摘要：本文首先对整车控制系统进行概述，主要有整车控制系统的概念、整车控制器的功能、整车控制器的组成、整车控制系统的控制策略，最后分析纯电动汽车整车控制器设计要点，包括整车控制器软件系统架构、整车控制器驱动层设计、整车控制器调度层设计。

关键词：纯电动汽车；整车控制器；设计要点

引言

自我国践行绿色发展战略以来，新能源汽车集成化、模块化随之扩大，可靠性和舒适度更是有目共睹。其电子和高压电力部件结构在缺乏检测功能和安全控制的状况下，很难将安全事故记录下来，进而引发严重后果。所以，对纯电动整车控制器的性能要求和质量要求需按照严格标准规范。

1.整车控制系统概述

1.1整车控制系统的概念

整车控制系统主要涉及整车控制器、CAN总线通信网络，以及驾驶员意图分析管理系统、信号显示控制系统、动力控制系统、电器管理系统、电子辅件控制器等。控制各个系统间的信息配合，是整车控制系统运转的核心。整车控制系统能通过接受其他控制器发送的信息，包括驾驶员控制指令信息、加速踏板信息、刹车踏板信息等，采用特定算法来处理这些信息，再经由CAN总线等通信网络传递信息至对应的下层控制器，让其完成相应动作。整车控制系统作为一个完善、安全可靠的管理系统，控制策略包含驾驶员信息解析与管理策略、驱动系统管控、电压管控以及力矩分析管控、电子辅件管控、电能回收与管理、安全控制、电子故障诊断策略等。并要能满足所有驾驶员的使用要求，从而形成智能化控制体系，以保障车内所有人员的安全，改善车辆性能并增加续驶运营里程。

1.2整车控制器的功能

整车控制器的上层管理系统负责协调动力系统所有单元工作，按照驾驶员指令完成行车目标分析，针对各单元的整车操作情况做出整机时序逻辑管理、安全控制和动力控制判断，向各单元控制器发送控制指令，并向仪器和显示装置传递整机控技术数据。各部分传感器按照其指示操控有关元件，引导车辆顺利前进。整车控制系统需要达到的目标有：驾驶者意向辨识；动力控制系统的转矩分析监控；能源利用管理工作；辅件控制系统管理工作；整车网络系统管理工作；整车的状态监控与故障诊断维护。

1.3整车控制器的组成

整车控制器的功能划分按照数据交换层，对馈入整车传感器中的数据信息完成了采集处理。同时，它利用I/O、D/A以及PWM，给出控制显示模块、电源等控制指令。在安全事故管理层遇到事故，故障信息只反映到数据交换层。检查出问题后，各层都会进行适当的处理措施。在保证车辆可靠性的要求下，提出已运行设备可供使用的限度，并尽量符合驾驶员意图。其次，意图分析层在分析驾驶员任何与驾车操作有关的动作信息时，都将直接输入整车控制器，整车控制器根据收集的数据完成处理后，算出传动系统的目标转矩以及汽车运转中的目标动力，达到行车目标。

1.4整车控制系统的控制策略

（1）驱动控制器策略纯电动汽车必须按照现场使用情况，提出适用车型的操作方案，从而提升操作效能，达到降低能源消耗的目的。因此，当反馈驾驶员加速踏板、刹车踏板的数据后必须根据汽车的实际情况完成调整工作，从而提供动力。（2）能量回馈策略电能反馈是指汽车在制动时利用电动机特性将能量反馈到动力电池，同时形成制动力矩的一项电能利用策略。其制动力矩安全输出问题主要由动力电池快充能力，动力电池单体和SOC状态等制约，还有前后桥的制动均衡。再生制动引起的汽车前轴功率分配不均问题，需要进一步提高ABS控制系统的可靠性和整车制动技术。如果继续使用常规汽车的比例制动力分配方式，新的机械+再生制动控制曲线就在附着力较小的道路上容易产生后轮先抱死的情况。增加ABS系统的稳定性，要设计纯电动汽车专用制动装置，并确保整车制动系统满足规范要求。

2.纯电动汽车整车控制器设计要点

2.1整车控制器软件系统架构

本次开发结合实际需求，按照AUTOSAR设计规范通过适度调整层次模式，得到符合整车控制器系统开发需求的环形层次架构。架构是由驱动层、调度层、核心层组成的三层结构，其中同心圆代表基础软件层，包括AD、工。、PWM，CAN，FLASH等，主要提供通讯、网络管理、BOOTLOADER，CCP和UDS等服务功能：外围方块为应用层，包括高压上下电、驱动控制、空调控制、信号处理、故障诊断及交互提小等。该层次结构中仅各相邻层可见，各层在服务内部相邻层的同时接收其相邻外层的服务，内外各层之间经各类接口连接实现有效互动。

2.2整车控制器驱动层设计

CAN网络模块驱动设计。本设计中在仪表盘网络和控制器网络中分别使用了两个CAN节点，其数据传送速率为250kbps与125kbps。在整车控制器底层驱动中CAN网络驱动的代码量庞大且程序复杂，其中多数为来自DAVE的自动化代码。

定时器模块驱动设计。本设计采用工FX单片机，其时钟模块提供了独立的时间基准，有助于合理配置系统时间。在整车控制器软件设计中使用的定时器中断程序，通过对中断生成时间进行标记从而与系统运行同步，为某些具有固定周期的任务实现提供时序上的保障，如ADC采样是基于500us标记，CAN报文定时传送的实现分别采用10ms，50ms，100ms时间标记，而故障的延时报警则用1s的时间标记。

外设模块驱动设计。纯电动车的整车控制器外设模块中设有1个开关量采集模块和低边驱动模块，其驱动程序方案仍然采用微控制器驱动的代码设计，得到与硬件相隔离的调度层接口。本设计中的开关量采样模块配置的是SPI接口，便于驱动层内部调用，然后根据设计手朋提供的3个字节控制码，进行用户接口函数的编制，包括：读取开关量状态：发送自定义命令唤醒指令等在内的10个接口函数声明对应函数功能。

2.3整车控制器调度层设计

（1）CAN网络协议设计。对于CAN网络报文的定义通常采用字节数组和结构体的联合形式，以8个字节的数据帧进行传送，根据协议规定进行数据报文的周期性更新。定时器时序设计上，通过中断程序在CNTO，CNT1和CNT2点对应生成的10ms，50ms，100ms的时间标记作为周期。按照通信协议的规定和协议配置要求，设计10ms周期时序传送一组报文：50ms周期时序传送7组报文：100ms周期时序传送5组报文。

（2）信号采集和驱动输出。本设计中开关闭合时间要达到150ms才能激活开关。模拟量采样主要是采集加速踏板的开度信号，驱动层已经存在一个采样数据组，调度层在对该数据组进行过滤处、替换、一阶滤波处理后，将结果数值用于计算踏板开度，以此反映驾驶员的加速意图。纯电动汽车常用的0-V5V三线制加速踏板传感器，其输出信号带有饱和和死区等特性，由于传感器的检测范围往往大于踏板机械可操控的范围，因而设计上要求加速踏板的行程必须处于传感器的检测覆盖范围内，以便于配合实际测量获得准确的信息。

调度层所提供的接口没有高低边驱动之分，系统往往结合输出装置名称和驾驶者的操作动作为输入依据，系统要在明确装置名称的所属模块时，进而分析装置之前状态与用户的操作意图是否重复，若存在重复操作情况则不发出驱动指令，反之则正常发出驱动执行指令。

结语

以电动汽车为代表的新能源汽车必将取代传统燃油车，而整车控制器属于核心技术支撑，因而成为汽车生产制造企业的一个研发重点。本文基于纯电动汽车的实际操控需要，重点分析了整车的驱动控制层、调度层等方面的设计，实现整车控制目的。

参考文献：

[1]苟毅彤.基于纯电动汽车整车控制器的功能安全分析与设计[J].内燃机与配件，2020（19）：47-48.

[2]杨凡.纯电动汽车整车控制器软件设计[J].时代汽车，2020（15）：102-103.

[3]颜孝勇.纯电动汽车整车控制器开发及控制策略研究[J].汽车实用技术，2020（09）：20-21.