电动车控制系统组成简图

加速踏板制动踏板制动压力车速输入模拟量采集CAN总线信号控制信号电源线传感器信号前进后退低速档高速档启动开关充电开关开关量采集光电隔离整车行驶控制器机械连接CAN总线控制器能源分配与控制管理系统电机控制器能量回收系统变速箱控制器制动电子控制单元空制器车载信息显示系统功率逆变外电源充电接口空调系统动力电池组电机DC/DC变换器智能变速箱制动执行器车载辅助动力电源制动执行机构动力转向机构空调系统等其它车载器件驱动桥制动系统

电动车控制系统组成简图

电动车控制系统由整车能源分配与管理系统，行驶控制系统和辅助控制等系统组成。

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1. 整车能源分配与控制管理系统

整车能源分配与控制管理系统由动力电池组、电池管理系统（BMS）、放电和充电等接口及其控制所构成。为了获得最大的续驶里程及首务安全功能，能源分配与管理系统必须根据电动车实际行驶工况及电池组的SOC等参数，合理、高效的分配有限的能量，使得安全、高效行驶的同时最大程度延长电动车一次充电续驶里程。

2. 车辆行驶控制系统

车辆行驶控制系统由整车行驶控制器、电机驱动控制系统、能量回收系统、变速箱控制系统及辅助控制系统等通过总线系统连接组成。 2.1 整车行驶控制器 1） 车辆行驶控制功能

纯电动汽车的动力电机必须按照驾乘人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转矩或再生制动转矩。踏板开度越大，动力电机的输出扭矩越大。因此，车辆控制器要接收踏板信号并将其转换为对动力电机的扭矩输出要求。这一功能是整车控制器的基本功能。

2) 车辆多主扁平的can Bus 控制管理

在电动汽车中以CAN总线的应用理所应当。整车控制

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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。整车采用多主扁平的can Bus 控制管理, 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。各传感器采集到的数据 由A/D转换器转换成数字信号传递给整车控制器;还有一些开关量信号如启动、停止等开关以及档位切换开关等信号也都传递给控制器。控制器通过CAN总线实现指令的下达以及各模块间信息的共享等功能。

2.2 电机驱动控制系统

电机驱动控制系统包含大功率交流异步电机控制器 和功率逆变器以及电机本身，完成电动车正常行驶工况下的

驱动控制任务,是电动车运动的核心问题所在。

2.3 能量回收系统

能量回收系统主要是将汽车制动时的机械能转化为电能存储到电池组，实现制动能量的回收。 2.4 变速箱控制系统

系统中采用了智能变速箱，智能变速箱由两部分组成：即减速和升速两个功能，正常行驶时作为减速器，提高电动车驱动系统的牵引驱动性能。在制动时切换到升速模式，在更宽的速度范围内进行制动能量回收，提高能量回收效率。变速箱控制器配合一体化电机的切换过程，在毫秒量级实现

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切换。电动车正常行驶工况下的换档功能也由此系统来控制实现。

2.5 制动控制系统

电动汽车制动系统，包括制动电子控制单元、制动执行器以及制动系统。 3. 辅助控制子系统

此系统包含有动力转向系统、空制系统、车载信息显示等系统构成。

电子科技大学(UESTC)所研发的系统由上述几部分组成;

时间:电动车控制系统中除2.4 变速箱控制系统外,其余部分均可在六至八个月完成样机研发,二个月联机调试; 硬件模块与软件模块划分及经费预估:

以整个电动车控制系统中“车辆行驶控制系统”、“电机驱动控制系统”这两个主要核心系统 ，共有27个软件模块 ; 研发费230万元.(主要为含此二系统的硬件模块及软件研发).

以下以“大功率交流异步电机控制器硬件设计说明”为例说明之;

大功率交流异步电机控制器

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硬件设计说明书

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时间：2011.12.16 版本：V1.0 审核： 批准：

电子科技大学机械电子工程学院

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1 系统结构及功能划分

1.1 硬件电路总体框架

SEED 仿真器 电流采样 电池容量 电压采样 PWM 加速踏板信号 刹车踏板信号 换挡器信号 开关信号 数码管显示模块 LIN CAN TMS320F2808核心 BMS 汽车 A/D 故障信号输入端 IPM功率保护信号 IGBT过流故障信号 IGBT温度信号 JTAG 仿真头 电源模块 输出3.3V和1.8V 功率模块 外部输入 直流5V

图1 硬件系统结构图

母线电压 温度信号 UVW相和母线电流 AD采样模块 ECAP模块 CAN通信模块 汽车

LIN通信模块 电源模块，输入5V，输出3.3V和1.8V 外部输入15V和5V EPWM模块及故障保护信号 功率驱动板 图2 TMS320LF2808控制板硬件结构框图

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1.2 功能模块

1、微控制器模块

采用TMS320F2808DSP，该芯片主要有以下优点：

（1） 32位，速度可以达到100MIPS，实时控制精度高。 （2） 有16K 的Flash存储器，6K的SRAM，存储容量足够使用。 （3） 有CAN、SPI、SCI模块，方便与外设之间的通信。

（4） 有带故障保护的三相桥PWM模块，非常适合电机驱动控制。 （5） 工作温度可以达到-40°C~125°C，达到汽车级要求。

2、信号处理与匹配 3、电机驱动

2808有六路可以控制的PWM输出通道，可以用来控制由MOSFET组成的三相桥或集成了六个IGBT的IPM模块，进而控制电机的转动。三相桥电路一共有四路故障信号输出，分别是三个上桥臂分别单独输出一个故障信号，三个下桥臂共同输出一个故障信号，将这个故障信号相与后最终得到一个故障信号，送到

4、接口和匹配 5、通信模块

2808自带CAN模块，可以直接进行CAN通信，将DSP的CAN输出信号接到CAN驱动芯片上（MCP2551），2551的输出接到其他的芯片上即可进行CAN通信。

2808也可以进行LIN通信。 6、电源管理单元

外部供电电源电压为5V，通过电源转换芯片得到3.3V和1.8V，为DSP及相关芯片供电。具体如下：

（1）使用TPS75733得到3.3V电源。该芯片输入电压为5V，输出为3.3V，即D3.3V。

（2）使用TPS76801Q得到1.8V电源。该芯片输入电压为3.3V，输出为1.8V，即D1.8V。

（3）通过使用电感进行隔离，可以得到A1.8V和A3.3V，其中A3.3V可以通过

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1117芯片通过电压转换后得到，1117输入为5V，输出为3.3V。

1.2.1 接口描述 1.2.2 概述

系统接口传输信号的类型比较多，以下分别说明。

a) 单向输入接口定义

信号类型 电路图标号 电平类型 静态电平值 电平变化范围 b) 输出信号

信号类型 电路图标号 电平类型 典型电平值 电平变化范围

c) 双向信号

信号类型 LIN通信 电路图标号 K_LINE 电平类型 典型电平值 电平变化范围 精彩文档

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K_RXD K_TXD CAN通信 CANH CANL

1.3 关键模块特点及性能指标

1.3.1 微控制器单元

特点和性能指标：

1.3.2 电源管理单元

引脚定义如下：

引脚定义如下： 引脚序号 精彩文档

标号 功能 实用标准文案

1.4 数据的采集和传输方案

1.4.1 安全特征参数的采集方案 1.4.2 标准电流信号的采集 1.4.3 模拟信号的采集 1.4.4 数字信号的采集

1.4.5 数据通信设计方案

引脚定义

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1.5 人员安排及其进度计划

除功率部分外，控制器核心控制板及其软件开发需要3人左右，现分别任务安排如下： 1. 核心控制电路设计

该部分主要实现以TI-2808为核心CPU的控制电路，内容包括，电机转速测量单元，外围电机三相电压，两相电流的信号采集及其处理电路，与液晶面板通信接口电路，直流接触器控制电路，CPU正常工作所需的电源供电电路，IGBT驱动所需电源供电，多路电源输出信号。外部接触器开关及其刹车，油门信号输入，系统自检故障信号输出等电路的设计。 2. 核心控制器软件开发

该任务主要实现大功率交流异步电机核心控制器的软件设计，大致功能有：转差频率控制程序，矢量输出控制程序，系统自检程序，SVPWM输出函数，d，q轴闭环控制程序，CAN通信程序，外部接口输入信号处理程序。电机参数自动辨识算法程序。 3． 仿真分析人员

主要针对这两种控制算法进行理论性的仿真分析，系统建模，为软件的验证提供支持，特别是利用牛顿迭代法对电机参数进行在线辨识，需要进一步仿真验证。 3. 时间安排

此部分若同时进行大约需要四个月左右，上车调试2个月左右。

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