基于MPC555的混合动力电动汽车整车控制器硬件系统设计——EQ7200HEV

2005004

基于MPC555的混合动力电动汽车

整车控制器硬件系统设计

3

潘　凯,张俊智,甘海云,李雅博,朱海涛

(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京　100084)

[摘要]　介绍了一种基于32位MPC555微控制器的并联式混合动力电动汽车整车控制器(HCU )硬件系统的设计。阐述了几个重要模块的电路原理和系统的电磁兼容性设计方法。给出了利用硬件在环仿真测试和发动机台架试验进行硬件系统功能验证的结果。试验证明,所开发的HCU 工作可靠、能够实现目标控制功能。

关键词:混合动力电动汽车,动力总成,硬件系统,电磁兼容

Hardware Design of Vehicle Control Unit for Hybrid Electric Vehicle Based on MPC555

Pan K ai ,Zhang Junzhi ,G an H aiyun ,Li Yabo &Zhu H aitao

Tsi nghua U niversity ,State Key L aboratory of A utomotive S af ety and Energy ,Beiji ng 100084

[Abstract]　The hardware design of vehicle control unit for a parallel hybrid electric vehicle based on a 322

bit micro 2controller MPC555is presented.The method of electro 2magnetic compatibility design for the system and its major modules is discussed.A hardware 2in 2the 2loop simulation is performed and verified by engine bench test.The results proved that the developed hardware system is reliable and can fulfill the objective control func 2tion.

K eyw ords :H ybrid electric vehicle ,Pow ertrain ,H ardw are system ,Electro 2magnetic compatibility

3国家863计划电动汽车重大专项资助项目(2003AA501212)。

原稿收到日期为2003年12月17日,修改稿收到日期为2004年3月11日。1　前言

具有高精度、高速度、高可靠性的混合动力电动汽车整车控制器(HCU ,hybrid electric vehicle con 2trol unit )是实现HEV 整车控制的基础。微控制器(MCU ,micro 2controller unit )作为电控单元(ECU )的核心,其功能日趋复杂化,嵌入式、高精度的高速MCU 开始得到广泛应用,32位MCU 已成为汽车

动力系统的发展趋势。Motorola 公司于1996年推出的具有32位浮点运算内核的PowerPC500(MPC500)系列MCU ,代表了汽车电子的发展趋势,在近几年被广泛应用到了BMW 、Ford 、GM 等汽车公司的发动机和动力传输控制系统中。

2　并联式HEV 及其控制系统简介

并联式HEV 的动力源有两个(图1):

一个是发

动机,另一个是蓄电池和电动机,二者之间通过转矩合成装置相连。根据不同的汽车行驶工况,动力总

2005年(第27卷)第1期 汽　车　工　程

Automotive Engineering

2005(Vol.27)No.1

成可以采取发动机、电动机单独驱动或联合驱动模式,以获得最佳燃油经济性、减小排气污染。为达到这一目的,需要建立一套高效而可靠的控制系统。如图2所示,并联式HEV 控制系统由HCU 和各部件ECU 组成(包括发动机、电动机、电池、AM T 、ABS 、动力转向以及智能仪表等各部件的控制系统),各ECU 之间通过CAN 总线通信。HCU 是控

制系统的枢纽,它要通过CAN 通信或直通方式接

收来自不同ECU 的信号并按照一定的控制策略发送控制信号,以完成HEV 不同工作状态的切换和切换过程的协调控制

。

作者基于MPC555MCU ,为并联式HEV 设计出了一款HCU 。

3　HCU 硬件系统设计

311　设计目标分析

作为硬件设计,首先要满足整车控制的功能性需求;其次要考虑系统的工程化特点,使HCU 具有较高可靠性、满足汽车运行环境;第三,系统要具有可调试性,容易发现错误和不足,便于进一步改进。此外,要兼顾系统的标准化和平台化设计,使HCU 能够与不同的HEV 控制系统兼容。HCU 硬件系统应具有以下特点。

(1)功能性　采用32位嵌入式MPC555微控制器,满足运算量大、实时性高的系统程序运行需求;可以处理从传感器接收的各种信号,并能向执行器输出具有足够的驱动能力的各类控制信号;具有电控节气门控制功能和一定的AM T 控制能力;具有CAN 总线接口,以实现与动力总成不同ECU 间的信号共享和控制信号的总线方式传送;具有诊断接口,可以对动力总成进行故障诊断。

(2)工程性　MCU 具有高度的灵活性和可靠性,可以在高速移动、苛刻的汽车运行环境下工作;具有较大容量的SRAM ,方便程序调试和控制参数的在线标定,满足实时内核对静态随机存储器的容

量要求;具有较强的抗干扰能力,电磁兼容性满足国家及行业标准;控制器温度范围和尺寸满足车用要求。

(3)可调试性　设置BDM 调试接口,预留重要信号的测试点,对MCU 启动配置和复位操作进行冗余设计。

(4)平台化　电路功能模块化,具有标准连接器接口,支持CAN210B 通信协议。312　硬件接口的模块化设计31211　总体方案

HCU 是一个多输入多输出的非线性系统,待处理的信号较多、电路结构较为复杂,但是电路功能相对独立、可以清晰地划分为不同的单元,从而实现电路的模块化设计。电路的模块化设计可以降低设计难度、缩短研发周期,同时有利于优化PCB 布局、提高系统抗干扰能力,也便于软件的模块化设计。在功能分析的基础上,将HCU 硬件电路划分为以下模块。

(1)电源管理模块　将+12V 蓄电池电源转换为+5V 和+313V ,为MCU 和各电路模块提供工作电源。

(2)MCU 配置模块　MCU 正常工作的基本维护电路,包括时钟配置、启动配置、复位以及SRAM 扩展等电路。

(3)SCI 串行通信模块　符合RS232通信标准,提供软件调试、数据标定的通信接口。(4)CAN 通信模块　符合CAN210B 通信协议,提供HCU 与各ECU 间的CAN 通信接口以及用于CCP 标定系统。

(5)模拟量信号调理电路(A I 模块)　接收来自各传感器或ECU 的模拟量信号,并进行调理。(6)输入数字量信号调理电路(DI 模块)　接收来自各传感器或ECU 的数字量信号,并进行调理。(7)输入脉冲信号调理电路(PI 模块)　接收来自传感器的转速信号,并进行调理。

(8)输出数字量信号隔离与驱动模块(DO 模块)　向执行器输出具有一定驱动能力的数字量信号。

(9)节气门H 桥驱动模块　H 桥驱动电路,输

出驱动节气门的PWM 信号。

HCU 硬件系统总体方案如图3所示[1],由图中可看到各电路模块应用MCU 内部资源的情况。

下面详细介绍几个重要电路模块的设计原理。

?

12?2005年(第27卷)第1期 汽　车　工　程

31212　电源管理模块

HCU的工作电压为+5V和+313V,而其输入电源为车载+12V蓄电池,电源管理模块要具有电压转换功能;同时,输入电源是噪声的重要来源,电源管理模块要能隔离干扰、保持电压稳定。

电源管理模块电路包括+12V到+5V和+5V 到+313V两个电压转换电路,两个电路都采用了智能集成电路芯片。其中+12V到+5V电压转换通过一个降压转换器来实现,该芯片的内部结构保证反馈端SENSE具有+2142V稳定参考电压,选择合适的电阻值就可在输出端VSW得到理想的输出电压。该芯片具有较高的开关频率,可满足高速瞬态响应并具有良好的回路稳定性,能够承受蓄电池较高的电压波动。得到的+5V电压经过一个低功耗三态整流稳压器后得到+313V电压。电路中,+ 12V二级管起反接保护作用,稳压管起稳压作用、可防止输入电压过高,钽电容可有效地滤除电源噪声。

输入电源经过电源管理模块后得到了稳定而可靠的需求电压。

31213　CAN通信模块

HEV各控制系统之间依靠CAN总线通信, HCU是其中一个非常重要的节点单元。由于MPC555片内集成了两个CAN210B总线控制器模块(TouCAN),所以HCU的CAN通信模块不需要添加片外CAN控制器、电路设计较为简单。

CAN通信接口采用Philips的PCA82C250作为CAN收发器,该芯片适合汽车中的高速应用(高达1M baud),可以对总线提供不同的发送能力和对CAN控制器提供不同的接收能力,它符合CAN210标准,完全与“ISO11898”标准兼容。PCA82C250可以承受汽车环境中可能产生的高瞬变电压,具有总线保护瞬变、对电池和地的短路保护、热保护等功能,抗电磁干扰能力强,是专为汽车电子环境设计的芯片。

为了保护系统电路、提高抗干扰能力,在MCU 与CAN收发器之间采用了高速光隔器件4N25,可以消除CAN总线网络对系统的影响。

31214　电控节气门H桥驱动电路

电控节气门的开度控制是HCU要实现的重要功能之一,其控制策略采用文献[2]中研究的方法,由MCU产生两路PWM信号来控制电控节气门的直流驱动电机。MCU直接输出的PWM信号电流仅为几mA,必须通过搭建H桥驱动电路来提高其驱动能力。

该电路主芯片采用了Motorola的MC33186,它是一个H桥驱动集成电路,该芯片具有40V瞬时过电压保护、过热保护、短路保护和欠压禁用等功能,直流电流负载达到5A、工作频率可达20kHz,具有诊断输出功能,能够满足ETC驱动电机大电流、高开关频率的要求。

313　电磁兼容性设计

在汽车电子环境中,HCU会面临来自多方面的干扰,包括电源噪声、各种功率执行器产生的瞬变脉冲电压、电磁波信号发射等,这对系统的可靠性会产生非常不利的影响。为了提高控制系统的工作可靠性和耐久性,就必须在硬件系统设计阶段采取相应的措施以提高其抗干扰能力。电磁兼容性已成为汽车电子控制系统设计中越来越得到重视的一个问题。

HCU硬件系统对电磁兼容性做了全面考虑,在不同的设计阶段采取了相应的抗干扰措施[3,4]。

(1)设计安全可靠的电源管理模块　智能电源芯片的使用,以及防反接、稳压、电容滤波及解耦等措施可有效抑制外界电磁干扰,提高电源可靠性。

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2

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?汽　车　工　程 2005年(第27卷)第1期

(2)进行信号调理　通过RC滤波、电容滤波、稳压管稳压等电路,对进出HCU的I/O信号进行滤波及稳压调理,滤除信号噪声。

(3)集成电路芯片电源解耦　对集成电路,在芯片的电源和地引脚之间并接大容量钽电容和小容量非电解电容,以去除输入电源耦合噪声,减小干扰。

(4)合理的PCB布局和模块隔离　模拟电路、数字电路以及大功率驱动电路等电路模块互相独立并隔离,避免相互干扰;HCU的PCB设计采用6层制板工艺,留有独立的电源平面和地平面;并根据不同的电源和地类型将电源平面和地平面进行分割,采用多点接地。

采取以上措施后,HCU硬件单元获得了良好的抗干扰性能,已经通过符合G B/T17619—1998标准的电磁兼容检测试验。

4　硬件系统功能验证

411　实验室硬件功能测试

首先对HCU进行了实验室环境的硬件功能调试,调试内容包括:

(1)上电后,电源管理模块电压转换结果;

(2)编制简单程序,测试MCU启动、复位以及基本运行情况;

(3)编制MCU的底层驱动程序(包括AD模块,TPU3模块PWM功能、频率测量功能,M IOS模块PWM功能、I/O功能,M GPIO模块以及PIT中断功能),测试各模块的信号质量;

(4)利用Windows超级终端和SCI驱动程序,测试SCI串行通信。

调试结果表明:MCU各个通道可以正常工作, HCU通过了实验室环境的测试。

412　硬件在环仿真测试

在dSPACE实时硬件平台中建立HEV仿真模型,包括:整车动力学模型、各部件及其控制器模型、通信信号处理模型等。利用此硬件在环仿真系统(HIL S)对HCU进行信号通信测试和控制功能测试,测试过程如图4所示。

　HCU　→信号转接板→dSPACE硬件平台→监控计算机

图4　HIL S测试示意图

对通信信号的测试结果显示,HEV仿真模型与实际HCU之间的信号能够正常通信且通信完全符合信号通信协议;对HCU的控制功能测试包括纯电机起步、ISG启动发动机、固定挡位发动机单独驱动、固定挡位混合驱动、行车充电、制动能量回馈和起步急加速等。

测试结果表明:设计的HCU硬件系统能够正常工作,具有良好的响应特性,可以完成目标控制功能并实现目标控制策略。

413　发动机台架试验

在通过实验室环境测试和硬件在环仿真测试之后,HCU与各部件ECU(包括发动机ECU、电机ECU、电池管理系统、仪表ECU等)在发动机台架上实现了整个并联式HEV动力总成的联合试验。

试验内容包括:

(1)ISG启动发动机试验;

(2)蓄电池供电,电动机单独驱动试验;

(3)发动机单独驱动,发电机为蓄电池充电试验;

(4)发动机单独驱动,ISG对蓄电池充电试验;

(5)电机单独驱动,发动机驱动ISG对蓄电池充电试验;

(6)发动机和电机联合驱动试验;

(7)制动能量回收试验。

试验结果表明:HCU与各部件ECU之间可以实现正常的CAN通信;HCU能够实现对电控节气门的控制;HCU响应速度快、实时性强,可以较好地实现动力总成控制策略以及控制参数的标定。

另外,在发动机台架试验中,电机、蓄电池和配电系统运行时的强电高达300～400V,电池充放电过程中产生的交变电流也有数十安培,HCU能够在这样恶劣的电磁环境中长期稳定地运行,说明它具有良好的电磁兼容性。

5　结论

具有高性能、高可靠性的HCU是实现HEV控制的基本保障。文中的硬件设计兼顾功能性和工程性,HCU具有良好的电磁兼容性;模块化设计方法降低了成本、缩短了研发周期,有利于硬件设计的标准化、系列化,为HCU的平台化设计打下了基础; HIL S测试和台架试验表明HCU硬件系统满足混合动力系统要求,并为实车试验做好了前期准备。

(下转第27页)

下的车速对比。图6为制动距离比较,图7、图8分别为车辆加速度比较与加速度变化率比较。

图6　

制动距离比较由图5、图6可见,在能量回馈辅助制动力矩的作用下,制动时间减少了17%,

制动距离缩短了22%。

从图7、图8可见,能量回馈辅助制动力矩作用后,

车辆加速度及其变化率的变化过程均与原车制动系统(即无制动能量回馈)相似,说明两者的制动感觉、驾驶柔顺性相近,车速不会出现突变(图5),采用图2控制策略,制动能量回馈力矩的加入没有影响制动过程的柔顺性

。

图7　

加速度变化趋势图8　加速度变化率的趋势图9　工况循环后电池电量图9是能量回馈控制

对蓄电池能量消耗的比较。试验在采用能量回馈策略前后,样车分别按欧洲城市循环ECE 2EUDC

工况连续运行3个循环,

试验前蓄电池的S OC 均为100%。可见,采用能量回馈控制策略,可使蓄电池S OC 少消耗3%,蓄电池能量消耗可相对减少10%,证明能量回馈的控制是成功而有效的。

6　结论

(1)文中设计了基于常规汽车制动系统的能量

回馈控制方式,该方式已成功地运用于国家科技部“863”计划中开发的纯电动轿车上。

(2)实车试验证明,提出的能量回馈控制策略是成功且安全可靠的,车辆驾驶柔顺性较好。

(3)利用能量回馈技术,纯电动轿车按城市循环工况运行,能有效延长车辆一次充电的续驶里程。

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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

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

电动汽车电机控制器

电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。 3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。

4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。

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

电动汽车驱动控制系统设计.

电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制

ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control

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/6511610685.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

电动汽车整车控制系统介绍

电动汽车整车控制系统介绍 本文主要探讨纯电动汽车整车控制系统功能及研发流程。根据用途,整个电气系统可分为动力系统、能源系统、底盘电子控制系统、照明指示系统、仪表显示系统、辅助系统、整车综合控制系统、空调系统和舒适性安全系统等子系统。其中很多功能模块都需要和整车综合控制系统相关。整车电气系统列出如表1所示。 整车综合控制系统根据驾驶员的操作指示(油门、刹车等),综合汽车当前的状态解释出驾驶员的意图,并根据各个单元的当前状态作出最优协调控制。 1 整车控制器系统配置 整车控制器与整车其他电气系统连接如图1所示。整车控制器通过CAN总线与电池ECU、电机ECU、电源分配ECU、ABS系统、中控门锁、仪表显示系统连接。与其余的电气系统通过IO端口连接(也可使用CAN通讯)。下面分别对各电气单元的功能要求分别叙述。 1.1 动力系统提供整车的动力输出,其核心是驱动电机和电机驱动ECU 电机驱动ECU通过CAN总线与整车综合控制器通讯。应能提供电机转速、转矩、功率、电压、电流、水温、工作模式等参数。并应该能接受整车控制器发来的控制命令。 1.2 能源系统包括电池、电池管理单元和电源分配系统 与整车控制器通讯的有电池管理ECU和电源分配ECU。 电池管理ECU对电池进行充放电管理及保护。它应能提供电池组总电压、电流、单体电池电压、温度、剩余电量、电池健康状态、故障类型等信息。 电源分配ECU应能提供各个子电源的电压、电流和工作温度以及故障类型等信息。 1.3 ABS系统应能提供各个车轮的转速、液压系统状态、各个制

动阀的状态以及自身的工作状态等信息 1.4 中控门锁,应提供各车门状态等信息 1.5 仪表显示系统,应向整车控制系统提供所显示信息的全部内容 1.6 照明指示系统,可以通过CAN总线来控制,也可以通过IO来指示照明指示系统的运行状态 1.7 转向助力、制动助力、变速箱需提供档位位置、液压压力、工作状态等信息 可以是简单的开关量也可以用CAN总线通讯。 1.8 驾驶员的油门踏板和制动踏板经信号调理后接入到整车控制器内 2 整车控制器详细功能 纯电动汽车的整车控制器的主要功能包括:汽车驱动控制、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、行车记录等。整车控制器功能框图如图2所示。整车控制器通过CAN总线和IO端口来获得如加速踏板开度、电池SOC、车速等信息,并根据这些信息输出不同的控制动作。 下面分别介绍各部分实现的具体功能。 2.1 汽车驱动控制 根据司机的驾驶要求、车辆状态等状况,经分析和处理,向电机控制器发出指令,满足驾驶工况要求。包括启动、前进、倒退、回馈制动、故障检测和处理等工况。 2.2 整车能量优化管理 通过对电动汽车的电机驱动系统、电池管理系统、传动系统以及其它车载能源动力系统(如空调)的协调和管理,以获得最佳的能量利用率。 2.3 网络管理 整车控制器作为信息控制中心,负责组织信息传输,网络状态监控,网络节点管理等功能,网络故障诊断和处理。

新能源电动汽车电驱动系统

新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器

电动汽车控制系统毕业设计

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

目录 摘要 (1) 第一章绪论 1.1纯电动汽车在国内的发展状况 (3) 1.2 国外电动汽车发展现状 (3) 1.3 本课题的任务和主要工作 (4) 第二章他励电动机的控制理论基础 2．1他励直流电动机的调速与制动 (5) 2．1．1直流电动机电枢电动势和电磁转矩 (5) 2．1．2 他励直流电动机的机械特性 (6) 第三章系统的硬件设计 3．1系统硬件的整体设计方案 (10) 3．2主控制器MCU的介绍 (10) 3．2．1 MCU的选择 (10) 3．2．2 ATmega64的特性与内部结构 (11) 3．3开关电源模块 (12) 3．4电流检测模块 (13) 3．5驱动电路的设计 (16) 3．6电压检测电路 (17) 3．7温度检测电路 (18) 3．8加减速踏板信号检测电路 (19) 3．9 开关量输入信号 (20) 3．10蜂鸣器报警电路 (20) 3．11通讯模块电路设计 (21) 3．12硬件抗干扰的设计 (22) 3．13本章小结 (23) 第四章系统的软件设计 4.1 电动汽车的控制策略研

几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势

几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势 2012年1月30日 电动汽车用永磁同步电机的发展分析 彭海涛，何志伟，余海阔 (华南理工夫学电力学院，广州510640) 摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用 中圈分类号：TM351, TM341 文献标志码：A 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04 O引言 电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。 随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。 1电动汽车用电动机及驱动系统比较 电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁电动机(PM)、开关磁阻电动机(SRM)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。 1.1直流电动机驱动系统 在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产

电动汽车电机及控制器性能测试系统

电动汽车电机及控制器性能测试系统 1 电机驱动系统的作用 电机驱动系统是电动汽车的核心，它与整车动力性能的好坏密切相关，是电动汽车关键技术之一。电机驱动系统由电动机和驱动控制器两部分组成。电动机是一种将电能转变为机械能的装置，为满足整车动力性能的需求，要求其具有瞬时功率大、过载能力强、加速性能好、使用寿命长、调速范围广、减速时实现再生制动能量回馈、效率高、可靠性高等特点。驱动控制器是将电池的电量转变为适于电动机运行的另一种电能变换控制装置。通过这种变换和控制使电动机处于最佳工作状态，以满足电动汽车实际行驶工况的需要，驱动控制器要求结构简单、控制精度高、动态响应好、系统高可靠、成本低。驱动电机及其控制器的性能好坏直接决定车辆的品质好坏，所以在试验室中正确地进行试验是必要的。 2 电机控制器性能测试设备 2.1 实验设备目前常用的测功机主要有直流电力测功机、交流电力测功机、电涡流测功机和水力测功机。直流电力测功机：由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支承。它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。转轴上的转矩可以由定子上量测。与直流电机类似，直流测功机调速性能好，控制简单，但由于换向器的原因，不适合高速运行，而且大功率的测功机相对于其他类型，体积较大。不适用于动力电机测试。交流电力测功机：由 1 台三相交流电动机和测

力计、测速发电机组成。它的测功原理与直流测功机相同，但不存在换向问题，结构简单，可靠性高。目前交流测功机在动、静态性能上已经得到了很大提高。电力测功机既可以进行电动性能测试，也可以进行馈电性能的测试。 2.2 测试方法 通过安装夹具及联轴器将被测电机与测功机连接，适当调整使轴与轴的对中度符合试验要求，对个别超高速电机，为防止试验过程中因为轴振动或对中不够精确引起轴承发热失效或者损坏电机的情况，可以考虑在适当位置安装振动传感器及温度传感器，对试验过程中局部情况实时监测，一旦有异常立即停止。针对标准的要求，试验时测试额定及峰值负载下的转速，转矩和效率特性，以及额定负载下的馈馈电特性。温升试验也是在台架上进行，分别测量电机绕组的温升和控制器的温升。电机和控制器都配备有散热系统，或水冷或风冷。电机及控制器从冷机状态下启动开始工作，温度会随之慢慢增加，在固定负载的情况下，温度最终会趋于稳定，这段时间内温度的变化量就是温升值。标准中有3种方法：电阻法、埋置检温计（ETD法和温度计法。试验电机不宜拆开。因此选用电阻法比较适合，通过比较试验前后环境温度、冷却水温度以及绕组直流电阻的变化来计算电机不同工况下的温升值。控制器的温升通过温度计即可测量。温升值根据不同产品的工作制要求进行测试。用在不同类型系统上的电机应选用不同的工作制，比如纯电动汽车，串联式、并联式以及混联式混合动力汽车，PLUG-IN混合动力汽车等不同类型的应用。在该项目中，标准里除了对温升值的要求外，对试验过程中电

纯电动汽车整车控制器技术要求

附录C：技术标准审批单 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司 技术标准审批单 Q/KJC-B-0001-.2014-01 2015年12月2日 注：此表由起草单位会签完毕后，反馈到整车开发部存档。

Q/KJC 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司企业标准 代号Q/KJC-C-0004-2015 纯电动汽车整车控制器技术要求 2015-12-5发布2016-1-1实施重庆科鑫三佳车辆技术有限公司发布

目次 前言 (4) 1、范围 (5) 2、规范性引用文件 (5) 3、术语 (6) 4、引脚定义 (6) 5、故障代码表 (7) 6、技术要求 (12) 7、试验方法 (15) 8、标志、包装、运输及储存 (20)

前言 本标准规定了重庆科鑫三佳车辆技术有限公司研发的纯电动汽车用整车控制器的技术要求。 本标准由重庆科鑫三佳车辆技术有限公司电子电器部提出。 本标准由重庆科鑫三佳车辆技术有限公司电子电器部归口并负责解释。 本标准由重庆科鑫三佳车辆技术有限公司电子电器部起草。 本标准主要起草执笔人：杨辉、曹政 本标准最终解释权归重庆科鑫三佳车辆技术有限公司电子电器部。 本标准发布情况为：2015年首次发布。

纯电动汽车整车控制器技术要求 1、范围 本标准规定了瑞驰EC35KX纯电动汽车用整车控制器的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装运输及贮存等要求。 本标准适用于瑞驰EC35KX纯电动汽车整车控制器。 2、规范性引用文件 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件 GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验A：低温 GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第2部分：试验B：高温 GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验第2部分：试验Db：交变湿热试验方法 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验第2部分：试验FC：振动（正弦） GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验第2部分：试验Ka：盐雾试验方法 GB/T 18655-2010/CISPR 25：2008 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限制和测量方法 ISO 16750.1-2003 道路车辆—电气和电子设备环境条件和试验-第1部分：总则 ISO 16750.2-2003 道路车辆—电气和电子设备环境条件和试验-第2部分：电气负荷 ISO 10605：2008 道路车辆静电放电产生的电骚扰试验方法 ISO 7637-2：2004 道路车辆有传导和耦合引起的电骚扰第2部分：沿电源线的电瞬态传导 ISO 11452-2:2004 道路车辆窄带辐射电磁能引起的电骚扰的零部件试验方法第2部分：电波暗室 ISO 11452-4:2004 道路车辆窄带辐射电磁能引起的电骚扰的零部件试验方法第4部分：大电流注入 GB/T 4724 印制电路用覆铜箔环氧纸层压板 GB/T 4725 印制电路用覆铜箔环氧玻璃布层压板 GB/T 13556 印制电路用挠性覆铜箔聚脂薄膜