混合动力公交车整车控制器设计与硬件仿真
收稿日期：2010-11-15
作者简介：张建（1985-），男，河南固始人，硕士生，从事电动汽车技术研究。
混合动力公交车整车控制器（HCU ）作为中央控制单元，是整个控制系统的核心。通过采集点火开关、加速踏板、制动踏板、AMT 手柄、车速、电池
SOC 等信号，计算出发动机、电机间的功率/扭矩分
配，完成整车的能量管理的基本功能，同时实现和车上其它电子控制单元的数据通讯，控制车辆高效、安全运行。因此，HCU 的优劣直接影响整车可靠性和其他性能。作为电控单元(ECU ）的核心微控制器（MCU ），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。因此，利用高性
能的MCU 和新的技术开发HCU 非常必要。
1并联式HEV 动力总成
并联式HEV 的动力源有2个（图1）：发动机、
超级电容和电动机，两者通过耦合器连接起来。根据公交车行驶工况，动力总成有3种工作模式：发动机模式、电动机单独驱动模式及混合驱动模式。3种模式的实时交换，以获得最佳燃油经济性和最小尾气排放［1］。
doi ：10.3969/j.issn.1008-5483.2010.04.002
混合动力公交车整车控制器设计与硬件仿真
张
建，江
昊，王修满，张
辉
（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009）
摘要：根据MCU 的特点、原理及电磁兼容性设计方法，研制了一款并联式混合动力公交车的整车控制器
（HCU ），并利用硬件在环仿真测试对硬件系统功能进行了验证。结果表明，该HCU 性能稳定、工作可靠、能准确实现整车控制功能。
关键词：混合动力公交车；整车控制器；MC9S12XD512；电磁兼容性中图分类号：U469.72
文献标志码：A
文章编号：1008-5483（2010）04-0005-04
Design and Hardware-simulation of Vehicle Control Unit
for Hybrid Electric Bus
Zhang Jian,Jiang Hao,Wang Xiuman,Zhang Hui
（School of Machinery and Automobile Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，China ）
Abstract ：A control unit was designed for a parallel hybrid electric bus based on the characteristic and working principle of MCU and the method of electromagnetic compatibility design.The perfor -mance of the system was testified by hardware-in-the-loop simulations.The simulation results show that the HCU has good stability and reliability and meets the requirements of the vehicle control.Key words ：HEV ；vehicle control unit ；MC9S12XD512；electromagnetic compatibility
湖北汽车工业学院学报Journal of Hubei Automotive Industries Institute
第24卷第4期2010年12月
Vol.24No.4Dec.2010
湖北汽车工业学院学报2010年12月
图1并联式HEV 动力总成示意图
2
整车控制器硬件系统设计
2.1整车控制器设计目标分析
硬件设计时，要实现HCU 的控制功能；要考虑硬件的工程化特点，在汽车实际运行环境下，保证
HCU 可靠、稳定的工作［2］；系统要具有实时可调试
性，发现错误，可以及时更改；要兼顾系统的通用性和标准化，使得不同HCU 系统能相互兼容。HCU 具体特点分析如下：
1）功能性HCU 接受来自驾驶员的信号，并
向各控制单元发送指令，使得汽车能按预期行使；通过CAN 总线，实现超级电容、电机控制器以及其他ECU 信号共享和控制信号的总线传送方式；同时，HCU 具有监视和故障诊断功能。
2）工程性在整车控制器的设计中，绝大多
数芯片温度范围是商业级（0～70℃），少数芯片选用工业级（-40～85℃）；采取电磁兼容性设计，提高
系统的抗干扰能力；采用增加部分电路数量的冗余设计方法，在系统发生故障情况下，保证其能正常运行。
3）可调试性
预置BDM 调试接口和重要信
号的测试点。
4）通用性电路功能模块化，具有标准连接
器接口，支持CAN2.0B 通信协议。
2.2MCU 的选型及特点简介
在设计整车控制器时，MCU 的选型是最重要的一步，本文选用freescale 公司的16位HCS12X
系列的单片机MC9S12XD512作为整车控制器的
MCU 。HCS12X 采用增强型内核和增强型外围设备，并且具备完全的CAN 功能，改进了中断处理功能,同时增加了一个平行处理的XGATE 模块。
MC9S12XD512主要特点概述如下：
1）具有增强型的CPU ，提高了总线速度（最高
可达40MHz ，HCS12只能达到25MHz ）。
2）XGATE 模块是一个智能模的、可编程的直
接存储器存取模块，可以进行中断处理及通讯和数据预处理，并为其他任务释放一部分CPU 空间，从而提高了性能［3］。
3）512kB 的Flash 、32kB 的RAM 、4kB 的EEPROM 。
4）2个串行通信接口（SCI ）、2个串行外设接
口（SPI ）、8路10位模/数转换器（ADC ）、8信道的脉宽调制（PWM ）、背景调试模块（BDM ）等。
2.3整车控制器硬件电路设计
图2描述了整车控制器总体结构形式以及各
个模块要接收和处理的信号［4］。整车控制器是一个
图2整车控制器原理结构图
6——
第24卷第4期
多功能系统。电路结构复杂，要处理多种输入输出信号（数字信号和模拟信号），但是电路功能相对比较独立，可以实现模块化设计。根据HCU的功能需求，把硬件电路划分为7个模块：MCU最小系统模块、电源模块、模拟信号采样隔离模块、CAN通讯模块、SCI串行通信模块（SCI模块）、SPI串行外设接口模块（SPI模块）、数字信号输入/出模块［5］。2.3.1电源模块
整车控制器所需的电压有2种：5V和±12V。5V是为MCU提功工作电压以及作为A/D转换的参考电压；±12V是为其它芯片提供工作电压。并联式超级电容混合动力公交车供给HCU的电压是24V，所以电源模块要具有电压转换功能。同时，电源噪声是电磁干扰的一种，在设计时要对电路进行滤波处理，提高模块的稳定性。
本文选用金升阳公司的DC-DC模块电：VRB2405LD-15W和WRA2412YMD-6W，该模块具有高低温特性好、宽电压输入，同时能实现隔离稳压，满足设计需求。前者可以将24V电压转换成5V,后者能把24V转换为±12V。24V/5V电压转换模块如图3所示，在模块电源输入端设置了一个稳压二级管，当蓄电池电压高于35V时，能将其反向击穿，起保护模块电源的作用；C1、C2起消除差模干扰信号的作用；L1能够衰减共模干扰信号；C1、C2和L1组成的滤波器对频率较高的干扰信号有较大的衰减。
图3电源模块24V/5V转换原理图
2.3.2模拟信号采样隔离模块
由HCU功能性分析可知，它要采集加速踏板和制动踏板信号，然后传送给MCU的A/D转换器。MCU的A/D转换器对输入的模拟信号的准确性和稳定性有较高的要求，而从加速踏板和制动踏板采集到的信号含有干扰信号，这就要对其进行滤波和隔离处理后，再传送给MCU。图4设计了一个模拟信号采样隔离模块。该模块选取惠普公司的HCNR201线性光耦对模拟信号进行线性隔离，C1、C2起滤波作用。通过改变电位计R1的阻值，实现模拟信号输入与输出成1∶1关系。该模块经过实物调试，效果良好，达到了设计要求
。图4模拟信号采样模块原理图
2.4电磁兼容性设计
电磁兼容性设计（EMC）是指电子装置在预定的工作环境条件下，即不受周围电磁场的影响，也不影响周围环境，不发生性能变异或误动作，而按设计要求正常工作的能力［6］。干扰源主要有两类：系统自身干扰源，如电路布局不合理或元器件质量差，而引起的电阻热噪声干扰和接触噪声干扰等；系统外部干扰源，如电源噪声、电磁波信号发射、雷电等。为了避免上述两类干扰源对HCU产生干扰，在设计HCU的电磁兼容性时，采取了以下几种抗干扰措施，来提高HCU的可靠性和耐久性。
1）选用集成度高的元器件。如在设计电源模块时，选用模块电源以及加上低通滤波器进行滤波，大大减少了故障率和受干扰的概率。
2）MCU的外部晶振是高频噪声源，为了降低噪声干扰，将晶振放置在MCU晶振引脚较近的位置；同时选用低频率晶振，选值为8MHz。
3）数字量输入输出电路采用了光电隔离；模拟信号输入电路使用了线性光耦HCNR201进行隔离。通过隔离可以切断干扰通道，避免强电流对回路的冲击。
4）对集成电路，在芯片的电源和地引脚之间
张建，等：混合动力公交车整车控制器设计与硬件仿真7
——
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。
5）在设计PCB板时，电源线和地线加粗，并且地线宽度大于电源线宽度；电路板铜模线使用45°折线而不用90°折线；数字地、模拟地分开设计，在电源端2种地线相连；采用敷铜技术，既减小回路面积，又可以减小导线之间的串扰［7］。
3整车控制器硬件系统功能验证
3.1实验室控制器硬件功能调试
功能调试的内容如下：
1）上电后，检测电源模块电压转换结果。
2）通过BDM接口向MCU烧写程序，控制MCU其中一个I/O接口，测试MCU功能完好性及基本运行情况。
3）编写程序，进行CAN通讯调试，检验CAN 通讯模块能否正常通讯。
4）编写MCU底层驱动程序，包括A/D转换模块、PWM模块、PIT中断功能以及I/O模块。
实验结果证明：MCU性能完好，各模块能进行正常工作。
3.2硬件在环仿真测试
由于传统的离线仿真的诸多局限性，采用硬件再环仿真来检测开发的HCU。将dSPACE与HCU 连接，dSPACE向HCU发送仿真数据，HCU则将仿真得到的结果进行分析处理后反馈，然后由软件或人工对采集的数据进行分析，从而判断HCU的运行情况。
硬件在环仿真过程（图5）采用CAN总线来发送和接受数据。整车控制器采集发动机、电动机、电容及整车发出的报文，通过分析处理，回馈油门开度、电机期望扭矩、期望发电电流到整车，并实时调整，以实现在环仿真。
图5硬件在环仿真示意图
表1中，帧OxOc02ala7是HCU向整车模型发送控制指令；帧Ox1818ala4、Ox00f00350、Ox-Oc19a7a6是整车模型向HCU发送的反馈数据。［8］
图6反应了车速与超级电容电流、发动机扭矩、挡位信号和油门开度的关系。如图6a所示，当车子制动时，超级电容充电至饱和状态；加速时，超级电容放电，电机产生工作电流。如图6b～d所示，当车子减速时，发动机扭矩和油门开度为零，并且挡位逐级降挡；当车子加速行驶时，发动机提供扭矩，挡位逐级升挡。
HL仿真试验结果表明，HCU硬件系统运行良好，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。
图6dSPACE硬件在环仿真部分实验结果
4结论
所研制的整车控制器用于混合动力公交车，不仅实现了所需功能，而且具有良好的工程实用性。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。通过硬件在环仿真测试证明：HCU的硬件和底层驱动的设计符合既定的设计要求，又能够准确及时地采集输入信号和输出控制信号，实现整车控制功能。
参考文献：
［1］潘凯，张俊智，甘海云，等.基于MPC555的混合动力
（下转第34页）帧ID时间标志
数据
长度
数据
OxOc02ala7Ox125c4de4Ox08f000000000ff0001 Ox1818ala4Ox125c4f15Ox080000000098010000 Ox00f00350Ox125c4f18Ox0800009a4c0a010056 OxOc19a7a6Ox125c4f1b Ox08006a150000050000
表1CAN总线部分实验结果
a电容电流与车速关系图
d油门开度
c挡位信号
b发动机扭矩
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（上接第8页）
骤和求解参数确定的方法，提出了分析过程中需要注意的准则。利用ANSYS/LS-DYNA 软件计算了一对渐开线直齿齿轮在啮合过程中应力的变化规律，对渐开线直齿圆柱齿轮动态仿真结果作了详细分析，探讨了齿轮传动中冲击载荷的影响，结果表明，在接触的初始时刻，由于冲击造成的应力值较大，在齿轮设计过程中需要考虑冲击载荷。在分析过程中涉及接触参数的选择，如果能够借助于实验结果得到修正，其分析结果则更加准确。
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石油化工分散控制系统设计规范
《石油化工分散控制系统设计规范》SH/T3092-1999 发布者：shui5jjt | 来源：转载 | 时间：2010-04-06 UDC 中华少火民共和国行」k标准 SH/T 3092一1999 石油化工分散控制系统 设计规范 Code for the design of distributed control system fo rp et ro ch e mi ca l i n du stry 1999一09一22 发布2000一01一01 实施 国家石油和化学工业局发布 中华人民共和国行业标准 统 系 制 控范 散规 分计 工设 化 由 石 Code for the design of distributed control sys te m forp etrochemicali ndustry SH 3092一1999 主编单位:中国石化集团北京设计院 主编部门:中国石油化工集团公司 批准部门:国家石油和化学工业局 国家石油和化学工业局文件 国石化政发(1999)400号 关于批准《石油化工控制室和自动分析 器室设计规范》等7项石油化工
行业标准的通知 中国石油化工集团公司: 你公司报批的《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》等7项石油化工行业标准草案，业经我 局批准，现予发布。标准名称、编号为: 强制性标准 1 S H 3006一1999 石油化工控制室和自动分析器室设计规范(代替S1I6-88) 2 SH 3 005- 1 999 石油化工自动化仪表选型设计规范(代替SHJ5- 8 8) 3 SH 3 022一1999 石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范(代替SH22一90) 4 S H 3524一1999 石油化工钢制塔、容器现场组焊施工工艺标准(代替SH3524- 9 2) 5 SH 3 048一1999 石油化工钢制设备抗震设计规范(代替SH3048一93) 推荐性标准 1 SH/T 3092一1999 石油化工分散控制系统设计规范 2 SH/T 30% 一1999 加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则 以上标准自2000年1月1日起实施。 国家石油和化学工业局 一九九九年九月二十二日 SH/T 3092一1999 前言 本规范是根据中石化(1995)建标字269号文的通知由我院主编。 本规范共分9章和1个附录。主要内容包括:分散型控制系统工程各设计阶段的设计范围，系统技 术规格要求，硬件、软件的配置，应用软件组态及有关安装设计等技术规定。 在编制过程中，进行了比较广泛的调查研究，总结了近几年来石油化工厂的设计经验，吸收了国外 标准的有关内容，征求了有关设计、施工、生产等方面的意见，对其中主要问题进行了多次讨论，最后经 审查定稿。 本规范在实施过程中，如发现需要修改补充之处，请将意见和有关资料提交我院，以便今后修订时 参考。 我院的地址:北京西城区安德路甲67号 邮政编码:100011
整车设计流程
整车设计流程 1、概念设计 1.1 设计内容市场定位分析、初期总布置设计、整车动力性、经济性分析和计算、造型设计指导书，参 考样车分析、供应商平台调查、成本分析、编制产品描述书。 1.1.1初期总布置根据市场及用户需求，选定各分总成，初步确定整车基本参数，在此基础上完成人体 布置和各类运动分析，视野分析，手触及空间分析和仪表可视性分析等。该过程借助三维设计软件模拟完成，分析出现的问题反馈到模型中进行调整，使所设计的汽车满足现代汽车高水平的驾驶操作性、乘坐舒适性和居住性等要求。 1.1.2整车动力性、经济性分析和计算进行整车初步动力性和经济性计算，分析整车性能满足产品定量 目标的程度并进行必要的调整。 1.1.3确定造型设计方向确定初步外部尺寸、整车技术参数、造型风格和内部配置。 1.1.4 参考样车分析对参考样车进行分析研究，确定其优势和不足，结合市场情况提出所开发产品的目 标定位。 1.1.5 供应商平台调查对潜在的供应商进行货源可行性评估，评价他们在满足质量、供货能力及开发水 平的前提下提供总成和部件的能力。识别价格及质量具有相对竞争力的供应商，以满足产品定位的要求将所有涉及该过程的开发伙伴协调在一起，整合资源满足用户最大需求。在供应商和制造者之间建立信息沟通，提升整个汽车生产链运作的效率，并增进更高层面上的技术创新。 1.1.6成本分析确定各系统和整车的目标成本。 1.1.7编制产品描述书描述书作为产品开发的依据文件，将所要开发的产品项目的背景、目标、车型规 划、总成选择、装备、进度等进行详细描述。 1.2 团队一支有着丰富汽车理论知识和设计经验的优秀团队，熟知中国汽车配套资源及现有车型。以 敏锐的眼光洞察中国的汽车市场，能很好的把握中国汽车发展的潮流。 1.3 市场定位从消费者调查、市场调研、竞争对手分析及，企业制造能力分析来确定产品的市场定位。 2、汽车造型 2.1 分析造型设计任务书 2.2 收集和整理相关资料并进行样车准备 2.3 工程与造型的契合 2.4 确定设计理念，提出设计方案 2.5 阶段评审 2.6 初步草图设计 2.7 方向性评审 2.8 细化效果图草图设计 2.9 设计评审 2.10 效果图设计 2.11效果图评审 2.12 效果图修改及提交 2.13 根据客户的意见修改效果图 2.14 效果图批准 2.15 进入零部件造型的细节设计阶段 团队要求：具有锐意创新的精神，透过设计的表面来理解设计本身所代表的设计师对生活形态和消费心理的了解，赋予设计更多的实际意义。高雅的艺术品味、丰富的设计经验、全面的汽车相关专业知识以及衍生的材料学、流体力学、热能学、人体工程学、社会学、环保学等众多方面知识。对消费者及成本的了解以及极富魅力的创意思维使他们不断推陈出新，创造出更符合国际趋势和品牌定位的作品。 设计部门承担整车造型、总体布置及整车集成，内容涵盖了从美学表面的质感、动感、内外饰的创意、计算机辅助曲面设计到产品外型的最终数据发布。 高级技工的丰富经验成为专家系统，我们不再是中国汽车行业中的“设计迁就于生产”，而是通过
整车控制器模型架构说明书
整车控制器模型架构说明书 整车控制器模型架构设计对整个汽车驱动系统起着重要作用。为了使车辆的运行达到最好的状态，VCU应用层软件必须安全可靠地将驱动系统中的各个部分协调起来，使车辆的能源分配合理且功能协调平衡，从而使得系统中的各个部分的优势完全体现出来，最终达到车辆行驶的最好状态。VCU的工作主要是以下3个方面：从传感器获取外部信号的输入，执行内部的逻辑运算和处理，通过执行器输出控制信号并驱动设备。 因此，根据纯电动汽车整车控制系统结构和整车控制器的工作原理，首先可以确定VCU应用层软件应包括以下软件模块： （1）输入信号采集处理模块：用于对由传感器采样和CAN总线上的获取的信息进行处理，并将这些信息转化为可以供控制策略所使用的物理量； （2）输出信号处理模块：用于将控制策略的运算结果转换成数字量，并通过驱动层控制相应的执行器； （3）系统状态协调控制：纯电动汽车具有停车、充电、车辆前进/后退、回馈制动等工作模式。整车控制器需要根据驾驶员挡位操作、踏板开度及其变化率、并结合整车、电机及电池状态信息等，选择合适的工作模式。 此外，要进行系统状态协调控制，需要对驾驶员的意图进行识别。整车控制器会依据驾驶员对制动踏板、加速踏板的操作计算动力需求，通过对驾驶员的动力需求进行识别，为下一步的驱动状态管理提供依据。 再者，整车控制系统根据输入数据和输入数据处理之后得到各工况状态，如：停车、停车充电、驱动、制动、高压上电、高压下电等，并对各个不同的工况分别制订相应的控制策略。因此，本设计通过驱动状态管理模块来实现不同工况的
处理，并根据不同的工况启动相关的控制过程。 另外，在纯电动汽车的起动、运行和停机过程中，整车控制器持续检测各零部件的工作状态，主要监测故障为：传感器或执行器失效、整车控制器失效、CAN 总线故障、电源系统故障、子系统故障等，为可能出现的硬件或软件故障，以及出现故障的后果做出相应的反应和处理。因此，本设计通过故障管理软件模块来实现对不同故障的分类与处理。 最后，电池除了给驱动电机供电，还要给电动附件供电。为了提高能量利用率和续驶里程，整车控制器需进行能量管理及优化。当电池的SOC值较低或需求功率较大时，整车控制器需限制电动附件的使用功率，增加车辆续驶里程。 通过以上分析，整车控制器应用层软件由以下软件模块构成：输入信号采集处理、故障分类与处理、系统状态协调、驱动状态管理、充放电管理、和高压上/下电管理、热管理、输出信号处理。因此，所设计的应用层软件体系结构如图2所示。 图1 整车控制器应用层软件架构
可编程控制器课程设计目的与要求
《可编程控制器》课程设计目的与要求 一、设计目的 可编程序控制器简称PLC，是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置，它已成功地应用于工业中几乎所有领域，能完成从重复开关控制单一机器到复杂的制造加工控制的许多控制任务。《可编程控制器》是一门实用技术课程，既有一定的理论知识，又有实际技能训练，为此，在教学中安排一周的课程设计，其目的是： 1．综合运用PLC及相关课程的理论知识和实际应用知识，进行PLC控制程序设计,从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展。 2．熟悉和掌握PLC控制系统的设计方法，PLC的选型和程序设计。 3．通过课程设计，熟悉设计资料，掌握编程技术，提高编程技巧，从而可以提高PLC 技术综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力，为今后毕业设计及实践打下必要的基础。 二、设计步骤和内容 1.总体方案的确定 根据控制要求，确定总体方案。 2.正确选用电气控制元件和PLC 根据选用的输入输出设备的数目和电气特性，选择合适的PLC，要求进行电气元件的选用说明。 3.分配I/O点，画出I/O连线图 根据选用的输入输出设备，确定I/O端口。依据输入输出设备和PLC的I/O端口分配关系，画出I/O连线图。 4.程序设计说明及过程分析 要求绘制控制系统流程图，详细进行程序设计过程的分析说明，设计简单、可靠的控制程序。 5.对系统工作原理进行分析，最后审查控制实现的可靠性 检查系统功能，完善控制程序。 6．在实验台上进行程序调试，直至满足控制要求； 根据系统工作实际工作情况，在实验台上用开关量信号和输出指示灯模拟系统工作实际，逐一置位输入信号，观察程序内部元件运行情况和指示灯输出情况与设计要求是否一致，排查程序和硬件接线错误直至满足控制要求。
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
汽车设计时整车主要尺寸的确定
1．外廓尺寸 GBl589—89汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。 不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限制。 轿车总长是轴距L、前悬和后悬的和。它与轴距L有下述关系：＝L／C。式中，C为比例系数，其值在0.52～0.66之间。发动机前置前轮驱动汽车的C值为0.62～0. 66，发动机后置后轮驱动汽车的C值约为0.52～0.56。 轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。轿车总宽与车辆总长之间有下述近似关系：＝(／3)＋ (195±60)mm。后座乘三人的轿车，不应小于1410mm。 影响轿车总高的因素有轴间底部离地高，地板及下部零件高，室内高和车顶造型高度等。 轴间底部离地高入m应大于最小离地间隙。由座位高、乘员上身长和头部及头上部空间构成的室内高一般在l120～1380mm之间。车顶造型高度大约在20～40mm范围内变化。 2．轴距L 轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。 原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。不同铀距变型车的轴距变化推荐在0.4～0.6m的范围内来确定为宜。
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
出入口控制系统工程设计规范
中华人民共和国国家标准 出入口控制系统工程设计规范 Code of design for access control systems engineering GB50396-2007 主编部门：中华人民共和国公安部 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2 0 0 7年8月1日 中华人民共和国建设部公告第588号 建设部关于发布国家标准 《出人口控制系统工程设计规范》的公告 现批准《出人口控制系统工程设计规范》为国家标准，编号为GB 50396-2007，自2007年8月1 日起实施。其中，第3.0.3、5.1.7(3)、6.0.2(2)、7.0.4、9.0.1(2)条(款)为强制性条文，必须严格执行。 本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国建设部 二o o七年三月二十一日 前言 根据建设部建标E200i]87号文件《关于印发“二000至二00一年度工程建设国家标准制订、修订计划”的通知》的要求，本规范编制组在认真总结我国出入口控制系统工程建设实践经验的基础上，参考国内外相关行业的工程技术标准，广泛征求国内相关技术专家和管理机构的意见，制定了本规范。 本规范是《安全防范工程技术规范}GB 50348的配套标准，是安全防范系统工程建设的基础性标准之一，是保证安全防范工程建设质量、保护公民人身安全和国家、集体、个人财产安全的重要技术保障。 本规范共10章，主要内容包括：总则，术语，基本规定，系统构成，系统功能、性能设计，设备选型与设置，传输方式、线缆选型与布线，供电、防雷与接地，系统安全性、可靠性、电磁兼容性、环境适应性，监控中心。 本规范中黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行，本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由公安部负责日常管理。本规范由全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC／TC 100)负责具体技术内容的解释工作。在应用过程中如有需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄送全国安全防范报警系统标准化技术委员会秘书处(北京市海淀区首都体育馆南路一号，邮政编码：100044，电话：010-********，传真010-********，E-mail：tcl00sjl@https://www.wendangku.net/doc/68448377.html,)以供修订时参考。 本规范主编单位、参编单位和主要起草人员： 主编单位：全国安全防范报警系统标准化技术委员会 参编单位：北京艾克塞斯科技发展有限责任公司 北京天龙控制系统公司 主要起草人：朱峰刘希清施巨岭何培重 目次 1总则 (1) 2术语 (2) 3基本规定 (6) 4系统构成 (8) 5系统功能、性能设计………………………………………(I 3) 5.1一般规定………………………………………………(1 3) 5.2各部分功能、性能设计……………………………………(1 5) 6设备选型与设置…………………………………………(1 7)
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
汽车整车参数设计完整
城市微型轿车设计说明书 首先我要说明的是我确定的汽车形式：这款轿车，它是微型家用轿车，它的布置形式是发动机前置前轮驱动，车身形式为舱背式。 1 发动机选择 （1）发动机布置方式：前置 （2）发动机类型和排量：汽油机；排量为1.0L （3）发动机的最大功率P e max 和相应转速n p 的选择和计算 过给定范围，先确定转速 min /5000r n p = 再据公式： )76140 3600 ( 1 3 max max max V c V f m P a D a r a T e A g + = η 计算P e max 其中已知：h km V a /120max = h km V a /80= 35.0=c D 132.0)50(01.01[165.0=-?+?=V f a r i 接下来先确定m a )(940410465640650 kg n n m m a =?+?+=?+?+=α ii 确定整车轮廓，以求A 定轴距L=2100mm 轮距B=1250mm 总长 mm C L L a 338262 .02100≈== 总宽mm L B a a 138260195)3 (=±+= 总高 mm H a 1500= 以上数据主要根据书中提供的公式进行计算后得到，通过查询相关微型 轿车的尺寸资料后，再进一步做调整，最终得到以下数据： mm L a 3300= mm B a 1520= mm H a 1500= 28.25.152.1=?=A 由上述得到的所有数据再带入到已知的计算公式中计算 P e max =65.1kw
（4）计算最大转矩T e max 根据公式：m N n P T p e e ?=?? =? =2.1495000 1 .652.195499549max max α 发动机的主要参数已经得到，汽车的外型尺寸也已经大体知道，对于发动机的位置和尺寸能够在图上大概体现。详情请见所交的总体布置图。 发动机参数如下： 2 汽车尺寸参数 (1)外廓尺寸 经过调整取整 总长mm L a 3500= 总宽 mm B a 1600= 总高 mm H a 1500= (2)轴距L 和轮距B L=2100mm B=1250mm
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
汽车总体设计整车性能
1.4 汽车总体设计整车性能 仿真与系统匹配 1.4.1动力性能仿真计算 (1) 计算目的 汽车的动力性是汽车重要基本性能指标之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段要进行动力性计算，预测今后生产车型是否满足使用要求。使汽车具有良好的动力学性能. (2) 已知参数如表所示
a 设计载荷确定： 该车型设计载荷根据德国标准DIN 70020规定：在空车重量（整备质量）的基础上加上座位载荷。5座位轿车前面加2人、后排加1人，也称为半载作为设计载荷, 重量假定为68kg加上随身物品7kg，重心对于不可调整座位在R点（设计H点）前50mm，可调整作为R点前100mm处。我国标准常常规定满载作为设计工况. 对于该计算车型如采用德国标准, 则具体计算为：1070kg+3*（68kg+7kg）=1295kg b 迎风面积： 根据迎风面积计算公式：A=0.78BH确定，其中：A迎风面积，B车宽，H 车高。对于该车型而言具体计算为：A=0.78*1710mm*1427mm=1.90m2 c 传动效率： 根据该轿车的具体传动系统形式，传动系统的传动效率大体可以由变速器传动效率，单级主减速器传动效率，万向节传动效率组成。 具体计算为：95%（变速器）乘96%（单级主减速器）乘98%（万向节）=89.4%，
同时考虑到，一般情况下采用有级变速器的轿车的传动系统效率在90%到92%之间，对上述计算结果进行圆整，对传动系统效率取为90% d 滚动阻力系数： 滚动阻力系数采用推荐拟和公式进行计算： )19440/1(2 0a u f f +=， 其中： f 取为0.014（良好水泥或者沥青路面）， a u 为车速km/h 。 (3) 发动机外特性曲线 i. AJR 发动机 ii AFE 发动机 图1.4.1 发动机外特性曲线 (4) 基本理论概述 汽车动力性能计算主要依据汽车驱动力和行驶阻力之间的平衡关系: j i w f t F F F F F +++= （1.4.1） 表1.4.2 各种受力名称 发 动 发动机
实验七-对汽车控制系统的设计与仿真
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
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。
DB11T 722-2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范
ICS 65.060.35 B01 备案号：28407-2010 DB11 北京市地方标准 DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 Design specification of automatic control system for water saving irrigation 2010-06-28发布2010-10- 01实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 总体要求 (1) 5 自动控制系统 (2) 6 辅助设计 (3) 7 设计文件组成 (4) 参考文献 (5)
前言 为规范节水灌溉工程自动控制系统的设计，明确节水灌溉工程自动控制系统应达到的功能要求和技术指标，制定本标准。 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由北京市水务局提出并归口。 本标准由北京市水务局负责组织实施。 本标准负责起草单位：北京市水利水电技术中心 本标准参加起草单位：扬州大学，中国水利水电科学研究院 本标准主要起草人：何浩，李彬，李春喜，胡孟，胡明罡，金兆森，孙青松，窦以松，张晓辉，郭强，田金霞，单军，李黔湘，毛德发，税蓬勃，裴永刚，潘琼芝，贺启有，王红雷 II
DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 1 范围 本标准规定了节水灌溉工程自动控制系统的总体要求、软硬件设计、辅助设计以及设计文件组成等。 本标准适用于设施农业等节水灌溉工程自动控制系统的设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.56 电工术语自动控制 GB/T 17212 工业过程测量和控制术语和定义 GB 50057 建筑物防雷设计规范 DB11/T 341 村镇供水工程自动控制系统设计规范 DB11/T 557 设施农业节水灌溉工程技术规程 3 术语和定义 GB/T 2900.56、GB/T 17212、GB 50057、DB11/T 341及DB11/T 557界定术语和定义适用于本文件。 4 总体要求 4.1 一般规定 4.1.1 对作物生长环境参数波动范围有一定要求、工程规模较大、分布范围较广、人工控制操作复杂，且经济条件较好，具有特殊要求的节水灌溉工程，宜采用自动控制系统。 4.1.2 节水灌溉工程自动控制系统，应符合下列规定： a)实用可靠、技术设备先进、操作维护简单； b)具有手动控制的功能； c)根据土壤含水率变化能自动调节灌溉时间或停止灌溉； d)系统响应时间不超过1s； e)平均无故障时间不小于8712h/a，系统维修时间不大于48h/a； f)出现管道破裂等故障时能及时停机。 4.2 系统类型 4.2.1 集中式控制系统 4.2.1.1 系统应设置单台灌溉控制器或计算机并配置相应的数据采集与控制接口设备。