齿轮都可以自由旋转，发动机和电机同时提供正向的转速和扭矩（正转矩）到驱动车轮（2）发动机单独驱动：锁2将齿圈与车架锁定，而锁1打开，此时只有发动机提供动力驱动车轮（3）电机单独驱动：锁1将太阳轮与车架锁定（发动机被关闭或离合器张开）而锁2打开，此时只有电动机提供动力驱动车轮（4）再生制动：锁1在锁定（发动机被关闭或离合器脱开），电动机开始发电（负转矩），车辆的部分能量被电力系统吸收（5）发动机给电池充电：当控制器给电机以反向转速时，发动机即可给电池充电。带传动器的传动系统如图11所示，其结构与图10的类似锁1和2分别用于将定子与车架锁定和与转子锁定这种传动系统也可以实现上述所几种运行模式速度耦合混合动力传动系统的主要优点是，两个动力源的转速是分开的，因此，两个动力装置的速度可自由匹配 2、阐述纯电动汽车的结构组成。纯电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统等组成。车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。 21电力驱动系统纯电动汽车的电力驱动系统的构成简图如图4所示，主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。该系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。 22电源系统纯电动汽车的电源系统包括车载电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄电池充电。 23辅助系统纯电动汽车辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机及照明和除霜装置等。辅助动力源主要由辅助电源和DC/AC转换器组成，其功用是向动力转向系统、空调及其他辅助设备提供电力。 2.4控制系统 EV的控制系统主要是对动力蓄电池组的管理和对驱动电动机的控制。EV的控制系统的主要作用有：将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入至中央控制单

纯电动汽车整车控制器的设计

纯电动汽车整车控制器的设计发表时间：2019-07-05T11:27:03.790Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：王坚 [导读] 摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。（柳州五菱汽车工业有限公司广西柳州 545007）摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。一、整车控制系统分析与设计（一）整车控制系统分析复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。（二）整车控制系统设计复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。二、整车控制器硬件设计及软件设计（一）整车控制器结构设计整车控制器的硬件结构根据其基本的功能需求进行设计，如图1所示。支持芯片正常工作的微控制器最小系统是整车控制器的核心，基础的信号处理模块，CAN通信与串口通信组成的通信接口模块，以及LCD显示等其他模块分别作为它的各大功能模块。图1 整车控制器硬件结构图（二）整车控制器硬件设计从功能上可以把整车控制器分为6个模块。 1）微控制器模块：本设计选用美国德州仪器公司TI的数字信号处理芯片TMS320F2812为主控芯片，负责数据的运算及处理，控制方法的实现，是整车控制器的控制核心。此芯片运算速度快，控制精度高的特点基本满足了整车控制器的设计需求。TMS320F2812的最小系统主要由DSP主控芯片、晶振电路、电源电路以及复位电路组成。 2）辅助电源模块：由于整车控制器的控制系统中用到多种芯片，所以需要设计辅助电源电路为各个芯片提供电源，使其正常工作，因此输出电平有多种规格。采用芯片LM317、LM337可分别产生+5V和－5V的供电电压。 3）信号调理模块：输入整车控制器的踏板信号是1～4.2V模拟电压信号，TMS320F2812的12位16通道的A/D采样模块输入的信号范围为0～3.0V，因此需要对踏板输入的模拟电压信号进行相应的调理运算，以满足DSP的A/D采样电平要求。选用德州仪器的OPA4350轨至轨运算放大器，在输入级采用RC低通滤波电路与电压跟随电路以滤除干扰信号，减小输入的模拟信号失真。开关信号先经RC低通滤波电路滤除高频干扰，再作为电压比较器LM393的正端输入，电压比较器的负端输入接分压电路，将LM393的输出引脚外接光耦芯片，在起到电平转换作用的同时，进一步隔离干扰信号，提高信号的安全性与可靠性。 4）通讯模块：TMS320F2812具有一个eCAN模块，支持CAN2.0B协议，可以实现CAN网络的通讯，但是其仅作为CAN控制器使用。选用3.3V单电源供电运行的CAN发送接收器SN65HVD232D，其兼容TMS320F2812的引脚电平，用于数据速率高达1兆比特每秒（Mbps）的应

电动汽车能量回馈的整车控制(1)

2005005 电动汽车能量回馈的整车控制张　毅,杨　林,朱建新,冒晓建,卓　斌 (上海交通大学汽车电子研究所,上海　200030) [摘要]　以4种典型循环工况为例对电动汽车进行能量分析,设计了基于常规汽车制动系统的整车能量回馈控制方式,研究了控制策略,完成了车辆道路试验与标定优化。试验表明,整车能量回馈控制方式与控制策略安全、可靠,且柔顺性良好;利用能量回馈技术,蓄电池能量消耗可减少10%,能有效延长电动汽车的一次充电续驶里程。关键词:电动汽车,能量回馈,控制策略 The Control Strategy of Energy Regeneration for Electric Vehicle Zhang Yi,Yang Lin,Zhu Jianxin,Mao Xiaojian&Zhuo Bin Instit ute of A utomotive Elect ronic Technology,S hanghai Jiaotong U niversity,S hanghai200030 [Abstract]　The energy consumption in four typical vehicle testing cycles(FTP,HWEFT,ECE2EUDC and J P1015)is analyzed for EV.Based on the traditional vehicle braking system,a new regenerative braking scheme and its control strategy are designed.The road testing,calibration and optimization are performed.T est results show that the control scheme and strategy is safe,https://www.wendangku.net/doc/1a10133074.html,ing the regenerating scheme,the energy consumption of battery can re2 duce by10percent and the driving range of EV in one charge can increase effectively. K eyw ords:Electric vehicle,E nergy regeneration,Control strategy 原稿收到日期为2003年12月29日,修改稿收到日期为2004年3月8日。 1　前言电动汽车采用了新型的汽车动力,如何充分提高车辆行驶能量效率,进而延长车辆续驶里程,是电动汽车需要解决的一个关键问题。能量回馈是解决该问题的主要技术措施。能量回馈包括车辆制动能量回馈与车辆滑行能量回馈两种。此时,驱动电机按发电机运行,将车辆行驶动能转化为电能,可以起到3个作用:辅助制动;回收能量给动力蓄电池充电,从而延长车辆续驶里程;在车辆有供热需求时,直接利用这部分电能供热取暖。能量回馈制动与电动汽车其它电气制动方式 (主要有能耗制动、反接制动[1])比较,无须改变系统硬件结构,回馈电流可柔性控制,可使制动效果与能量回收效果综合最佳。因此,能量回馈是最适合电动汽车的电气制动方式,其关键是能量回馈的过程控制。电动汽车的能量回馈控制由整车控制与电机控制交互作用而实现,作者在电动汽车制动能量分析的基础上,设计一种能量回馈的整车控制方式, 并进行相应控制策略的研究。 2　制动能量分析为了进行电动汽车能量回馈控制,需首先探明其在各种用途中的制动能量回馈潜力。作者分别以美国F TP工况、高速公路HFET工况、欧洲城市循环ECE2EUDC工况和日本J P10154种循环工况为例,进行制动能量的分析。 4种循环工况的驱动与制动能量如图1所示, 可见在这4种循环工况中,制动能量都占了不小的比例,其中J P1015工况为2517%,ECE2EUDC工况为18%,HFET工况为6%,F TP为25%。回馈能量还与制动方式和回馈系统各环节的效率因子有关[2]。电动汽车的制动方式包括:电气制2005年(第27卷)第1期汽　车　工　程 Automotive Engineering 2005(Vol.27)No.1

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