新能源汽车管理器?新能源汽车管理器的作用

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本文目录

  1. 新能源汽车网关控制器在哪里
  2. 新能源汽车的电控系统简介
  3. 新能源汽车电机控制器由什么组成

一、新能源汽车网关控制器在哪里

1、汽车网关的位置一般位于汽车仪表盘的后方。

2、汽车网关控制器是整车电子电气架构中的核心部件,其作为整车网络的数据交互枢纽,可将 CAN、LIN、MOST、FlexRay 等网络数据在不同网络中进行路由。

3、汽车网关承担不同总线类型之间的协议转换工作,并参与各网段的网络管理;根据实际需求路由信号和消息控制路由时序。网关也是直接和 OBD 接口的车载节点,负责整车诊断报文的转发与控制,同时承担外界对车内网络潜在风险的防御

新能源汽车管理器?新能源汽车管理器的作用

二、新能源汽车的电控系统简介

关于电控系统,它其实并不是新能源电动汽车专有的,燃油车同样有,只不过新能源电动汽车的电控系统更加的复杂,也更强大。

汽车电控系统,就是汽车电子控制系统,是由模块控制的系统总称,它由硬件和软件构成,电控其实就是车辆所有电子控制系统的软件+硬件的总称,我们可以将整个电控系统理解为车辆的神经系统,这个系统可以控制车辆的运行能力,所以电控系统越强大,车辆的控制与行驶能力越出色。狭义上的电控指的是整车控制器,但是新能源电动汽车的“电控”较多,还包括电机控制器与电池管理系统。

汽车上的控制器通过 CAN 网络来通信。CAN 的全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN 被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置 ECU 之间交换信息,形成汽车电子控制网络。比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入 CAN 控制装置。

三大控制系统中,整车控制系统依然是最主要的控制系统,下面将详细介绍整车控制系统,并简单介绍电机控制系统和电池管理系统:

车辆行驶过程中,需要一个与驾驶员进行指令互动的窗口,这个窗口就是整车控制器 VCU(Vehicle control unit),VCU 负责接收来自驾驶员的各种驾驶操作指令和配置功能操作的需求,如上电、加速、制动踏板等各种信号,并结合车辆其它系统发出的操作指令或协控信息,以及各部件传感器反馈的各种车况信号,实现对整车和各部件工况的分析,形成可以确保车辆安全行驶的指令,以达到各个控制系统器执行动作的目的。

概括性来说,整车控制系统的硬件部分,主要有传感器,控制器和执行器三大部分,传感器负责采集信息,将各种信息转化成电信号后传输给电脑,电脑再依据这些信号,配合内部程序,控制执行器的工作。

传感器:传感器的信号有数字信号和模拟信号两种,负责采集驾驶员传递给车辆的信息并形成指令。

控制器:控制器就相当于大脑,用于接收信号与发送指令;内部主要包括输入回路,输出回路,微机以及 A/D 转换器几部分。输入回路就是对信号进行处理,譬如去杂波等。同时因为微机不能处理模拟信号,因此在控制器内部有一个 A/D 转换器,也就是模/数转换器。输出回路的作用则是将微机输出的电压很低的信号转换成可以驱动执行器的输出信号,多采用大功率三极管,由微机输出的信号控制导通与截止。微机由大规模的集成电路组成,以微处理器为基础,配以存储器,输入输出接口和相应的辅助电路。

执行器:汽车上的执行器特别多,像 AEB 刹车系统,后方来车预警,各类电磁阀等,执行器主要是终端执行指令的各种硬件。

整车控制系统 VCU 是整车各部件工况的协调中心,它对于车辆的能耗,动力性能,操控性,舒适性等主要性能指标都起着非常关键的平衡和协调的作用。

电机控制器(Micro Controller Unit)的作用主要是接收整车控制器的扭矩指令,进而控制驱动电机电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。

在电动车辆中,电机控制器的功能是根据挡位、油门、刹车等指令,将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能,来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态,或者帮助电动车辆刹车,并将部分刹车能量存储到动力电池中。

每个电动机都会有对应的控制器,控制器的特性及复杂度会随着电动机需要呈现的性能而不同。最简单的控制器,是连接电动机及电源的开关,例如小的家电或动力工具等。更复杂的电动机控制器可以精确地控制电动机的速度及转矩,也可能是机械控制位置的闭回路控制系统中的一部分。

另外,在能量回收过程中,电机控制器还要负责将驱动电机副扭矩产生的交流电进行整流,回充给动力电池。它面临的工况相对复杂,需要能够频繁起停、加减速,低速/爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,具有大变速范围。

电池管理系统(Battery Management System)相比前面两个控制器,相对比较“年轻”,电池安全和性能一直都是我们关注的重点问题,电池管理系统起到的作用就是保证电池的安全稳定和不同环境下的正常运行,其主要功能包括:电池物理参数实时监测、在线诊断与预警、充放电与预充控制、均衡管理和热管理等。

电池管理系统 BMS 的核心功能有以下几个方面。电芯监控技术包括单体电池电压采集;单体电池温度采集;电池组电流检测。

温度的准确测量对于电池组工作状态相当重要,包括单个电池的温度测量和电池组散热液体温度监测。合理设置好温度传感器的位置和使用个数,与 BMS 控制模块形成良好的配合。电池组散热液体温度的监控重点在于入口和出口处的流体温度,其监测精度的选择与单体电池类似。

SOC(state of charge,荷电状态)技术就是电池还剩下多少电,SOC 是 BMS 中最重要的参数,因为其它一切都是以 SOC 为基础的,所以它的精度极其重要。如果没有精确的 SOC,再多的保护功能也无法使 BMS 正常工作,因为电池会经常处于被保护状态,更无法延长电池的寿命。SOC 的估算精度越高,对于相同容量的电池,可以使电动车有更高的续航里程;高精度的 SOC 估算可以使电池组发挥最大的效能。

均衡技术指被动均衡一般采用电阻放热的方式将高容量电池“多出的电量”进行释放,从而达到均衡的目的,电路简单可靠,成本较低,但是电池效率也较低。主动均衡充电时将多余电量转移至高容量电芯,放电时将多余电量转移至低容量电芯,可提高使用效率,但是成本更高,电路复杂,可靠性低。未来随着电芯的一致性的提高,对被动均衡的需求可能会降低。

由于电控系统联系着全车的其它部分,会对全车的其它部件造成影响,所以电控系统必须要有非常高的控制精度和动态响应速率,同时还要能够提供较高的安全性和可靠性,如果某个环节出现问题,便会牵一发而动全身。

为了不断完善电控系统,提供更好的服务,电控系统和我们的电脑、手机系统一样,可以通过无线网络进行远程升级,也就是 OTA。主要包括两个方面的,一是应用软件的升级,如导航、音乐、车机系统等;另一个则是固件的升级,即车辆所有部件的控制软件。升级后的车辆会改变部分性能的参数或者增加新的功能。

三、新能源汽车电机控制器由什么组成

新能源汽车作为一种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它附件(如图 1 所示)。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,己广泛应用于中、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控制单元,拓展网络系统功能。

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公司自行设计开发的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,其结构原理如图 2 所示。

下面对每个模块功能进行简要的说明:

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;

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;

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;

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;

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

可采集脉冲信号并调理,范围 1Hz—20KHZ,幅度 6—50V;输出 PWM 信号

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码,车辆特征参数等,容量 32K。

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能:

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。

在现代汽车中,有众多电子控制单元和测量仪器,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,电子控制单元比传统燃油车更多更复杂,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。

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,回收能部分能量。

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。

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。

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,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

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讯,实现 UDS 诊断服务,包括数据流读取,故障码的读和清除,控制端口的调试。

新能源汽车管理器?新能源汽车管理器的作用

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