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纯电动汽车整车控制器研究摘要：伴随科技革命和产业变革的深入发展，新能源汽车目前已经成为汽车行业内的主流发展方向，而纯电动汽车则是站在新能源汽车领先地位的重要汽车产品类型。
整车控制器是电动汽车的“指挥官”，用于控制汽车的行为，其性能将直接决定汽车的舒适性、安全性，需要技术人员加强对纯电动汽车整车控制器的深入研究。
鉴于此，本文围绕纯电动汽车的实际情况，简述了整车控制器的工作原理，从四个角度出发，详细分析了纯电动汽车整车控制器的设计方案。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；设计方案；工作原理引言：整车控制器相当于纯电动汽车的“大脑”，具有通信管理、电源能量管理、故障诊断等多项功能，对于维持汽车的安全运行具有重要价值。
因此，技术人员应当加强对纯电动汽车整车控制器的探索，开发和设计出功能完善、通用性强、成本投入相对较低、应用价值较高的整车控制器产品。
1纯电动汽车整车控制器的工作原理纯电动汽车主要由整车控制器、车载电源、电力主驱动、辅助控制等模块构成，经过整车控制器收集电机控制器、复合电源能量管理系统的信号，以及制动踏板、加速踏板的档位信号，具有即时获得信息和进行交换的功能。
按照驾驶员的意图与汽车的行驶状态，发送控制指令后传输至电机控制系统、电源管理系统，再通过对应的控制单元反馈，保障纯电动汽车运行的稳定性和安全性。
2纯电动汽车整车控制器设计方案2.1功能要求①数据交换：属于整车控制器的基础功能，经过CAN通讯后，便可对其他控制器的信息加以接收，把握汽车整体的行驶状态，按照驾驶员的操作对汽车各动力部件发送指令，驱动汽车行驶。
②安全故障管理：在汽车行驶中，难免容易发生影响正常运行的故障，整车控制器则应当具备监控汽车各元件工作情况的能力，确保元件处于正常工作状态。
在汽车发生故障之时，整车控制器应该做到精确分析故障等级，将故障代码显示于仪表盘上，让驾驶员可以在维持汽车安全的条件下跛行至维修站，但在遇到严重故障后，汽车便要立即停止运行。
Internal Combustion Engine&Parts0引言随着技术的进步和更新迭代，世界汽车领域的产品越来越多元化（电动化、网联化、智能化）。
更多的汽车配备了电子电气系统，例如电驱动系统（BMU）、电动转向系统（EPS）、电池管理系统（BMS）辅助驾驶系统等，传统的机械部件被先进的电子器件所替代。
引入如此复杂的电子电气系统对整车安全带来了极大的风险，而ISO26262是第一个适用于量产车辆的功能安全标准，ISO26262的目标是筛选出所有会对驾驶员、乘客、路人、周边车辆中人员造成伤害的不合理的风险，因此通过功能安全的开发要求来避免这些风险。
1新能源汽车整车控制器(VCU)概述整车控制器（VCU）作为一辆整车控制系统中的重要技术核心和系统组成部件，主要是负责和协调控制整车各子系统的重要功能和任务。
为了更好地满足提高整车系统的安全性、动力性、经济性和舒适性的技术目标，第一，必须使整车具有一个智能化的人机和整车交互网络接口。
第二，各整车子系统还必须彼此紧密协作，优化功能匹配。
第三，基于总线的整车分布式控制和交互网络是目前使众多整车子系统能够实现协同运行和控制的理想解决途径。
VCU主要功能如下：1.1车辆的驾驶控制VCU根据司机驾驶的加速踏板开度、制动力、挡位、转向等驾驶意图和动力电池的荷电状态，经分析和处理，协调各动力系统的工作状态及电机功率和扭矩输出，满足驾驶工况要求。
包括启动、加速、滑行、制动和倒退等工况，以实现车辆的正常行驶。
1.2整车的网络化管理VCU在实现车辆驾驶控制的同时，通过CAN总线完成与众多电子控制单元之间进行数据交换。
其负责信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。
1.3整车能量优化管理根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息，判断制动模式，计算制动力矩分配，向电机控制器发出制动指令，在不影响原车制动性能的前提下，考虑行驶状态和电池状态来回收部分能量。
![一种VCU整车控制器壳体[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/e14661f7ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb2f8.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821447106.6(22)申请日 2018.09.05(73)专利权人 天津森普捷电子有限公司地址 301700 天津市武清区武清开发区新兴路一号6号厂房一层(72)发明人 陈瑞青 (51)Int.Cl.H05K 5/04(2006.01)H05K 9/00(2006.01)H05K 7/20(2006.01)(54)实用新型名称一种VCU整车控制器壳体(57)摘要本实用新型提供一种VCU整车控制器壳体，包括相互扣合的上、下壳体。
上壳体中空，一面与下壳体扣合，另一面凸起形成内腔，内腔配合其内零件形状；上壳体的凸起外侧均布有半圆筋，半圆筋截面为半圆形。
下壳体的凸起一侧开有；下壳体一面与上壳体扣合另一面下壳底面上设有车体定位柱、散热筋、散热器和定位筋，散热器设在下壳底面的中轴线上，散热筋和散热器都为U型的筋状凸起，定位筋对称设在下壳底面两端且贯穿下壳体，散热器设在定位筋内侧。
本实用新型具有的优点和积极效果是：将传统的塑料壳体制作成一体的金属壳体，能够屏蔽干扰源同时又能起到很好防护作用，提高了系统的稳定性和安全性。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209170787 U 2019.07.26C N 209170787U1.一种VCU整车控制器壳体，其特征在于：包括上壳体（5）和下壳体（6），所述上壳体（5）和下壳体（6）可相互扣合；上壳体（5）为中空壳体，一面与下壳体（6）扣合，另一面凸起形成内腔（51），所述内腔（51）配合置于其内零件形状，所述上壳体（5）的凸起外侧均布有半圆筋（4），所述半圆筋（4）截面为半圆形，且内部设有中空槽（62），所述下壳体（6）的凸起一侧开有端口安装位（63）；下壳体（6）一面与上壳体（5）扣合，另一面下壳底面（7）上设有车体定位柱（2）、散热筋（8）、散热器（9）和定位筋（10），所述散热器（9）设在下壳底面（7）的中轴线上，所述散热筋（8）和散热器（9）都为U型的筋状凸起，所述定位筋（10）对称设在下壳底面（7）两端且贯穿下壳体（6），散热器（9）设在定位筋（10）内侧。
纯电动汽车整车控制器（VCU）设计⽅案纯电动汽车整车控制器设计⽅案书⽬录1 整车控制器控制功能和原理 (1)2 电动汽车动⼒总成分布式⽹络架构 (2)3 整车控制器开发流程 (3)3.1 整车及控制策略仿真 (3)3.2 整车软硬件开发 (4)3.2.1 整车控制器的硬件开发 (5)3.2.2 整车控制器的软件开发 (8)3.3 整车控制器的硬件在环测试 (9)3.4 整车控制器标定 (11)3.4.1 整车控制器的标定系统 (11)3.4.2 电动汽车整车控制器的标定流程 (12)1整车控制器控制功能和原理电动汽车是由多个⼦系统构成的⼀个复杂系统，主要包括电池、电机、变速箱、制动等动⼒系统，以及其它附件如空调、助⼒转向、DCDC及充电机等。
各⼦系统⼏乎都通过⾃⼰的控制单元来完成各⾃功能和⽬标。
为了满⾜整车动⼒性、经济性、安全性和舒适性的⽬标，⼀⽅⾯必须具有智能化的⼈车交互接⼝，另⼀⽅⾯，各系统还必须彼此协作，优化匹配。
因此，纯电动汽车必须需要⼀个整车控制器来管理纯电动汽车中的各个部件。
纯电动车辆以整车控制器为主节点、基于⾼速CAN总线的分布式动⼒系统控制⽹络，通过该⽹络，整车控制器可以对纯电动车辆动⼒链的各个环节进⾏管理、协调和监控，提⾼整车能量利⽤效率，确保车辆安全性和可靠性。
整车控制器的功能如下：1)车辆驾驶：采集司机的驾驶需求，管理车辆的动⼒。
2)⽹络管理：监控通信⽹络，信息调度，信息汇总，⽹关。
3)故障诊断处理：诊断传感器、执⾏器和系统其他部件的故障，并进⾏相应的故障处理，按照标准格式存储故障码。
4)在线配置和维护：通过车载标准CAN端⼝，进⾏控制参数修改，匹配标定，功能配置，监控，基于标准接⼝的调试能⼒等。
5)能量管理：通过对电动汽车车载耗能系统（如空调、电动泵等）的协调和管理，以获得最佳的能量利⽤率。
6)功率分配：通过综合电池的SOC、温度、电压、电流和电机的温度等车辆信息计算电机功率的分配，进⾏车辆的驱动和制动能量回馈控制。
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍一、国外产品介绍：（1）丰田公司整车控制器丰田公司整车控制器的原理图如下图所示。
该车是后轮驱动，左后轮和右后轮分别由2个轮毂电机驱动。
其整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号，其中驾驶员的操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、换档位置信号和转向角度信号，汽车的运动传感器信号包括横摆角速度信号、纵向加速信号、横向加速信号和4个车轮的转速信号。
整车控制器将这些信号经过控制策略计算，通过左右2组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。
（2）日立公司整车控制器日立公司纯电动汽车整车控制器的原理图如下图所示。
图中电动汽车是四轮驱动结构，其中前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动，后轮由高速感应电机通过差速器驱动。
整车控制器的控制策略是在不同的工况下使用不同的电机驱动电动汽车，或者按照一定的扭矩分配比例，联合使用2台电机驱动电动汽车，使系统动力传动效率最大。
当电动汽车起步或爬坡时，由低速、大扭矩永磁同步电机驱动前轮。
当电动汽车高速行驶时，由高速感应电机驱动后轮。
（3）日产公司整车控制器日产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车，搭载锂离子电池，续驶里程是160km。
采用200V家用交流电，大约需要8h可以将电池充满；快速充电需要10min，可提供其行驶50km的用电量。
日产聆风LEAF的整车控制器原理图如下图所示，它接收来自组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电子信号，通过子控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动力电池、太阳能电池、再生制动系统。
（4）英飞凌新能源汽车VCU & HCU解决方案该控制器可兼容12V及24V两种供电环境，可用于新能源乘用车、商用车电控系统，作为整车控制器或混合动力控制器。
该控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
17设计与开发 2020-07/08・ 随着汽车应用技术突飞猛进的发展，智能网联化、电气化是国家汽车行业发展战略方向。
经过10余年的研发和示范运行，我国新能源汽车行业已经形成了从原材料供应、动力蓄电池及整车控制器等关键零部件研发生产，到整车设计制造，以及充电基础设施的配套建设等完整的产业链，具备了产业化基础。
在政府配套政策的支持下，我国新能源汽车实现了产业化和规模化的飞跃式发展。
从2011年至今，我国新能源汽车产量和销量快速增长。
销量的增加必然意味着市场占有率增加，造车新势力也纷纷展示其纯电动汽车设计理念和产品特点。
当然，除了纯电动汽车的开发热情外，消费者也对新能源汽车的要求也越来越高。
抛开智能网联先进配置之外，客户对纯电动车辆最大的担忧是续驶里程问题。
电动车的动力能源是电池，要想提高续驶里程，除了选择大容量电池外，也需要对能量进行合理管控，提高能量使用效率。
在电动汽车中，整车控制器（VCU ）是核心控制部件，其最重要的功能之一就是能量管理，优秀的能量管理策略通过监测车辆能量状态、控制能量流动及优化能量利用率，以提高车辆的经济性、动力性和安全性。
根据加速踏板位置、档位、制动踏板力、驾驶员的操作意图和蓄电池的荷电状态，计算出运行所需要的电机输出转矩等参数，从而协调各个动力部件的运动，保障电动汽车的正常行驶。
VCU 可通过行车充电和制动能量的回收等实现较高的能量效率，在完成能量和动力控制部分控制的同时，还可以与智能化的车身系统一起控制车上的用电设备，以保证驾驶的及时性和安全性。
整车控制器电动车是新能源汽车发展的主流，电动车控制技术也是未来发展的关键技术之一。
VCU 是控制系统的核心，它对整车的正常行驶、安全性、整车状态监控、故障诊断与处理等起着关键性作用。
VCU 主要功能如下：1）整车通信网络管理。
主要是基于AUTOSAR 或者OSEK 网络管理机制，管理控制器共同睡眠与唤醒，实现能耗最低。
2）整车工作模式控制。
电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法研究【摘要】本文主要研究电动汽车整车电子控制器VCU系统中的自动泊车系统路径规划与控制算法。
通过对系统概述、原理分析、路径规划算法、控制算法的研究，以及系统实验及结果分析，探讨了自动泊车系统在实际应用中的可行性和效果。
研究背景和意义部分介绍了自动泊车技术的发展和应用前景。
结论部分总结了研究成果并展望未来的发展方向。
通过本文的研究，可以为电动汽车自动驾驶技术的发展提供重要参考，促进智能交通系统的应用和发展。
【关键词】电动汽车、整车电子控制器、VCU系统、自动泊车系统、路径规划算法、控制算法、实验、结果分析、研究成果、未来展望1. 引言1.1 研究背景随着城市化进程加快，停车难问题逐渐凸显出来。
特别是在城市狭小的停车场中，司机常常难以灵活驾驶汽车，导致停车时间过长、耗费大量精力。
自动泊车系统的研究和应用成为解决停车难问题的有效途径。
在这种情况下，对自动泊车系统路径规划与控制算法的研究显得尤为迫切。
本文旨在通过对电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法的研究，为促进电动汽车的智能化发展和解决停车难问题提供有益的理论支持和实际应用价值。
1.2 研究意义电动汽车作为新能源汽车的重要代表，受到了广泛关注。
随着电动汽车的普及和发展，自动泊车系统作为智能驾驶的重要组成部分，也逐渐成为了人们关注的焦点。
该系统通过整合电动汽车的电子控制器VCU系统，实现了车辆在有限空间内的智能停车，并极大地提高了停车的便利性和安全性。
研究自动泊车系统的路径规划与控制算法，不仅可以提高电动汽车的自动驾驶性能，还可以为智能交通系统的发展提供重要参考。
通过对自动泊车系统的路径规划算法进行研究，可以优化车辆路径规划，提高系统的响应速度和安全性；而控制算法的研究则可以优化车辆的动作控制，使得车辆在停车过程中更加平稳和精准。
本文旨在通过对电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法的研究，为电动汽车的智能驾驶技术提供新的思路和方法，推动智能交通系统的发展，促进新能源汽车产业的健康发展。
纯电动汽车整车控制器VCU技术要求目录1. 概述 (5)2. 术语 (5)3.1定义 (5)3.2缩略语 (5)3. 开发流程 (5)4.1VCU控制策略开发流程 (5)4.2VCU控制策略开发需求输入 (6)4.3VCU控制策略开发交付物 (6)4. VCU软件功能需求 (6)5.上下电功能需求 (7)6.1功能概述 (7)6.2功能实现描述 (7)6.2.1上电功能逻辑图 (7)6.2.2上电功能需求 (8)6.2.3下电功能逻辑图 (9)6.2.4下电功能需求 (10)6.挡位管理功能需求 (10)7.1功能概述 (10)7.2功能实现描述 (10)7.2.1功能逻辑图 (10)7.2.2功能需求 (11)7.驾驶员需求扭矩计算功能需求 (11)8.1功能概述 (11)8.2功能实现描述 (11)8.2.1功能逻辑图 (11)8.2.2功能需求 (12)8.蠕行功能需求 (14)9.1功能概述 (14)9.2功能实现描述 (14)9.2.1功能逻辑图 (14)9.2.2功能需求 (14)9.驱动扭矩控制功能需求 (15)10.1功能概述 (15)10.2功能实现描述 (15)10.2.1功能逻辑图 (15)10.2.2功能需求 (15)10.高压能量管理功能需求 (16)11.1功能概述 (16)11.2功能实现描述 (16)11.2.1功能逻辑图 (16)11.2.2功能需求 (16)11.充电管理功能需求 (17)12.1功能概述 (17)12.2功能实现描述 (17)12.2.1充电上电功能逻辑图 (17)12.2.2充电上电功能需求 (18)12.2.3充电下电功能逻辑图 (18)12.2.4充电下电功能需求 (19)12.滑行能量回收功能需求 (19)13.1功能概述 (19)13.2功能实现描述 (19)13.2.1功能逻辑图 (19)13.2.2功能需求 (20)13.制动能量回收功能需求 (21)14.1功能概述 (21)14.2功能实现描述 (21)14.2.1功能逻辑图 (21)14.2.2功能需求 (21)14.最高车速计算功能需求 (22)15.1功能概述 (22)15.2功能实现描述 (22)15.2.1功能逻辑图 (22)15.2.2功能需求 (22)15.辅助控制功能需求 (23)16.1功能概述 (23)16.2功能实现描述 (23)16.2.1功能逻辑图 (23)16.2.2功能需求 (23)16.故障诊断功能需求 (24)16.1功能概述 (24)16.2功能实现描述 (24)16.2.1功能逻辑图 (24)16.2.2功能需求 (24)1.概述该技术要求书定义了整车控制策略的技术要求，仅作为纯电动汽车策略开发技术交流的依据，同时指导自主开发整车控制策略方案制定及实施。
