整車控制器（VCU，Vehicle Control Unit），即動(dòng)力總成控制器，有的車輛以單獨(dú)的模塊運(yùn)行，如北汽新能源車；有的與車身控制器集成，如比亞迪；有的與電池控制器BMS或電機(jī)控制器集成，如微型共享電動(dòng)汽車。

1 純電動(dòng)汽車整車控制器結(jié)構(gòu)與功能

1.1 整車控制器的結(jié)構(gòu)

整車控制器結(jié)構(gòu)上由金屬殼體和PCB線路板組成，功能上由主控芯片及其周邊的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、預(yù)留接口電路和電源模塊組成最小系統(tǒng)。在最小系統(tǒng)以外，一般還配備數(shù)字信號(hào)處理電路、模擬信號(hào)處理電路、頻率信號(hào)處理電路、通訊接口電路（包括CAN通訊接口和RS232通訊接口）。

1.2 整車控制器的功能

整車控制器采集加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)及其他部件信號(hào)，并做出相應(yīng)判斷后，控制下層的各部件控制器的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、能量回收等功能，電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。主要功能如下。


圖1 整車控制系統(tǒng)框圖

（1）整車驅(qū)動(dòng)控制。接收、處理駕駛?cè)说鸟{駛操作指令，并向各個(gè)部件控制器發(fā)送控制指令，使車輛按駕駛?cè)艘庠感旭偂?br />
（2）能量管理功能，如充電和放電回收。

（3）整車輔助系統(tǒng)控制，如電動(dòng)空調(diào)、暖風(fēng)等控制。

（4）整車安全管理和診斷功能，如預(yù)警和故障干預(yù)。系統(tǒng)故障的判斷和存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)信息，記錄出現(xiàn)的故障。對(duì)整車具有保護(hù)功能，根據(jù)故障的類別對(duì)整車進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，緊急情況下可以關(guān)閉發(fā)電機(jī)及切斷母線高壓系統(tǒng)。

（5）整車網(wǎng)關(guān)的管理功能，實(shí)現(xiàn)新能源CAN和車身CAN交互。與電機(jī)、DC/DC、蓄電池組等進(jìn)行可靠通訊，通過CAN總線以及關(guān)鍵信息的模擬量進(jìn)行狀態(tài)的采集輸入及控制指令的輸出。

（6）整車信息管理功能，如儀表顯示、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。接收處理各個(gè)零部件信息，結(jié)合能源管理單元提供當(dāng)前的能源狀況信息。

（7）高低壓安全管理與保護(hù)功能。根據(jù)故障的類別對(duì)整車進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，緊急情況下可以切斷母線高壓系統(tǒng)。

2 整車控制邏輯和策略

2.1 整車控制邏輯

純電動(dòng)汽車整車控制節(jié)點(diǎn)包括：電機(jī)控制器、電池控制器、充電控制器、空調(diào)控制器、儀表控制器、真空泵、風(fēng)扇控制器等，其控制邏輯如圖2所示。一級(jí)控制為整車控制器直接控制。其中電機(jī)控制器、電池控制器、充電控制器、空調(diào)控制器、儀表控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸控制指令；真空泵、風(fēng)扇控制器直接通過普通導(dǎo)線傳輸控制指令，為硬線控制。


圖2 整車控制邏輯

2.2 整車控制策略

（1）整車狀態(tài)的獲取，主要內(nèi)容如下。

1）點(diǎn)火鑰匙狀態(tài)為OFF、ACC、ON、START。

2）充電監(jiān)控狀態(tài)為充電喚醒或充電連接狀態(tài)。

3）變速器擋位狀態(tài)為P、R、N、D。

4）加速踏板位置（加速踏板開度為0%～100%）。

5）制動(dòng)踏板狀態(tài)為踩下制動(dòng)踏板或未制動(dòng)。

6）電池控制器中繼電器、電壓、電流等狀態(tài)。

7）MCU工作模式、轉(zhuǎn)速、扭矩等狀態(tài)。

8）EAS、PTC狀態(tài)信息。

9）ABS 狀態(tài)、ICM狀態(tài)等。

（2）駕駛?cè)说囊庠缸R(shí)別和控制模式的判斷。純電動(dòng)汽車整車有2種工作模式，即充電模式和行駛模式。整車控制器有低壓?jiǎn)拘押?，周期?zhí)行整車模式的判斷，其中充電模式優(yōu)先于行駛模式。

充電模式：充電喚醒信號(hào)，（快慢充）充電門板信號(hào)或連接確認(rèn)信號(hào)。

行駛模式：點(diǎn)火開關(guān)置于ON位時(shí)，無充電喚醒信號(hào)，無充電門板信號(hào)或連接確認(rèn)信號(hào)。

純電動(dòng)汽車工作模式的切換：充電模式不能切換到行駛模式，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON位并充電時(shí)，此時(shí)關(guān)閉充電口，車輛不能上高壓，需要駕駛?cè)藢Ⅻc(diǎn)火開關(guān)打到非ON位，并再次轉(zhuǎn)到ON位方可上電；行駛模式可以切換到充電模式，整車行駛時(shí)，如果檢測(cè)有充電需求，整車控制器需要先執(zhí)行高壓下電后，再進(jìn)行正常的充電流程。

（3）整車故障的判別及處理。整車控制器根據(jù)電機(jī)、電池、DC/DC等零部件故障、整車CAN網(wǎng)絡(luò)故障及整車控制器硬件故障進(jìn)行綜合判斷，確定整車的故障等級(jí)，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。整車故障等級(jí)有四級(jí)，見表1所列。

（4）外圍相連驅(qū)動(dòng)模塊的管理。整車控制器外圍相連驅(qū)動(dòng)模塊控制有電池內(nèi)高壓主負(fù)繼電器、空調(diào)系統(tǒng)高壓繼電器、冷卻液泵、DC/DC、冷卻風(fēng)扇、電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)、快充繼電器等。

表1 整車故障等級(jí)劃分表


3 整車控制器的開發(fā)流程

整車控制器的開發(fā)過程，一般會(huì)遵循V模式開發(fā)過程。V模式開發(fā)的理念是通過協(xié)同合作，使得軟件設(shè)計(jì)達(dá)到高效與高質(zhì)兼得的目的，具體流程如下。

（1）根據(jù)提煉出來的需求，建立數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行模型仿真。

（2）將模型數(shù)據(jù)下載到快速原型中，用硬件接口替代原來模型中的邏輯接口。

（3）利用專業(yè)軟件，生成C代碼，與底層程序集成后，通過接口程序下載到整車控制器硬件中，準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)試。這個(gè)過程中，每個(gè)功能模塊會(huì)分別進(jìn)行調(diào)試。

（4）硬件在環(huán)仿真測(cè)試，利用模擬器模擬車輛運(yùn)行環(huán)境，對(duì)整車控制器進(jìn)行功能測(cè)試。

（5）整車控制器裝車，進(jìn)行實(shí)車測(cè)評(píng)，完成通訊協(xié)議標(biāo)定。測(cè)評(píng)通過后，得到產(chǎn)品的第一個(gè)版本。