新能源汽車整車控制器的改進設計與應用研究

張凱麗

◆摘? 要：近年來，新能源汽車智能化發展在汽車領域的技術進步中扮演著越來越重要的作用。新能源汽車技術體現出了非常廣闊的經濟發展前景，這也吸引著非常多的企業硬件廠商、軟件服務商加入到新能源汽車技術研究中。實際上，汽車行業已經逐漸由硬件控制時代過渡到了軟件控制時代，尤其是新能源汽車的發展，更需要智能化、信息化的軟件服務系統?；诖?，本文主要探討了新能源汽車整車控制器的改進設計與應用。

◆關鍵詞：新能源汽車;整車控制器;改進設計與應用

一、引言

新能源汽車的推廣是我國環境保護戰略中的關鍵組成部分。其充電問題已經成為重要的研究課題?，F階段，建設控制系統還存在諸多的問題，只要不斷利用信息化技術手段，逐步通過網絡實現電動車的整車控制，為促進新能源汽車產業發展做出貢獻。

二、新能源電動汽車特點

新能源汽車關鍵技術主要集中在電池、電機和電子控制系統三方面。在電池方面應瞄準國際前沿技術，大力發展功率型動力電池和超級電容技術，在電池的輸入輸出特性、安全性、各單體的一致性、使用壽命、熱管理技術和制造成本方面下手，提高動力電池模塊化發展，不斷研究新型電池技術，為新能源汽車長期發展做好準備。在行業格局正在形成的今天，傳統車企需加速轉型布局，造車新勢力須加大融資建廠規模。我國新能源汽車產銷量全球領先，累計已超過200萬輛。在政府的引導和新能源汽車行業的共同努力下，近幾年我國推出了26項國家標準，796項國內外專利，在新能源汽車研發方面取得了巨大進展。

三、新能源汽車整車控制器的改進設計與應用

（一）機械結構

依據硬件具體尺寸，選擇高防護等級的接插件，外殼采用壓鑄鋁材質，并增加一通氣塞，用于平衡控制器內外部壓力，增加了防塵防水能力。

（二）安全架構

硬件系統采用雙芯片安全架構，完全獨立的雙供電系統的二級電源管理、扭矩相關的關鍵信號雙路冗余采集，主控制芯片和安全監控芯片之間采用SPI和CAN冗余直接通訊。在異常情況對整車上的BMS電池管理系統及MCU電機控制器采取安全控制，通過EEPROM存儲安全故障信息。

（三）充電控制系統的設計

新能源汽車智能充電控制系統的設計過程中通過運充電控制模塊對汽車充電的電量、付費方式、車輛信息、充電接口、控制狀態等信息經過AP傳到控制中心進行數據采集與管理，然后通過控制系統對充電過程進行管理。智能充電系統的設計與完善是有效提升新能源汽車充電設施兼容性、適應性的關鍵方法，也是確保智能充電系統全面發展的重要手段。

（四）電路改造

第一，處理器模塊。包括一個高性能單片機的主控芯片和一個8位單片機的安全監控芯片，兩個處理器之間采用SPI通訊和內部CAN通訊實現可靠的信息傳遞以及相互監控，還有與之相匹配的時鐘電路、程序刷寫電路、EEPROM等。第二，數字輸入模塊：輸入信號分成高有效和低有效輸入兩大類，同時考慮抗ESD處理、防短路設計、濾波處理、12V和24V信號等級兼容處理等。第三，傳感器輸入模塊：采集電路匹配傳感器輸入信號改進，主要考慮的是傳感器輸出驅動能力、抗ESD處理，防短路處理、濾波處理等。第四，輸出驅動模塊：按照所連接的負載不同，將輸出驅動分為高邊和低邊兩大類，根據負載所需電流能力選擇功率器件，同時要考慮輸出短路和開路的診斷、驅動電路的過溫度、過電流和過電壓等保護功能。

（五）電池能量管理系統控制

新能源汽車內部動力系統中，動力電池放電性能與動力電池剩余電量（SOC）相互作用和影響，如果SOC數值低于設定的范圍值時，則車輛顯示故障不能正常行駛，強制關閉大功率設備（空調系統等），儀表顯示電量警示燈常亮;當SOC的值高于設定的范圍值，電量過充會降低電池包的使用壽命。在SOC數值計算時，根據安時積分法，計算得出動力電池的剩余電量（SOC）值，并依據其初始值和開路電壓進行修正。在電池總容量的影響因素中，環境溫度、電池循環次數以及平均放電電流是關鍵因素，設置影響因素的修正系數，確保單體電池的總容量。當駕駛人員啟動車輛時，動力電池進行放電工作，驅動電機及車身設備進行自診，當車輛正常行駛狀態下，車速處于正常速度，電機在高負荷區域內工作。同時通過DC-DC轉換器，把高壓電轉換為低壓電給電氣系統供電，并給輔助電池充電。

四、新能源汽車發展策略

（一）提升新能源汽車的續航能力

續航作為汽車重要部分，若想讓新能源汽車技術獲得進一步發展，需要不斷提升其續航能力，這也是新能源汽車未來發展的重要趨勢。氫能和電能是當前新能源汽車的重要能源類型，氫能源汽車能夠有效降低碳排放，保證運輸題型的穩定。通過提升對氫、電能等能源的存儲效率，方可為新能源汽車續航能力提升打下堅實基礎。這樣可以有效保證以電力為主要能源汽車的動力。

（二）提升電池安全性

汽車電池出現長時間過熱以后，很容易發生火災，因此在對新能源動力電池進行研發的過程中，既應當考慮到電池的性能，又應當降低電池溫度的變化程度，以此來讓電池可以始終保持穩定、安全的運行狀態。在實際操作過程中，應當將汽車的控制系統和電池相連，一旦電池的溫度過高，就要通過汽車空調系統來改善電池的問題，以此來實現對電池溫度的有效控制，杜絕火災隱患，提升電池的安全性。

五、結束語

新能源汽車未來仍然是我國能源轉型和“碳平衡”戰略的排頭兵，未來必將拉動我國汽車產業技術革新和經濟增長。作為一種新型的智能網聯車輛，最重要的問題是如何有效利用車輛整車控制器來管理整車，因此，研究新能源汽車整車控制器的改進設計與應用是非常重要。

參考文獻

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