汽車控制器的案例
純電動汽車整車控制器原理及功能解析
整車控制器是電動汽車正常行駛的控制中樞，是整車控制系統的核心部件，是純電動汽車的正常行駛、再生制動能量回收、故障診斷處理和車輛狀態監視等功能的主要控制部件。
整車控制器包括硬件和軟件兩大組成部分，它的核心軟件和程序一般由生產廠商研發，而汽車零部件供應商能夠提供整車控制器硬件和底層驅動程序?，F階段國外對純電動汽車整車控制器的研究主要集中在以輪轂電機驅動的純電動汽車。對于只有一個電機的純電動汽車通常不配備整車控制器，而是利用電機控制器進行整車控制。國外很多大企業都能夠提供成熟的整車控制器方案，如大陸、博世、德爾福等。
1. 整車控制器組成與原理
純電動汽車整車控制系統主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。
集中式控制系統的基本思想是整車控制器獨自完成對輸入信號的采集，并根據控制策略對數據進行分析和處理，然后直接對各執行機構發出控制指令，驅動純電動汽車的正常行駛。集中式控制系統的優點是處理集中、響應快和成本低；缺點是電路復雜，并且不易散熱。
分布式控制系統的基本思想是整車控制器采集一些駕駛員信號，同時通過CAN總線與電機控制器和電池管理系統通信，電機控制器和電池管理系統分別將各自采集的整車信號通過CAN總線傳遞給整車控制器。整車控制器根據整車信息，并結合控制策略對數據進行分析和處理，電機控制器和電池管理系統收到控制指令后，根據電機和電池當前的狀態信息，控制電機運轉和電池放電。分布式控制系統的優點是模塊化和復雜度低；缺點是成本相對較高。
展開 汽車自動駕駛域控制器研究
（二）產業鏈
汽車電子控制單元作為汽車電子控制系統的核心部分，是嵌入式系統裝置，一般包括硬件和軟件兩部份。一般汽車電子控制器硬件結構主要包括微處理器、存儲器、輸入 & 輸出接口（A/D、D/A轉換器）單元。
硬件部分：
汽車電子控制器硬件的核心在于微處理器。微處理器包括 MCU、MPU、DSP 和邏輯IC等。其產業鏈主要涉及晶圓生產、封裝測試及系統應用等。
從產業鏈來看，汽車電子控制器上游零部件包括芯片、傳感器、無源器件、電路板；中游為智能控制器設計制造；下游是汽車電子終端產品。
上游的芯片直接反映了技術應用和產品性能，而這正是國內外汽車控制器差距所在。
目前汽車控制器芯片（MCU）廠商主要有恩智浦、TI、英飛凌、瑞薩、ADI等公司。而系統芯片（SOC）廠商則主要有英偉達、特斯拉、Mobileye、高通、華為、地平線等公司。
軟件部分：
軟件算法是汽車電子控制器的另外一個核心，隨著汽車智能化的不斷提高，軟件系統越來越復雜，整個汽車軟件代碼行數在1000萬以上，軟件價值占比不斷上升，開發成本占汽車電子系統總成本的一半以上，重要性凸顯。
汽車軟件系統包括系統軟件和應用軟件兩大部分。系統軟件包括操作系統和一系列實用程序，一般由處理器芯片廠家提供。
應用軟件包括：數據采集與過程監控模塊、數據處理模塊、控制算法模塊、執行機構控制模塊、故障自我診斷模塊。
展開 新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 
電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
0 引言
伴隨著新能源汽車產業的發展，車用電子電氣系統的功能也日趨復雜，如何確保電子電氣系統的功能安全已成為行業關注的重點和研究的熱點。國際標準化組織（ISO）于2011年正式發布了ISO26262《道路車輛功能安全》標準，其提供了一套涵蓋系統（包括硬件和軟件）及其生產制造的完整功能安全設計流程與認證制度，以確保汽車行駛的安全性，并已成為汽車行業目前普遍接受的一套完整的評估并降低風險的方法，獲得了全球主要汽車制造商以及零部件供應商的廣泛認可和采用。盡管該標準針對功能安全性給出了完整的設計流程，對功能安全理念的引入發揮了至關重要的作用，但由于其并不涉及特定產品的具體設計，同時國內外的相關文獻也鮮有介紹，因此如何正確地實現產品級的功能安全，對設計人員而言仍然具有一定的難度。
作為純電動汽車核心動力部件，電機驅動控制器其功能安全的正確實施顯得尤為重要。本文將從純電動汽車電機驅動控制器的安全目標出發，詳細闡述針對不同微處理器結構如何實現系統架構設計層面的功能安全。
1 電動汽車電機驅動控制器安全完整性等級分析
1.1 安全目標及安全完整性等級ASIL
產品安全性開發的最終目的是為了符合安全目標。安全目標是系統最高層面的安全要求，是危害分析和風險評估（HARA）的結果?；贖ARA分析可以得出針對安全目標的汽車安全完整性等級（ASIL）。根據文獻可知，ASIL等級的確定需要針對危害事件綜合考慮嚴重度（S）、暴露概率（E）和可控性（C）的因素，如表1所示，其中D代表最高等級，A代表最低等級，QM表示質量管理。
對于S，E，C指標，文獻中均有明確定義，本文不再贅述。需要說明的是，一個安全目標可能與多種危害相關，而多個安全目標也可能與某種單一的危害有關。
展開 ST：用于智能網關解決方案的汽車微控制器和微處理器
ST：用于智能網關解決方案的汽車微控制器和微處理器
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理-博揚智能
直流電機控制器的具體細節取決于電機類型（有刷、無刷、步進）和使用該電機的設備的功能。例如，與有刷電機的工業直流電機控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機的電動汽車直流電機控制器具有不同的設計和工作原理。
控制器分為數字和模擬版本。數字直流電機控制器與其模擬變體之間的主要區別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機控制器類型可以接收來自電機的反饋、檢測錯誤并糾正它們，使值與設定值一致。它們被稱為閉環或反饋控制器。
或者，即使發生故障，開環或非反饋控制器也不會影響這種情況，因為它不會檢測到故障。您可以在不需要自動控制的簡單系統中找到此類控制器。
開環和閉環系統是控制理論的基本概念。根據電子設備的要求或復雜性，您可以實施帶或不帶反饋的控制系統。例如，步進電機可以與開環控制器一起運行。用于高性能應用中精確定位的伺服直流電機控制器是一個閉環系統。
圖中顯示了閉環和開環控制系統的示例。在第一種情況下，機器人的電機控制器接收反饋并根據景觀條件調節速度。在非反饋系統的情況下，電機控制器得不到反饋。因此，機器人的速度在到達平臺時會降低。
展開 淺析自動駕駛域控制器發展趨勢
1）簡單驅動控制器：以油泵控制器為例，僅需要接收非總線信號并驅動執行機構，價值量約為 10-20 元；2）擁有總線診斷通信功能的控制器：以鼓風機控制器為例，需要通過 LIN 總線通信，并擁有診斷功能，價值量約為 40-50 元；3）實現較為復雜功能控制器：以車燈控制器為例，需要通過 CAN 總線通信，擁有診斷功能，并需要對冷卻風扇、調節電機、燈光進行控制的較復雜控制器，價值量約為 80-100 元；4）實現復雜功能控制器：以車身控制器/發動機控制器為例，接收多種信號輸入，通過計算決策對于多個執行機構進行控制輸出，并擁有診斷功能，是分布式架構下最復雜的控制器，價值量約為 200-400 元。
不同級別汽車控制器對比（2020 年）
全新電子電氣架構向“功能域”集中，帶來域控制器需求提升
“軟件定義汽車”時代，需要大算力控制單元。不同于以往的分布式電子電氣架構，“軟件定義汽車”時代，整車硬件架構向以太網+SOA 架構升級，大算力+軟件快速迭代需求推動分布式 ECU 向域控制器集成。在中央控制計算單元出現之前，整車控制單元被劃分為自動駕駛域控制器/智能座艙域控制器/車身域控制器以及底盤域控制器等。
汽車域控制器分類（2020 年）
自動駕駛域控制器：單車價值量最大
自動駕駛域控制器是功能更新最快，也是最具有集成意義的控制器。通過對攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等傳感器信號的融合處理，結合高精地圖和導航等信息，做出自動駕駛決策，并輸出整車控制指令。奧迪 zFAS 引領行業變革，強大運算核心支持首個“域集成”控制器。
展開 汽車聲品質控制NVH
干貨‖車身及車身各系統之間匹配設計開發系列一
干貨‖A級曲面知識級評價
干貨‖基于無線電的城市車輛定位方法
干貨‖北美汽車碰撞安全標及約束系統研發
干貨‖智能汽車域控制器V2X DSRC 5G-V2X 案例二
干貨‖智能汽車域控制器V2X 5G-V2X 案例一
干貨‖智能汽車域控制器V2X 硬件平臺設計
干貨‖智能汽車域控制器V2X--V2X協議和作用系列（二）
干貨‖智能汽車域控制器V2X--V2X協議和作用系列（一）
干貨‖智能汽車域控制器 V2X概述
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（三）
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（二）
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（一）
干貨‖電動汽車電驅動系統集成開發流程
干貨‖V2X信息安全V1.0
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（六）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（五）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（四）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（三）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（二）
展開 國內外電動汽車整車控制器(VCU)性能指標及設計思路
圖中電動汽車是四輪驅動結構， 其中前輪由低速永磁同步電機通過差速器驅動，后輪由高速感應電機通過差速器驅動。
整車控制器的控制策略是在不同的工況下使用不同的電機驅動電動汽車，或者按照一定的扭矩分配比例，聯合使用2臺電機驅動電動汽車，使系統動力傳動效率最大。
當電動汽車起步或爬坡時，由低速、大扭矩永磁同步電機驅動前輪。當電動汽車高速行駛時，由高速感應電機驅動后輪。
（3）日產公司整車控制器
日產聆風LEAF是5門5座純電動轎車，搭載鋰離子電池，續駛里程是160km。采用200V家用交流電，大約需要8h可以將電池充滿；快速充電需要10min，可提供其行駛50km的用電量。
日產聆風LEAF的整車控制器原理圖如下圖所示，它接收來自組合儀表的車速傳感器和加速踏板位置傳感器的電子信號，通過子控制器控制直流電壓變換器DC／DC、車燈、除霜系統、空調、電機、發電機、動力電池、太陽能電池、再生制動系統。
（4）英飛凌新能源汽車VCU & HCU解決方案
該控制器可兼容12V及24V兩種供電環境，可用于新能源乘用車、商用車電控系統，作為整車控制器或混合動力控制器。
展開 基于學習的自動駕駛汽車路徑跟蹤模型預測控制
來源 |
同濟智能汽車研究所
知圈
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編者按：近年來，基于車輛運動學與動力學模型的模型預測控制（MPC）理論在自動駕駛車輛控制方面得到了廣泛的應用，MPC基于預先設定的系統模型，通過滾動優化，解決設定的優化問題并求解出控制輸入。MPC的主要優點在于能夠系統地處理多個優化目標，并且可以處理輸入和輸出的約束。本文中提出了一種逆最優控制（IOC）算法用于從人類演示數據中學習成本函數，將學習得到的成本函數應用于路徑跟蹤MPC中。結果顯示，該控制器不僅可以遵循參考軌跡，還可以使側向速度、側向加速度等特征更接近人類駕駛。
摘要：
自動駕駛汽車的路徑跟蹤控制器在改善車輛的動態行為方面起著重要作用。模型預測控制 (MPC) 是最強大的控制器之一，可以處理多個優化目標，并適應執行器和車輛狀態的物理限制，以確保安全和其他所需行為。作為一種高潛力的解決方案，可以將人工演示的學習成本函數集成到 MPC 中。通過從人工演示中學習成本函數，可以避免大量參數調整，更重要的是，可以調整控制器以提供對人類更自然的所需控制動作。在本研究中，提出了一種創新的逆最優控制 (IOC) 算法，以使用從人工演示中收集的數據為控制任務學習合適的成本函數。目標是設計一種控制器，該控制器生成的運動與人類產生的運動的特定特征相匹配。這些特征包括側向加速度、側向速度和偏離車道中心。從結果中可以看出，設計的控制器能夠學習人類駕駛的所需特征并在生成適當的控制動作的同時實現它們。
展開 
汽車分動器控制器
概述
分動器多用于四驅汽車，將變速箱輸出的動力分配到各驅動橋，并進一步增大扭矩，分配扭矩到前軸后軸，實現兩驅與四驅切換。博格華納是行業內的四驅系統提供商。目前經緯恒潤開發的分動器控制器硬件可以匹配博格華納 ESOF 分時四驅、NexTrac 適時四驅、TOD 適時四驅系統，實現可靠、智能的四驅控制。
產品特性
配套客戶
汽車差速鎖控制器
概述
汽車差速器可以使同一驅動軸的左、右車輪實現以不同的轉速轉動，當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，保證兩側驅動車輪作純滾動運動。但是，當兩個車輪中有一個車輪發生打滑時，由于差速器本身的設計結構，扭矩被分配給了打滑的車輪，從而使車輛失去動力無法前行。差速鎖可以實現差速器的鎖止，禁止差動功能，保證動力可以傳遞給兩個車輪，讓汽車擺脫困境。
Eaton 差速鎖是行業內較好的差速鎖解決方案。經緯恒潤基于汽車電子行業領域豐富的研發經驗，為 Eaton 差速鎖提供具備市場競爭力的電子控制單元。配套 Eaton 差速鎖的電子控制單元是經緯恒潤開發的第 2 代差速鎖電子控制單元。
基于之前的差速鎖電子控制單元的開發經驗，經緯恒潤積極開發了第 3 代差速鎖電子控制單元，該電子控制單元滿足ISO26262 ASIL-B 功能安全等級，后期適配長城汽車、北汽越野等國內標桿車型。
產品特性
? 平臺化設計，通過診斷工具配置不同功能，便于整車廠進行二次開發，以滿足不同車型配置
? 支持 CAN-FD，具有網絡安全、FOTA 等功能
? 系統滿足 ISO16750、CISPR25-2008，ISO7637，ISO11452，ISO10605 規定的電性能及 EMC 性能要求
? 使用壽命長，按照 15 年或 25 萬公里使用壽命開發
? 功能安全等級ASIL-B
控制原理
? 接收 CAN 線或硬線差速鎖控制信號控制線圈電流執行解鎖、 鎖止動作
? 控制器可反饋差速鎖差速狀態、故障狀態等信息
? 根據地形信息在特定情況下執行自動上鎖、解鎖
主要參數
配套客戶
展開 汽車頂燈控制器-經緯恒潤
概述
OHC(Over Head Console)即頂部控制終端系統，主要實現對車內飾燈以及天窗的控制功能。經緯恒潤OHC產品采用平臺化設計，并已通過國際知名整車廠的設計評審和試驗驗證，為特斯拉、福特、林肯、捷豹、路虎若干車型配套。
產品應用
? 車內照明燈控制
? 天窗控制
? 后排照明燈控制
產品特點
? 電容按鍵技術
? 防止誤觸發功能
? 靈敏度高
? 環境、EMC 抗干擾性強
? LED 配光設計
? 使用 LED 做為光源
? 光照配光設計
? 氛圍燈設計
? FPC 軟板技術
OHC 電氣連接—— 提供整套產品設計服務
關鍵技術 —— 電容觸摸技術
平臺產品——BOM 層復用
配套車型
平均年產量 120 萬 /Y
年均產品:超過 200 萬 / 年
展開 汽車電子 網關控制器
網關控制器是整車電子電氣架構中的核心部件，其作為整車網絡的數據交互樞紐，可將CAN、LIN、MOST、FlexRay、Ethernet 等網絡數據在不同網絡中進行路由。此外，由于獨立網關控制器的存在，整車電子電氣架構的設計可以更加優化，整車廠可以通過它來提高整車拓撲結構的可擴展性、整車的安全性、以及整車網絡數據的保密性。因此，網關控制器已經日益成為整車電子電氣架構中不可或缺的重要部件。
產品功能
? 基本功能
? 報文 / 信號路由功能
? 速率轉換與協議翻譯
? 整車網絡相關診斷
? 網關自診斷
? 網絡管理
? 本地喚醒
? Bootloader
? 開關采集
? 總線喚醒
? 特色功能
? 整車節點配置
? 整車數據信息備份
? 整車對外診斷接口
? 整車運輸模式控制
產品特點
產品平臺化，開發時間短，可有效配合客戶整車開發計劃。
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