整车控制系统、整车控制器.pdf

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整车控制系统
电动汽车动力系统各零部件的工作都是由整车控制器统一协调。
对纯电动汽车而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能
力的制约。
对混合燃料电池轿车和燃料电池大巴而言，由于其具有两个或两个以上的动力源，增加
了系统设计和控制的灵活性，使汽车可以在多种模式下工作适应不同工况下的需求，获得比
传统汽车更好的燃料电池性能，降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，从而达到
环保和节能的双重标准。
首先要针对给定的车辆和参数的条件，选择合适的动力系统构型，完成动力 系统的参
数匹配和优化。在此基础上，建立整车控制系统来协调汽车工作模式的切换和多个动力源／
能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。
整车控制系统由整车控制器、通信系统、零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，其主
要功能是根据驾驶员的操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提
下，选择尽可能优化的工作模式和能量分配比例，以达到最佳的燃料经济性和排放指标。
(1)整车控制系统及功能分析
1)控制对象：电动汽车驱动系统包括几种不同的能量和储能元件（燃料电池，内燃机
或其他热机，动力电池和／或超级电容），在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能
之间的转化。
电动汽车动力系统能流图如图 5—6 所示。
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2)整车控制系统结构：电动汽车动力系统的部件都有自己的控制器，为分布式分层控
制提供了基础。分布式分层控制可以实现控制系统的拓扑分离和功能分离。拓扑分离使得物
理结构上各个子系统控制系统分布在不同位置上，从而减少了电磁干扰，功能分离使得各个
子部件完成相对独立的功能，从而可以减少子部件的相互影响并提高了容错能力。
电动汽车分层结构控制系统如图 5-7 所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执
行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过CAN 总线进行交互，并
且有一定的自适应和极限保护功能；中间层是协调层，也就是整车控制器(VMS)，它的主
要任务一方面根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，另一方面根据执
行层的当前状态，做出最优的协调控制；最高层是组织层，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现
车辆控制的闭环。
3)整车控制系统对车辆性能的影响主要有三个方面：
①动力性和经济性：整车控制器决定发动机和电动机转矩的输出，直接关系到汽车动力
性能，影响驾驶员的操纵感觉；燃料电池轿车和大巴有两个或两个以上的能量来源，在汽车
实际行使过程中，整车控制器实施控制能量源之间的能量分配，从而实现整车能量的优化，
获得较高的经济性。
②安全性：燃料电池轿车和大巴上包括氢气瓶，动力电池等能量储存单元和动力总线，
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