电源技术中的一种燃料电池电动汽车整车控制器设计方案电源技术中的一种燃料电池电动汽车整车控制器设计方案
燃料电池电动汽车整车控制器VCU（VehicleControlUnit）是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、
制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。纯
电动汽车整车控制系统可分为组织层、中间层、执行层，其系统分层结构如图1所示。最底层是执行层，由部件
控制器和一些执行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，并且有一定的自适应和极限保护作用；中
间层是协调层，其核心就是VCU，VCU一方面对驾驶员的各种操作以及车辆当前所处的状态解释出驾驶员的意
图，另一方面，根据执行层当前的状态，做出最佳的协调控制；最高层是组织层，为驾驶员或自动驾驶仪
燃料电池电动汽车整车控制器VCU（VehicleControlUnit）是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板
信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。纯电动汽车整车控制系统可
分为组织层、中间层、执行层，其系统分层结构如图1所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执行单元组成，其任务是
正确执行中间层发送的指令，并且有一定的自适应和极限保护作用；中间层是协调层，其核心就是VCU，VCU一方面对驾驶
员的各种操作以及车辆当前所处的状态解释出驾驶员的意图，另一方面，根据执行层当前的状态，做出最佳的协调控制；最高
层是组织层，为驾驶员或自动驾驶仪。组织层、中间层、执行层三者形成闭环控制系统，来实现车辆控制。
燃料电池（FuelCell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电
池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力
（化学力）所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常
用安培小时作单位。在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量
小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行，同时电池内阻也要引起电动势降，因此常把比能量高的电池称做高能电池。
电池的面积越大，其内阻越小。
1燃料电池电动汽车结构燃料电池电动汽车结构
燃料电池电动汽车结构框图如图1所示，它由整车控制器、燃料电池及其控制器、镍氢蓄电池组及其控制器、驱动系统、
车轮等部件组成，各部件通过CAN（ControllerAreaNetwork）总线组成一个分布式控制系统。燃料电池电动汽车采用主辅双
动力源形式：燃料电池作为主动力源，提供汽车行驶的主要动力；能源是经济发展的基础，没有能源工业的发展就没有现代文
明。人类为了更有效地利用能源一直在进行着不懈的努力。历史上利用能源的方式有过多次革命性的变革，从原始的蒸汽机到
汽轮机、高压汽轮机、内燃机、燃气轮机，每一次能源利用方式的变革都极大地推进了现代文明的发展。 随着现代文明的发
展，人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病。一是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能
或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在机端所获得的效率只有33~35%，一半以上的能量白白地损失掉了；二是传统的能
源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。
2整车控制器硬件功能电路设计整车控制器硬件功能电路设计
2.1整车控制器功能需求分析整车控制器功能需求分析
整车控制器相当于汽车的大脑，它是基于最新的汽车专用单片机技术开发的智能混合动力车辆控制器，具有强大的整车系
统层的能量管理、转矩管理和安全管理等功能。基于对驾驶员输入、路面状况、储能系统状态的测量，根据智能能量管理策略
对混合动力总成的输出转矩进行实时调整和精确控制，保证车辆具有较高的动力性、经济性、排放性和安全性。该控制器适用
于全系列的混合动力车辆和电动车辆。盛能动力科技设计和制造的智能整车控制器，可以提供高效、可靠和经济的整车控制功
能。 具体功能包括：（1）接收、处理驾驶员的驾驶操作指令，并向各个部件控制器发送控制指令，使车辆按驾驶期望行驶。
（2）与电机、DC/DC、镍氢蓄电池组等进行可靠通讯，通过CAN总线（以及关键信息的模拟量）进行状态的采集输入及控制
指令量的输出。（3）接收处理各个零部件信息，结合能源管理单元提供当前的能源状况信息。（4）系统故障的判断和存
储，动态检测系统信息，记录出现的故障。（5）对整车具有保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以
关掉发电机及切断母线高压系统。（6）协调管理车上其他电器设备。
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