混联混合动力车辆整车控制器设计

徐雷鸣

摘要：目前中国正面临着严重的能源危机，每年有大量的石油、煤炭、天然气等动力能源需要从外国进口，给国内的能源安全造成严重威胁。汽车的耗油每年占据我国能源消费的很大大部分，因此，加大对混合动力车辆的研究改变汽车严重依赖化石能源，将从根源上解决国内的能源危机就显得至关重要，并且混合动力车辆的研究也会让利于汽车消费者，对解决目前中国日益严重的环境问题也显得非常重要。本文主要介绍混联混合动力汽车车辆整车控制器的HCU、整车控制器软件、以及检测软件的设计，旨在设计出更加科学更加智能的混联混合动力汽车。

关键词：能源危机;混联混合动力汽车;HCU;软件

引言

中国虽然是能源大国，但是人均能源很低。目前，中国正面临着严重的能源危机，每年有大量的石油、煤炭、天然气等动力能源需要从外国进口，严重的依靠外国能源进口经常会受到国际政治风云变幻的影响，给国内的能源安全造成威胁。汽车的耗油每年占据我国能源消费的大部分，因此，加大对混合动力车辆的研究改变汽车严重依赖化石能源将从根源上解决国内的能源危机就显得至关重要。并且混合动力车辆的研究也会让利于汽车消费者，对解决目前中国日益严重的环境问题也显得非常重要。

1.混合动力汽车

混合动力汽车主要分为三种类型。串联类型、并联类型和混联类型。混联混合动力汽车使用的是电控系统对整车进行控制和监测。现实中，为了提高混联的效率采用的是CAN技术来实现混合动力汽车复杂系统的互联。混联混合动力汽车系统中当中最重要的硬件叫HCU，就好比电脑的CPU，HCU主要控制的是混合动力汽车的动力能源配比，例如电力和汽油的混合动力汽车，需要输出的功率是10000w，那么HCU需要做的工作就是进行科学配比，安排电力提供多大的功率，汽油提供多大的功率让整个车消耗的能源或者说花费的成本最低。因此在此意义上说，如何设计出更加科学更加智能的HCU硬件系统对于混联混合动力汽车就显得尤为关键。

2.混合动力汽车的HCU设计

HCU硬件设计是由多个模块组成的，这些模块相互写作才能使得HCU硬件顺利工作。目前HCU硬件设计主要分为八大模块。

2.1驾驶员开关信号处理模块

该模块最主要的功能就是将驾驶员的开关和P/R/N/D按钮转换成对应的I/O信号，以便MCU识别。

2.2A/D信号处理模块

A/D信号处理模块主要是将驾驶员的一些操作（加速、离合、刹车）等基本物理操作转换成对应I/O信号，以便MCU识别。但是这个模块不同之处在于，传感器采用的是电流信号输出，而MCU只能识别电压信号，实际操作中是让电流信号通过特定的电阻，变成对应设定的电压信号。

2.3PCB设计

PCB设计的初衷主要是为了增加HCU硬件的抗干扰能力，其基本的原理是将低速的模拟信号转换电路和高速的信号转换电路进行有效的区分开，以达到不同电路之间的相互影响。

2.4MCU外围配置电路模块

MCU外围配置电路模块主要功能就是保证MCU的正常运行，主要由系统复位电路、晶振电路等组成。

2.5CAN通信电路处理模块

在一般的HCU硬件设计中需要实现HCU同子部件ECU进行总线通信，所以实际中采用的是CAN通信通道的冗余设计避免差分电压总线信号波动对HCU硬件的影响，增加CAN通信电路采样精度。

2.6SCI串口通信模块

SCI串口通信模块主要是为了把MCU信号变成符合RS232的通信信号，让PC系统进行正常识别。

2.7电源管理模块

汽车的车载电压一般是25V，而MCU的工作电压是5V，所以电源管理模块最主要的工作就是吧车载电压转换成MCU的工作电压，以便MCU正常工作。

2.8电磁阀驱动电路模块

电磁阀驱动电路模块最主要的功能是为了及时的处理HCU硬件的故障，保障HCU硬件系统随时顺利运行。

2.9输入车速脉冲信号处理模块

输入车速脉冲信号处理模块主要是处理来自轮速霍尔传感器的信号，将该信号传送给MCU的ECT接口。

3.整车控制器软件设计

整车控制器软件系统可以提供在线编程、调试等功能，大大的提升编程的效率。其编程的主程序采用的是前后台程序。

3.1前台程序

前台程序操作之前都需要首先对所有的硬件设备进行初始化操作，然后前台程序才会进入到控制状态，按照设想设定的程序一步一步执行操作。

3.2后台程序

后台程序的主要功能是将模拟信号的中断模拟信号定时中断启动 AD 转换模块，等待AD转换完成之后再采用中断操作继续触发AD数据处理将其子函数中断。

3.3中断优先级处理

程序的运行过程中在某一步操作的时候往往会出现多个中断操作，系统需要知道下一步操作哪一个终中断操作就要引入中断优先级的概念。中断优先级提前有编写程序的人员设定好，确定哪些中断操作优先操作，哪些次之，这样以来才会是众多的中断操作安全有序进行。

4.监控软件设计

出了设计出科学的HCU硬件和整车控制器软件，还需要在混合动力汽车运行的过程中进行实时分监控，保障混合动力汽车的硬件和软件都能够正常运行。同时及时的监测到问题之后，监控软件还需要简单的对错误进行修正，保证硬件和软件顺利运行。

监控的软件设计和一般的软件设计没有什么不同，通常是利用VB语言编写的，需要软件达到什么样的效果就编写什么样的程序，视情况而定。不过最主要监控软件要实现的功能就是检测HCU的各个模块的运行情况。

5.总结

通过上文的分析，基本了解了混联混合动力汽车车辆整车控制器的HCU、整车控制器软件、以及检测软件的设计。通过对这些的充分了解，旨在设计出更科学的更加智能的硬件和软件从而提升混联混合动力汽车的性能，使其更加的节省能源，这样以来不单单是对汽车的消费者有利，对解决我国的能源危机还有日趋严重的环境问题都显得非常重要。

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