维修新能源汽车入门必读:认识新能源汽车整车控制系统
汽配汽修
2021-12-31 10:41
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系统关联图



1、整车控制部分

整车控制部分主要是判断操纵者意愿,根据车辆行驶状态和电池和电机系统的状态合理分配动力,使车辆运行在最佳状态。


2、电机及电机驱动部分

电机及其驱动部分功能是电能和机械能的相互转换的子系统,其功能是接受整车控制器的转矩信号,驱动车辆行驶、转向和再生制动回馈能量,同时监控电机系统状态并故障报警和处理。


3、电池、电池管理和电压转化部分

这部分的作用主要是进行能量的贮存及能量的释放、需要电压的转换和电池状态的检测等等。


4、传动装置

传动系统在整车中起到动力传动的作用,驱动电机的力矩通过传动系统传递到车轮,使车辆可以按照驾驶员驾驶意图行驶。纯电动汽车的传动系统可以采用同传统汽车的多档位、手动挡、自动挡等变速器。



电动汽车动力系统


· 动力系统布置方案

驱动电机+单级减速器+传动轴与传统发动机横向前置、前驱的自动挡车辆的布置结构类似,它取消差速器、采用固定速比的单级减速器,电机的输出扭矩通过单级减速器到传动半轴驱动车轮,结构更加紧凑


· 整车控制方案—分层控制方式

整车控制器做为第一层,其他各控制器为第二层,各控制器之间通过CAN网络进行信息交互,共同实现整车的功能控制。



整车控制器功能简介

· 整车控制器—整车控制核心


· 整车控制器—控制功能

1) 整车驱动控制-扭矩输出 

2) 能量管理功能-放电和能量回收

3) 整车辅助系统控制-电动空调、暖风等 

4) 整车安全管理和诊断功能-预警、故障干预

5) 整车网关的管理功能-新能源CAN和车身CAN信息交互

6) 整车信息管理功能-仪表显示、远程监控等

7) 高低压安全管理与保护功能结合整车控制器控制功能,

就以下几个方面介绍整车控制策略


· 整车状态获取方式

a、整车状态的获取:通过车速传感器、档位信号传感器等采用不同的采样周期时检测整车的运行状态

b、通过CAN总线获得原车功能模块、动力电池系统、电机驱动系统等状态信息。

 整车状态获取内容:

a. 点火钥匙状态—OFF、ACC、ON、START

b. 充电监控状态—充电唤醒、连接状态、慢充门板(开-关)

c. 档位状态—P、R、N、D

d. 加速踏板位置—加速踏板开度(0-100%)

e. 制动踏板状态—踩制动、未制动

f. BMS状态—继电器、电压、电流等

g. MCU状态—工作模式、转速、扭矩等

h. EAS、PTC信息

i. ABS状态、ICM状态


· 工作模式

整车分为两个工作模式:充电模式、行驶模式;VCU有低压唤醒后,周期执行整车模式的判断,其中,充电模式优先于行驶模式。

a 充电模式充电唤醒信号、(快慢充)充电门板信号;

b 行驶模式点火钥匙ON档、无充电唤醒信号、无充电门板信号;


· 模式切换

a 充电模式不能切换到行驶模式;钥匙在ON档同时充电中,此时关闭充电口,车辆不能上高压,需驾驶员将钥匙打到非ON档,并再次到ON档时,方可上高压;

b 行驶模式可以切换到充电模式;整车在行驶模式时,如果检测有充电需求,VCU需先执行高压下电后,再进行正常的充电流程


整车正常充电过程整车有慢充和快充两种状态;如整车处于ON档有高压时,需先进行高压下电后再进行充电。


1)车辆插枪时, VCU检测到充电门板信号,判断进入充电模式,仪表充电连接指示灯点亮;

2)充电唤醒信号给VCU、BMS、仪表等,仪表充电连接指示灯闪烁;

3)进入充电模式后,VCU置位允许充电指令;

4)BMS与充电机/充电桩建立充电连接,开始充电。充电过程中,VCU不直接参与充电控制,实时监控充电过程,对异常情况进行紧急充电停止,以及部分信息的仪表显示、监控平台信息上传。


整车正常上电过程纯电动车的点火钥匙采用OFF、ACC、ON、START四个状态;1) 低压上电:当点火钥匙ON时,VCU、BMS、MCU等所有控制器低压上电进行初始化;

2) 高压上电:点火钥匙ON档,BMS、MCU当前状态正常、且不满足整车充电条件,开始执行高压上电:

a)BMS、MCU初始化完成,VCU检查BMS反馈电池继电器状态;

b)BMS正(负)极继电器处于断开状态,VCU执行闭合高压主继电器;

c) VCU执行闭合其他高压系统继电器(空调系统高压继电器);

d)VCU发送BMS上电指令,进行预充电操作;

e)检查档位在N档,且上电过程中驾驶员对点火钥匙有START的操作;

f)仪表显示Ready灯点亮,水泵、DC/DC开始工作。


· 整车驱动控制

a 整车驱动控制-即扭矩控制-是整车控制器的主要功能之一其核心是工况判断—需求扭矩—扭矩限制—扭矩输出四部分


b 工况判断-反映驾驶员的驾驶意图

通过整车状态信息(加速/制动踏板位置、当前车速和整车是否有故障信息等)来判断出当前需要的整车驾驶需求(如起步、加速、减速、匀速行驶、跛行、限车速、紧急断高压)


c 工况划分

紧急故障工况怠速工况加速工况能量回收工况零扭矩工况跛行工况


d 扭矩需求-驾驶员驾驶意图的转换

根据判断得出的整车工况、动力电池系统和电机驱动系统状态计算出当前车辆需要的扭矩。


e 各工况的需求扭矩

紧急故障工况—零扭矩后切断高压怠速工况—目标车速7Km/h加速工况—加速踏板的跟随能量回收工况—发电零扭矩工况—零扭矩跛行工况—限功率、限车速


f 扭矩限制与输出-驾驶员驾驶意图的实现

根据整车当前的参数和状态及前一段时间的参数及状态,计算出当前车辆的扭矩能力,根据当前车辆需要的扭矩,最终计算出合理的最终需要实现的扭矩。


g 限制因素

动力电池的允许放电功率—温度、SOC驱动电机的驱动扭矩/制动扭矩—温度电辅助系统工作情况—放电、发电最大车速限制—前进档和倒车档17整车高压及辅助系统控制


h 外围相连驱动模块的控制

1. 高压主负继电器 

2.空调系统高压继电器 

3. 水泵 

4. DC/DC 

5. 冷却风扇 

6.电子转向助力系统


· 整车信息管理

a 整车信息系统显示与监控平台信息管理仪表显示—Ready、档位、车速、SOC、故障等监控平台信息上传


· 整车故障管理

整车故障管理:

a. 判断整车的各个传感器、执行机构的状态。

b. 置出相应的错误标志,协调在故障情况下各个模块的计算、执行。

c. 将故障状态记录、输出、消除。


整车故障等级:

整车控制器根据电机、电池、DC/DC等零部件故障、整车CAN网络故障及VCU硬件故障进行综合判断,确定整车的故障等级,并进行相应的控制处理。现对整车的故障等级进行4级划分:


· 故障诊断

故障诊断思想:

OBD是什么?

On-Board Diagnostics车载诊断(OBD)系统的定义:指排放控制用车载诊断(OBD)系统。它必须具有识别可能存在故障的区域的功能,并以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内。— GB 18352.3-2005




来源:新能源汽车科技中心