news 2026/10/8 14:17:49

某纯电牵引车整车控制系统

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
某纯电牵引车整车控制系统

一、整车控制系统VCU主要功能

VCU接收来自驾驶员的开关信号,如钥匙开关信号、油门位置、刹车、档位、制动等等,然后通过计算和处理,来实现对整车驱动控制及其它控制功能。


1、电机控制:

通过接收驾驶员指令,以及整车相关信息、电池信息,计算目标转矩,指令电机工作;电机有驱动和能量回收(发电)两种工作模式。

(1)驱动模式:

电机有正转、反转两种工作状态,分别用于前行和倒车。整车控制器(VCU)根据档位信号、加速踏板位置传感器信号、制动开关信号、电机反馈转速、电池最大放电功率、电机驱动能力计算出需求扭矩,并将需求扭矩命令发送给电机控制单元(MCU);电机控制单元(MCU)执行命令、控制电机工作。


目标转矩计算:

目标转矩计算主要依据以下信号和参数:

①驾驶员控制信号(挡位、加速踏板位置、制动信号等);

②电机及电池状态限制:

电机温度、转速;电池温度、剩余电量。


能量回收模式:

能量回收是指电机被驱动轮反拖旋转,输出三相交流电,通过电机控制器整流后,输出高压直流电,为动力电池充电的工作过程。

能量回收有行车制动能量回收和辅助制动能量回收两种工作模式。

能量回收限制条件:

①车速条件:车速一般在30Km/h以上才能启动能量回收;

②挡位:换挡手柄处于前行(A或M)位置;

③电池剩余电量:小于95%才能启动能量回收。

行车制动能量回收:按下EBI开关,踩下脚刹车时,能量回收工作、分担一部分制动负荷。

辅助制动能量回收:放松油门后,开启辅助制动开关,能量回收工作。辅助制动有恒速、1、2、3、4五个挡位。


2、空压机控制:

电动空压机为三相交流驱动;由电力电子单元(PEU)内的空压机控制器将动力电池的高压直流转换为三相交流电,然后驱动气泵电机运转。

压力信号:安装在干燥罐上的压力开关,为整车控制器(VCU)提供一个电压信号。当制动系统压力低于8bar时,VCU-51#脚为24V高电位,VCU指令压缩机启动;当制动系统气压高于10bar时,VCU-51#脚变为0V低电位,VCU便指令压缩机退出工作。整车控制器(VCU)通过CAN总线发送启停指令给空压机控制器。


3、转向油泵控制:

转向油泵工作条件:高压上电前提下,挂挡、松手刹、踩油门、车速>0,这四个信号中任意一个条件满足时,油泵就开始工作;

关闭钥匙、高压下电,VCU通过CAN指令油泵退出工作。

4、空调压缩机和PTC加热器控制:

空调控制器发送制冷或制热请求给VCU,VCU判定以下条件同时满足时,批准空调压缩机或PTC工作:

(1)接收到制冷或制热请求;

(2)动力电池SOC>10%;

(3)高压上电已完成。

如果已发出批准,动力电池SOC≤8%,VCU会指令空调压缩机或PTC退出工作。

VCU发出制热批准同时,会控制PEU内部的PTC继电器闭合。

5、电机冷却系统控制:

(1)风扇控制:

温度控制:根据电机温度和MCU温度控制风扇低速或高速运转;

空调制冷模式:开启低速风扇;中压开关动作时,开启高速风扇。

(2)水泵控制:高压上电完成,开启水泵;高压下电,水泵关闭。


6、充电控制:

插枪充电时,A+(24V)唤醒VCU和BMS;

A+信号送达VCU,如果是高压上电状态,则执行下电(充电优先);

A+信号唤醒VCU后,VCU通过CAN与充电桩通信,完成状态确认。

充电中,VCU对车辆端各组件状态进行检测,当无法满足充电条件时,VCU引导充电流程停止。


7、DCDC控制:

DC/DC作用:DCDC转换器作用是将高压直流转换为车辆低压系统所需的24V电,实现为低压蓄电池充电,同时为其它低压元器件供电,它相当于燃油车的发电机。
当车辆高压上电完成后,整车控制器(VCU)给DCDC发送使能信号,DCDC转换器启动工作。

DCDC工作条件:高压输入正常;低压电源唤醒了DCDC;同时接收到了VCU使能信号。

8、高压上电管理:

接收启动请求信号后,向PEU和BMS发出高压上电/下电指令,PEU内预充、主正继电器和高压箱内主负继电器执行上电/下电指令(详见上一篇推文)。

9、硬线或CAN使能:

驱动电机、BMS、DCDC、空气压缩机、电动转向泵、空调制冷制热(空调压缩机、PTC)使能;VCU上电工作后,还通过硬线唤醒网关;

注意:硬线使能信号必须连接可靠,虚接时信号是无效的。

10、插接器连接监控:通过互锁信号监控VCU高压插接器连接状态。

二、整车控制系统电路

整车控制系统电路如下图所示:



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