新能源汽车整车控制器的改进设计与应用研究

张凯丽

◆摘  要：近年来，新能源汽车智能化发展在汽车领域的技术进步中扮演着越来越重要的作用。新能源汽车技术体现出了非常广阔的经济发展前景，这也吸引着非常多的企业硬件厂商、软件服务商加入到新能源汽车技术研究中。实际上，汽车行业已经逐渐由硬件控制时代过渡到了软件控制时代，尤其是新能源汽车的发展，更需要智能化、信息化的软件服务系统。基于此，本文主要探讨了新能源汽车整车控制器的改进设计与应用。

◆关键词：新能源汽车;整车控制器;改进设计与应用

一、引言

新能源汽車的推广是我国环境保护战略中的关键组成部分。其充电问题已经成为重要的研究课题。现阶段，建设控制系统还存在诸多的问题，只要不断利用信息化技术手段，逐步通过网络实现电动车的整车控制，为促进新能源汽车产业发展做出贡献。

二、新能源电动汽车特点

新能源汽车关键技术主要集中在电池、电机和电子控制系统三方面。在电池方面应瞄准国际前沿技术，大力发展功率型动力电池和超级电容技术，在电池的输入输出特性、安全性、各单体的一致性、使用寿命、热管理技术和制造成本方面下手，提高动力电池模块化发展，不断研究新型电池技术，为新能源汽车长期发展做好准备。在行业格局正在形成的今天，传统车企需加速转型布局，造车新势力须加大融资建厂规模。我国新能源汽车产销量全球领先，累计已超过200万辆。在政府的引导和新能源汽车行业的共同努力下，近几年我国推出了26项国家标准，796项国内外专利，在新能源汽车研发方面取得了巨大进展。

三、新能源汽车整车控制器的改进设计与应用

（一）机械结构

依据硬件具体尺寸，选择高防护等级的接插件，外壳采用压铸铝材质，并增加一通气塞，用于平衡控制器内外部压力，增加了防尘防水能力。

（二）安全架构

硬件系统采用双芯片安全架构，完全独立的双供电系统的二级电源管理、扭矩相关的关键信号双路冗余采集，主控制芯片和安全监控芯片之间采用SPI和CAN冗余直接通讯。在异常情况对整车上的BMS电池管理系统及MCU电机控制器采取安全控制，通过EEPROM存储安全故障信息。

（三）充电控制系统的设计

新能源汽车智能充电控制系统的设计过程中通过运充电控制模块对汽车充电的电量、付费方式、车辆信息、充电接口、控制状态等信息经过AP传到控制中心进行数据采集与管理，然后通过控制系统对充电过程进行管理。智能充电系统的设计与完善是有效提升新能源汽车充电设施兼容性、适应性的关键方法，也是确保智能充电系统全面发展的重要手段。

（四）电路改造

第一，处理器模块。包括一个高性能单片机的主控芯片和一个8位单片机的安全监控芯片，两个处理器之间采用SPI通讯和内部CAN通讯实现可靠的信息传递以及相互监控，还有与之相匹配的时钟电路、程序刷写电路、EEPROM等。第二，数字输入模块：输入信号分成高有效和低有效输入两大类，同时考虑抗ESD处理、防短路设计、滤波处理、12V和24V信号等级兼容处理等。第三，传感器输入模块：采集电路匹配传感器输入信号改进，主要考虑的是传感器输出驱动能力、抗ESD处理，防短路处理、滤波处理等。第四，输出驱动模块：按照所连接的负载不同，将输出驱动分为高边和低边两大类，根据负载所需电流能力选择功率器件，同时要考虑输出短路和开路的诊断、驱动电路的过温度、过电流和过电压等保护功能。

（五）电池能量管理系统控制

新能源汽车内部动力系统中，动力电池放电性能与动力电池剩余电量（SOC）相互作用和影响，如果SOC数值低于设定的范围值时，则车辆显示故障不能正常行驶，强制关闭大功率设备（空调系统等），仪表显示电量警示灯常亮;当SOC的值高于设定的范围值，电量过充会降低电池包的使用寿命。在SOC数值计算时，根据安时积分法，计算得出动力电池的剩余电量（SOC）值，并依据其初始值和开路电压进行修正。在电池总容量的影响因素中，环境温度、电池循环次数以及平均放电电流是关键因素，设置影响因素的修正系数，确保单体电池的总容量。当驾驶人员启动车辆时，动力电池进行放电工作，驱动电机及车身设备进行自诊，当车辆正常行驶状态下，车速处于正常速度，电机在高负荷区域内工作。同时通过DC-DC转换器，把高压电转换为低压电给电气系统供电，并给辅助电池充电。

四、新能源汽车发展策略

（一）提升新能源汽车的续航能力

续航作为汽车重要部分，若想让新能源汽车技术获得进一步发展，需要不断提升其续航能力，这也是新能源汽车未来发展的重要趋势。氢能和电能是当前新能源汽车的重要能源类型，氢能源汽车能够有效降低碳排放，保证运输题型的稳定。通过提升对氢、电能等能源的存储效率，方可为新能源汽车续航能力提升打下坚实基础。这样可以有效保证以电力为主要能源汽车的动力。

（二）提升电池安全性

汽车电池出现长时间过热以后，很容易发生火灾，因此在对新能源动力电池进行研发的过程中，既应当考虑到电池的性能，又应当降低电池温度的变化程度，以此来让电池可以始终保持稳定、安全的运行状态。在实际操作过程中，应当将汽车的控制系统和电池相连，一旦电池的温度过高，就要通过汽车空调系统来改善电池的问题，以此来实现对电池温度的有效控制，杜绝火灾隐患，提升电池的安全性。

五、结束语

新能源汽车未来仍然是我国能源转型和“碳平衡”战略的排头兵，未来必将拉动我国汽车产业技术革新和经济增长。作为一种新型的智能网联车辆，最重要的问题是如何有效利用车辆整车控制器来管理整车，因此，研究新能源汽车整车控制器的改进设计与应用是非常重要。

参考文献

[1]孔舰.浅谈电动汽车电池能量管理策略[J].轻工标准与质量，2020（6）：112-114.

[2]张清郁.产业融合背景下的新能源汽车技术发展趋势探析[J].新型工业化，2020，10（07）：101-102+105.