摘 要

随着在世界范围内能源短缺问题和环境污染问题的日益严重，以及政府各种针对电动车的优惠政策。对混动车以及纯电动车表示欢迎的消费者以及企业的数量也愈来愈多。纯电动车、混动车的数量与日俱增，充电桩、电池更换等相关服务也更加完善。国内厂商也不甘落后，在电动车的研发上不断加大力度，国内电动车市场呈现一片繁荣的态势。位于我国西南工业重镇重庆的车企长安汽车也在最近宣布，将于2025年之前停止生产燃油汽车。

但与此同时，也有一些企业不潜心研究核心技术，只想着骗取国家补贴和糊弄消费者。这种行业怪相也让人不得不为整个电动车产业担忧。2018年底汽车圈发生了一件顶大的事儿，美国电动车巨头特斯拉宣布将建设特斯拉中国工厂，厂址设置在上海。政府的政策使得特斯拉国产化可以得以实现，这一举动使得其最便宜的Model 3 从四五十万的价格一下子降到20多万。对于消费者来说这是个好消息，对于整个市场来说，也是刺激了消费拉动了需求。可对于国产厂商来说，这代表着凌冬将至，之前随随便便就弄到补贴的春天没了。政府“引狼入室”，无非是想让国产厂商“长点出息”，好好搞技术，有竞争才有成长，毕竟温室里长不出巨木来。在这之后国产电动车市场免不了的要面临一次洗牌，有核心技术的才能笑到最后。

目前的电动车还有许多问题需要解决，大量的电动车不具备优良的整车控制系统。这使得其不具备完善的故障诊断与处理机制，大大地降低了用户体验。正如题目所言，本次设计是以模型本身为基础平台，从被控制的模型自身的性能出发，研究整车控制器所控制的元件自身的性能，从而可以反向设计整车控制器（VCU）的控制策略。将控制策略的设计流程在之前的基础上进行翻转，旨在将VCU驱动控制系统进行优化，使得电动车的整车控制更科学，驾驶体验更流畅。

关键词： VCU；基于模型；驱动控制；故障诊断

Abstract

With the problem of energy shortage and environmental pollution becoming more and more serious all over the world, as well as various preferential policies of the government for electric vehicles. Electric cars are more and more respected by manufacturers and consumers. The number of pure electric vehicles and hybrid electric vehicles is increasing day by day, and related services such as charging piles and battery replacement are also improved. Domestic manufacturers are not willing to lag behind, in the electric vehicle research and development efforts, domestic electric vehicle market shows a prosperous trend. Changan, for example, has announced that it will no longer make fuel-powered cars by 2025.

But at the same time, there are also some enterprises do not concentrate on technology, just want to cheat the subsidies and deceive consumers.At the end of 2018, Tesla announced to invest 50 billion yuan to build a factory in Shanghai, aiming to realize localization of Tesla. This is good news for consumers. But for domestic manufacturers, this represents the approaching winter, before casually get subsidies spring gone. The government want to let domestic manufacturers "grow up a little bit", make good use of technology, have competition to grow up, after all, the greenhouse can not grow huge wood. After this domestic electric car market is inevitable to face a reshuffle.

At present, there are many problems to be solved in electric vehicles, and a large number of electric vehicles do not have excellent vehicle control system. This makes it not have perfect fault diagnosis and processing mechanism, which greatly reduces user experience. This design is based on the model itself, and the VCU driving control strategy of electric vehicle is designed. Based on the model is to study the performance of VCU controlled actuator, reverse design VCU control strategy. Realize the transformation from control to be controlled, to be controlled to control. The aim is to optimize the VCU drive control system to make the vehicle control more scientific and the driving experience more smooth.

Key Words：VCU；Based on the model； Drive control； fault diagnosis

目 录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2课题研究背景、目的与意义 1

1.3国内外研究现状 2

1.4论文主要内容 2

第2章 VCU基本结构及原理 4

2.1 VCU概况 4

2.2 VCU与电动车故障 4

2.2.1 VCU与电池系统故障 4

2.2.2 VCU与驱动系统故障 5

第3章 永磁同步电机建模与仿真的基本原理 7

3.1电机耗损 7

3.2 热场算法 7

3.3 热路法传热学基础 9

3.3.1 热容 9

3.3.2热阻 9

3.4工具软件的选择 10

第4章 永磁同步电机的建模 12

4.1 电机概况 12

4.2电机基本技术参数 12

4.3 电机建模过程 13

4.3.1径向几何参数编辑 13

4.3.2 轴向几何参数编辑 14

4.3.3 3D模型浏览 14

4.3.4 绕组设置 15

第5章 电机仿真过程及结果 16

5.1 电磁计算过程及结果分析 18

5.2 温度计算过程及结果分析 20

5.3 整车模拟实验仿真 24

第6章 VCU驱动控制策略的优化 27

6.1 VCU对电机运转时温度的优化 27

6.2 VCU对电机风冷的优化 27

6.3 VCU对电机运转时载荷的优化 31

第7章 总结 33

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1引言

传统汽车产业在世界各国的经济都有着极为重要的地位，汽车工业的发展水平大概能反应一国工业的总体水平。从卡尔·本茨第一辆汽车下地到现在，经过百余年，汽车产业已取得长足的发展。但是，传统汽车以不可再生资源为燃料，使得全社会对石油、天然气的依赖与日俱增，石油能源资源成了一国发展之本。而石油资源只会越用越少，人们还是忘不了原油危机以及为抢夺石油资源爆发的冲突、战争所留下的阴影。全球范围内不可再生资源的大范围使用会给生态环境带来巨大的问题。所以说为了解决以上问题，电动车逐渐被推广开来，并愈来愈受到欢迎。

1.2课题研究背景、目的与意义

电动车，是指在部分或全部依靠电机来驱动运行，运行时至少由一种蓄能电池提供电能的车辆。目前主流的电动车（包括：纯电车、混动车等）的推广从一开始是受制于续航里程和电池寿命这两大因素的。而现在，高能电池的研发，充电桩的安装普及使得路上的绿色牌照电动车变得越来越常见。二零一四年到二零一五年我国的电动车增长了四倍，达到了二十八万余辆的好成绩，在下一年更是达到了四十万辆，我们可以在城市中看到越来越多充电桩的安装，也可以预见，将来充电桩的安装会普及至城郊甚至山区。电动车的前后市场会愈来愈完备、丰富。而随着市场的逐渐扩张，电动车厂家也得加速自身技术的研发，如果产品和技术跟不上市场的发展，整个汽车产业的发展将会由实向虚，得不到长足的发展。由此可见电动车核心技术研发的重要性。

电动车三电核心（电池、电机和整车控制器）的性能的稳定与安全对于整车而言，十分关键。电动车的电子控制工作主要由VCU来完成。作为电动车电控的核心，VCU等同于电动车的核心大脑，独立于电池、电机、ABS等传统的底层控制器，负责采集驾驶员的操作信息以及挡位信息、油门踏板、刹车踏板等信息，协调控制整车状态、整车部件、动力分配以及故障的分析与处理，判断整车当前需要的工作模式，并保证整车系统在该模式下安全可靠地运行。