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。电动汽车整车控制系统对车辆性能的影响主要包括以下方面：

（1）电动汽车的安全性；

（2）电动汽车的动力性和经济性；

（3）电动汽车的驾驶舒适性及整车的协调控制。

故对于电动汽车控制系统的检测和维护必不可少。

1.整车控制的功能介绍

新能源汽车作为绿色的运输工具，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他附件。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，已广泛应用于中、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ECU，拓展网络系统功能。

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。

下面对每个模块功能进行简要的说明。

1）开关量调理模块

开关量调理模块用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接。

2）继电器驱动模块

继电器驱动模块用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接。

3）高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接。

4）电源模块

电源模块可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连。

5）模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块可采集0～5 V模拟信号，并可输出0～4.095 V的模拟电压信号。

6）脉冲信号输入和输出模块

脉冲信号输入和输出模块可采集脉冲信号并调理，范围1 Hz～20 kHz，幅度6～50 V；输出PWM信号，范围1 Hz～10 kHz，幅度0～14 V。

7）故障和数据存储模块

故障和数据存储模块可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量32K。

2.整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上具备以下功能。

1）对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。

2）整车的网络化管理

在现代汽车中，有众多ECU和测量仪器，它们之间存在着数据交换，如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。在电动汽车中，ECU比传统内燃机汽车更多更复杂，因此，CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3）制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收部分能量。

4）整车能量管理和优化

在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。

5）车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。

6）故障诊断与处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，可低速行驶到附近维修站进行检修。

7）外接充电管理

实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。

8）诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通信，实现UDS诊断服务，包括数据流读取，故障码的读取和清除，控制端口的调试。

整车控制根据驾驶人意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策并发出指令，合理分配功能，车主只需要通过按钮就可以选择对应的驾驶模式使车辆运行在最佳功能状态。

3.以北汽新能源EX360车型为例的具体功能模式

1）电爬行模式

类似于配备自动变速器的传统汽油机车辆，在纯电动汽车起步的时候，松开制动踏板，纯电动汽车能够缓慢平稳的起步。

2）正常模式

与传统车类似，在正常行驶过程中，整车控制系统能够根据当前驾驶需求（如加速、制动）进行相应驱动电机扭矩输出的控制。

3）能量回收模式

整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度、车辆行驶状态信息以及动力电池的状态信息（如SOC值）来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，在满足安全性能、制动性能以及驾驶员舒适性的前提下，回收部分能量，包括滑行制动和刹车制动过程中的电机制动转矩控制。电动汽车制动系统主要由两部分组成，即电机再生制动部分和传统液压摩擦部分。所以说，电动汽车的制动系统是机电复合的制动系统。

当驾驶员松开加速踏板时，整车控制器根据制动踏板的开度、车辆行驶状态信息，以及动力电池的状态信息，来判断某一时刻是否进行制动能量回收。比如说，当动力电池的温度过低时，不能进行能量回收；根据动力电池的剩余电量，决定制动能量回收的大小，不同车型可能有不同的控制策略。如果动力电池的电量还有很多，比如电量大于90%或95%，就不进行能量回收，如果动力电池的电量很少时，就能够进行正常的能量回收，电池电量在两者之间时，就会限制能量回收的最大充电电流。

当电动汽车减速时，车轮带动驱动电机转动，电机成为交流发电机而产生电流，通过电机控制器将交流电整流为直流电给动力电池组充电（制动再生能量）。电动汽车控制器可通过各种传感器对动力电池、驱动电机进行监控并及时反馈信息，并通过电功率表、转速表和温度表等仪表进行显示。

4）制动能量回馈的原则

能量回收制动不应该干预ABS的工作。当ABS进行制动力调节时，制动能量回收不应该工作。当ABS报警时，制动能量回收不应该工作。当电驱动系统具有故障时，制动能量回收不应该工作。

在整个制动的过程中，要保证电动汽车的制动稳定性和平稳性，并尽可能多地回收制动能量，延长电动汽车续驶里程。

5）防溜车功能控制(www.daowen.com)

纯电动汽车在坡上起步时，驾驶员从松开制动踏板到踩油门踏板过程中，会出现整车向后溜车的现象。在坡上行驶过程中，如果驾驶员踩油门踏板的深度不够，整车会出现车速逐渐降到0然后向后溜车现象。

为了防止纯电动汽车在坡上起步和运行时向后溜车现象，在整车控制策略中增加了防溜车功能。防溜车功能可以保证整车在坡上起步时，向后溜车小于100 m：在整车坡上运行过程中如果动力不足时，整车车速会慢慢降到0，然后保持0车速，不再向后溜车。

6）电动化辅助系统管理

电动化辅助系统包括电动空调、电制动、电动助力转向。整车控制器应该根据动力电池以及低压电池状态，对DC/DC、电动化辅助系统进行监控。

7）车辆状态的实时监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其动力系统及相关电器附件相关各子系统状态信息驱动显示位表，将状态信息和故障诊断信息通过数字仪表显示出来。

8）故障诊断与处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断，并及时进行相应安全保护处理。根据传感器的输入及其他通过CAN总线通信得到的电机、电池、充电机等的信息，对各种故障进行判断、等级分类、报警显示；存储故障码，进行故障诊断，并及时进行相应安全保护处理。根据传感器的输入及其他通过CAN总线通信得到的电机、电池、踏板等的信息，对各种故障进行判断、等级分类、报警显示，存储故障码，供维修时查看。

4.整车控制各相关系统的维护

1）整车网络拓扑

整车网络拓扑注解如表4-14所示。

表4-14　整车网络拓扑注解

续表

2）整车CAN总线网关及网络化管理

在整车的网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、信息优先权的动态分配以及网络故障的诊断与处理等功能。通过CAN（EVBUS）线协调电池管理系统、电机控制器、空调系统等模块相互通信。

3）换挡控制

挡位管理关系着驾驶员的驾驶安全，正确理解驾驶员意图，以及识别车辆合理的挡位，在基于模型开发的挡位管理模块中得到很好的优化。能在出现故障时做出相应处理保证整车安全，在驾驶员出现挡位误操作时通过仪表等提示驾驶员，使驾驶员能迅速做出纠正。

检测标准：换挡机构输入VCU的是4路模拟电压信号，信号输入后首先进行高、低有效性判断和故障诊断。高有效用1表示，低有效用0表示。

高有效判断区间：大于等于2.8 V且小于等于4.95 V。

低有效判断区间：大于等于0.1 V且小于等于0.9 V。

挡位信息如表4-15所示。

表4-15　挡位信息

4）加速踏板

检测加速踏板传感器1信号：踏板开度从0%～100%变化，用万用表直流电压挡测量插件4号端子与对地之间应有0.74～4.34 V的电压；否则检查传感电源和地线，如果输入电源和地线正常，则为传感器内部故障。

检测加速踏板传感器2信号：踏板开度从0%～100%变化，用万用表直流电压挡测量插件6号端子与对地之间应有0.36～2.24 V的电压；否则检查传感电源和地线，如果传感器输入电源和地线正常，则为传感器内部故障。

5）动力电池管理系统（BMS）

动力电池管理系统结构如图4-16所示。

图4-16　动力电池管理系统结构

整车控制器给动力电池控制器发出电能需求和故障信号，包括电池电量、电压、电流信号，反馈给整车控制器都是通过CAN线来实现。总负继电器由整车控制器控制，总正继电器由BMS控制。

6）空调制冷系统

空调制冷控制原理如图4-17所示。

图4-17　空调制冷控制原理

纯电动汽车没有发动机给空调系统提供动力源，也没有发动机余热进行采暖，因此不能直接使用传统的汽车空调系统，需要电能作为动力源。这样，蓄电池不仅要提供行驶所需动力，还要为空调系统提供能量。据了解，空调制热消耗的电能约占电动汽车整车消耗能量的33%。因此，研发符合电动汽车的新型空调系统显得尤为重要。

控制原理：纯电动汽车采用电动空调压缩机，与内燃机汽车空调压缩机控制方式不同。整车控制器（VCU）接到空调AC请求信号并确认空调系统压力信号、蒸发器温度信号、冷暖选择信号、鼓风机信号，是否满足起动压缩机的要求。

当满足以上条件，整车控制器（VCU）发出起动压缩机的指令，通过CAN传递给空调压缩机控制器；空调压缩机控制器根据整车控制器（VCU）的指令来控制空调压缩机的驱动电路，控制压缩机的工作和转速。

7）巡航控制

控制逻辑图如图4-18所示。

图4-18　控制逻辑图

控制原理图如图4-19所示。

图4-19　控制原理图

各按键在不同状态下的信号电压如表4-16所示。

表4-16　各按键在不同状态下的信号电压

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