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车辆工程技术 2 车辆技术纯电动汽车整车控制器（VCU）研究宋述铨（天津优控智行科技有限公司,天津 300000）摘 要：电动汽车主要由电池管理系统(BMS)，整车控制系统(VCS)，以及电机控制器(MCU)等构成。
整车控制器(VCU)是电动汽车的重要控制结构，对汽车的各种信息进行检测、对车内通信网络和异常信息进行监控等，能够提高整车驾驶性能，进行制动能量回馈完善能源管理。
提升整车舒适性，使用户获得完美体验。
关键词：纯电动汽车；整车控制器；完美体验 随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。
传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。
纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。
随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。
本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。
1 整车电控系统组成 整车电控系统主要由整车控制器VCU为核心，通过硬线信号指挥各控制器使能，通过CAN总线信号控制储能系统、电机系统等关键总成执行相应的上下电动作以及扭矩指令。
最终完成整车的驾驶运行以及高压充电。
其中，低压部分完成车辆控制器供电和信号采集通讯。
高压部分通过高压线束将动力电池的电能传输到空调压缩机、电动机等高压供电设备，实现动力电能的传输。
其中电机、电池、电控系统被称为“三电”系统，主要包括：1.1 整车控制器 整车控制器系统为整车的运行大脑，具有高可靠性、高运行效率、逻辑缤密性。
整车控制系统上电后首先运行初始化程序并且自检，在自身没有问题后驱动端口使能储能系统、电机系统上电。
储能系统和电机系统完成上电后同样分别进行上电自检。
所有系统自检无故障且驾驶员有上高压指令时，整车控制系统通过总线驱动储能系统、电机系统完成上高压动作。
1.2 储能系统 储能系统包括动力电池组和BMS管理单元。
新能源电池包组成-回复新能源电池包是由多个电池单体组成的，其设计构成了电动汽车和可再生能源系统的核心部分。
本文将逐步解释新能源电池包的组成部分和各组件的功能，以帮助读者更好地了解电池包的工作原理。
第一部分：电池单体新能源电池包的核心是电池单体，这是电力储存的基本单位。
电池单体通常是锂离子电池，其能量密度高、充放电效率高，因此被广泛应用于电动汽车和可再生能源领域。
电池单体的具体化学成分可以根据不同的厂商和应用需求而有所不同。
第二部分：电池管理系统（BMS）电池管理系统是一个关键组成部分，它负责监控、控制和保护整个电池包。
BMS可以管理电池的温度、电流、电压和状态等参数，以确保电池的安全和性能。
它还能够实时监测电池的健康状态，并在需要时进行自动调节或报警。
BMS还可以提供电池剩余容量的估计和预测，以帮助用户合理规划电池的使用。
第三部分：电池冷却系统新能源电池包在工作过程中会产生大量的热量，为了保持电池单体的最佳工作温度，需要一个有效的冷却系统。
这个系统通常由冷却板、冷却剂和冷却风扇等组件组成。
冷却系统可以帮助电池包快速散热，确保电池温度在合理的范围内。
过高的温度会降低电池性能和寿命，甚至引发安全问题。
第四部分：电池包壳体电池包壳体是用于保护电池单体和其他组件的外壳，起到防护和支撑作用。
这个壳体通常由金属材料或高强度塑料制成，以确保电池组件在正常使用和意外情况下的安全性。
第五部分：连接电缆和插头电池包内部各组件之间需要通过电缆进行连接。
连接电缆的材料需要具备良好的导电性和绝缘性能，以确保电流传输的稳定性和安全性。
同样重要的是插头，它是连接电池包与车辆或能源系统的接口，必须具备可靠的接触和防护功能。
第六部分：功率电子器件新能源电池包中还需要一些功率电子器件，用于实现电池与车辆或能源系统之间的能量转换和控制。
这些器件包括直流-直流（DC-DC）变换器和直流-交流（DC-AC）变换器等。
DC-DC变换器用于调节电池单体输出的电压和电流，以适应特定负载的需求。
新能源电池包结构
新能源电池包的结构主要由以下几个部分组成：
1.电池单体（Battery Cells）：这是电池的基本组成单元，通常采用锂离子电池技
术。
它们是负责储存和释放电能的主要组件。
2.电池模块（Battery Modules）：电池模块由多个电池单体组成，通过连接器和电
池管理系统（BMS）进行电气连接和控制。
电池模块可以根据需要进行组合和配置，以满足电池容量和电压要求。
3.电池包（Battery Pack）：电池包是由多个电池模块组成的整体结构，通常位于车
辆底盘或车辆座椅下方。
它提供了电池的物理支撑和保护，同时还包含与车辆其他系统的连接和接口。
电池包内部还有热管理系统，用于维持电池的合适工作温度范围。
4.电池管理系统（Battery Management System，BMS）：BMS是负责监测、控制和管
理电池的系统。
它可以监控电池的状态，如电压、电流、温度等，并控制电池的充放电过程，确保电池的安全和性能。
此外，电池包还可能包括高压断电系统（BDU），用于控制电流流向，给到不同的负载，实现能量分配。
同时，电池包还需要有低压线束，用于采集电池模组电芯信号，监控电芯状态，并将数据传输给BMS。
总的来说，新能源电池包的结构复杂，但各个部分都起着至关重要的作用，共同确保电池的安全、性能和效率。
新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”，包括电驱动，电池，电控。
下面详细讲解一下三电基础知识：一、电池电池是与化学、机械工业、电子控制等相关的一个行业。
电池的关键在电芯，电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。
正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。
动力电池是非常“年轻”的产品， 1996年通用推出EV-1采用的是铅酸电池，它是现代电动汽车架构雏形，从铅酸电池到日系混动的镍氢电池，再到现在流行的锂电池，也才20多年。
从第四批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》新能源乘用车配置电池来看，32款车型采用了17家企业的电池，其中16家是电池厂商，另外一家是长安新能源的，这说明其它乘用车的动力电池直接外购，包括电芯、电池组与电池管理系统等。
大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力跨国车企，虽然没有自己的电芯，但是它们却坚持自己设计生产电池组件与管理系统，这是为了加强动力电池的核心竞争力。
与大多自主品牌的差别是，即使不采用这家的电芯，它们可以换个电芯品牌照样能够设计电池组，核心技术还是掌握在自己手里。
但是我们更关心的是动力电池，也是就新能源汽车中的能量来源，目前动力电池中，镍氢电池面临淘汰，铅酸电池全凭保有量在支撑，故目前以锂电池最为主要。
（如下图）先介绍几个重要概念能量密度方面电池肯定不如汽油，但是究竟差别多大呢？一箱50L的汽油可以大概跑600km,续航同样里程的电动车需要多少电池呢？（如下图）下表列出了四类锂电池的主要性能指标差别。
从表中可以看出，四类电池各有优劣。
那各汽车厂商究竟是凭什么选择其中某种电池呢？哪种电池又将是未来的主流呢？数码电子产品对锂电池安全性要求不高，钴酸锂电池最合适3C领域，特斯拉敢于使用此类电池也是未来得到超强的续航能力，但是同时其安全性能要打些折扣。
锰酸锂电池因其不偏不倚的特征赢得动力电池最大的市场占有率，虽然其能量密度不如钴酸锂和三元锂，但其他综合性能相当出色。
电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析整车控制器（VCU），电动汽车的大脑，相当于电脑的Windows，手机的Andrio。
作为电动汽车上全部电气的运行平台，它的性能优劣，直接影响其他电气性能的发挥，是整车性能好坏的决定性因素之一。
1. 组成1.1结构组成VCU，结构上，由金属壳体和一组PCB线路板组成。
1.2硬件组成功能上由主控芯片及其周边的时钟电路、复位电路、预留接口电路和电源模块组成最小系统。
在最小系统以外，一般还配备数字信号处理电路，模拟信号处理电路，频率信号处理电路，通讯接口电路（包括CAN通讯接口和RS232通讯接口）2. 各电气与VCU之间是怎样工作的一些用于监测车体自身状态的信号或者车载部件中比较重要的开关信号、模拟信号和频率信号，由传感器直接传递给VCU，而不通过CAN总线。
电动汽车上的其他具有独立系统的电气，一般通过共用CAN总线的方式进行信息传递。
2.1直接传递的信号们开关信号包括：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号一般有：加速踏板信号，制动踏板信号，电池电压信号等；频率信号，比如车速传感器的电磁信号。
输出的开关量，动力电池供电回路上的接触器和预充继电器，在一些车型上，由VCU负责控制。
2.2通过CAN交互的电气单元CAN总线上的通讯参与者地位不分主从，随时随地向总线发动信息。
信息之间的先后顺序由发出信息者的优先级确定。
优先级在通讯协议中已经做出规定，每条信息里都有发信者的地址编码；通讯中的信息编码，都有相应的通讯协议予以明确规定。
谁发出什么样的代码提供哪些类型的信息，主要依据是供需双方的约定。
比如下面表格中的电气单元地址编码，就是来自一份整车厂与VCU供应商的技术协议。
CAN故障记录，是维修调试人员最好的小帮手。
下图是通讯协议中对故障代码的规定，常见的故障类型都位列其中，只要对照协议表格，大家都可以读懂故障记录了。
比较例外的是充换电相关的系统，由于通用性的强烈需求，通讯协议需要统一，有国家标准予以统一编码（下文列举了相关国标）。
电池管理系统BMS架构及功能知识介绍新能源车与传统汽车最⼤的区别是⽤电池作为动⼒驱动，所以动⼒电池是新能源车的核⼼。
电动汽车的动⼒输出依靠电池，⽽电池管理系统BMS(BatteryManagementSystem)则是其中的核⼼，是对电池进⾏监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进⽽控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能的管理系统，是连接车载动⼒电池和电动汽车的重要纽带。
国外公司BMS做的⽐较好的有联电、⼤陆、德尔福、AVL和FEV等等，现在基本上都是按照AUTOSAR架构以及ISO26262功能安全的要求来做，软件功能更多，可靠性和精度也较⾼。
国内很多主机⼚也都有⾃主开发的BMS产品并应⽤，前期在功能和性能上与国外⼀流公司相差甚远，但随着国内电池和BMS技术的快速发展差距正在逐步缩⼩，希望不久的将来能够实现成功追赶甚⾄超越。
BMS主要包括硬件、底层软件和应⽤层软件三部分。
硬件1、架构BMS 硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型：(1)集中式是将所有的电⽓部件集中到⼀块⼤的板⼦中，采样芯⽚通道利⽤最⾼且采样芯⽚与主芯⽚之间可以采⽤菊花链通讯，电路设计相对简单，产品成本⼤为降低，只是所有的采集线束都会连接到主板上，对BMS的安全性提出更⼤挑战，并且菊花链通讯稳定性⽅⾯也可能存在问题。
⽐较合适电池包容量⽐较⼩、模组及电池包型式⽐较固定的场合。
(2)分布式包括主板和从板，可能⼀个电池模组配备⼀个从板，这样的设计缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费(⼀般采样芯⽚有12个通道)，或者2-3个从板采集所有电池模组，这种结构⼀块从板中具有多个采样芯⽚，优点是通道利⽤率较⾼，节省成本，系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。
2、功能硬件的设计和具体选型要结合整车及电池系统的功能需求，通⽤的功能主要包括采集功能(如电压、电流、温度采集)、充电⼝检测(CC和CC2)和充电唤醒(CP和A+)、继电器控制及状态诊断、绝缘检测、⾼压互锁、碰撞检测、CAN通讯及数据存储等要求。
新能源汽车之心——电驱动系统的三大件介绍电驱动系统是新能源汽车核心系统之一，其性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。
无论是BEV（纯电动汽车）、HEV/PHEV(串并联结构)和燃料电池汽车均需要电驱动系统驱动车辆。
目前纯电动汽车行业电驱动系统主流模式是将电机、电机控制器和减速器集成，构成三合一电驱动系统电驱动系统的三大件—电机、电控和减速器：驱动电机是利用电磁感应原理实现电能向机械能的转换，驱动车辆行驶。
当车辆减速时，车轮带动电机运转为电池组充电，实现机械能向电能转换。
驱动电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件组成。
电机控制器基于功率半导体的硬件及软件设计，对驱动电机的工作状态进行实时控制，并持续丰富其他控制功能。
电机控制器主要由控制软件、IGBT 模块、车用膜电容器、印刷线路板（PCB）及微控制单元（MCU）等器件组成。
减速器则通过齿轮组降低输出转速提高输出扭矩，以保证电驱动系统持续运行在高效区间。
减速器由输入轴、中间轴、差速器及轴承等零部件组成。
电驱动系统的集成化趋势：电驱动系统设计经历了独立式、二合一、三合一和多合一的发展阶段。
独立式指电机、电控、减速器及其他附件独立存在，这种模式主要存在于早期电动车产品，优点是技术简单，缺点是占据空间大。
二合一方案则是将电机与减速器集成设计，三合一则是将电控、电机和减速器集成设计，三合一是目前电驱动系统的主流方案。
电驱系统集成更多功能是大势所趋，如华为即将推出的电驱动系统 DriveONE 系统，该系统集成了 MCU（微控制单元）、电机、减速器、DCDC（直流变换器）、OBC（车载充电机）、PDU （电源分配单元）、BCU（电池控制单元）七大部件，实现了机械部件和功率部件的深度融合。
电驱动效率由驱动电机、控制器、减速器的运行效率共同决定，是衡量电驱动系统性能的重要指标。
电驱动系统较高的峰值效率、高效区间占比可以使同等条件下新能源汽车行驶相同里程耗电量更少，有利于车辆续航里程的增加，是新能源汽车整车厂商和用户最为关注的技术指标。
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍嘿，伙计们！今天我要给大家讲讲一个非常酷的东西——纯电动汽车整车控制器(VCU)。
别看它是个小小的东西，但它可是电动汽车的大脑，负责控制着整个车辆的运行呢！让我们一起来揭开它神秘的面纱吧！咱们来了解一下什么是VCU。
VCU是英文“Vehicle Control Unit”的缩写，翻译成中文就是“车辆控制单元”。
它是一种专门用于控制电动汽车的电子设备，可以实现对电池管理系统、电机控制系统、辅助系统等多种功能的综合控制。
有了VCU,电动汽车就可以像传统汽车一样行驶了！那么，VCU到底是怎么工作的呢？其实很简单，它就像是一个指挥家，指挥着电动汽车的各个部件协同工作。
当驾驶员踩下油门时，VCU会接收到这个信号，然后通过电池管理系统向电机控制系统发送指令，让电机产生动力；VCU还会根据车辆的速度、加速度等参数，调整能量回收系统的工作状态，确保电池的能量得到最大限度的利用。
接下来，我们再来聊聊VCU的一些重要功能。
首先就是电池管理系统。
这个系统负责监控和管理电动汽车的电池，确保电池在良好的状态下运行。
它可以实时监测电池的剩余电量、充电状态、温度等参数，并根据这些信息制定相应的充放电策略。
这样一来，不仅可以延长电池的使用寿命，还能提高电动汽车的续航里程。
其次就是电机控制系统。
这个系统负责控制电动机的转速和扭矩，从而实现对车辆的驱动。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向电机控制系统发送指令，让电动机产生合适的动力输出。
VCU还会对电机的工作状态进行监控和保护，防止因为过载或故障导致的损坏。
最后就是辅助系统。
这个系统包括了很多辅助功能，比如空调、音响、照明等。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向这些系统发送指令，实现各种功能的切换和调节。
这样一来，即使在没有发动机的情况下，电动汽车也可以享受到舒适便捷的驾驶体验。
VCU是电动汽车的核心部件之一，它的存在使得电动汽车变得更加智能、高效和环保。
新能源汽车的六大核心技术2020年目 录新能源汽车的结构和工作原理 二、 新能源汽车的六大核心技术三、1.动力电池及管理技术2.驱动电机及控制技术3.整车控制技术4.整车轻量化技术5.整车能量管理技术新能源汽车的分类 一、一、新能源汽车的分类由车载可充电蓄电池或其它能量储存装置提供电能、由电机驱动的汽车（BEV ）。
采用燃料电池作为电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle ，FCEV ）。
新能源汽车混合动力电动汽车纯电动汽车燃料电池汽车其他新能源汽车如燃气汽车、太阳能汽车由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle,简称HEV ）由机械、电子、能源、计算机、信息技术等集成目 录新能源汽车的结构和工作原理 二、 新能源汽车的六大核心技术三、1.动力电池及管理技术2.驱动电机及控制技术3.整车控制技术4.整车轻量化技术5.整车能量管理技术新能源汽车的分类 一、内燃机+电能燃料电池+蓄电池 燃料电池+电容+太阳能 燃料电池+电容（飞轮）蓄电池燃料电池 储能器电容飞轮•按动力组合形式分类混合动力电动汽车①微度混合动力电动汽车（Micro HEV ）以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比≤5%，只具备停车停机功能的混合动力电动汽车。
②轻度混合动力电动汽车（Mild HEV ）以发动机为主要动力源，电动机作为辅助动力，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比为5%~15%，电动机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。
③中度混合动力电动汽车（Medium HEV ）以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比为15%~40%，低速时可电机独立驱动的混合动力电动汽车。
④重度/全混合动力电动汽车（Full HEV ）以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比大•按混合程度分类•按混合燃料分类油电混合、油液混合•按混合位置分类变速箱前置、变速箱后置串联单一的动力装置，两个以上能量源工作原理并联工作原理•发动机单独驱动•驱动电机单独驱动•发动机和驱动电机混合驱动混联工作原理内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构两个电机系统：发电机和电机驱动系统行星齿轮机构：功率分流混合动力电动汽车.典型工况纯电动汽车.分类①铅酸电池电动汽车 ②锂离子电池电动汽车 ③镍-氢电池电动汽车等•按照蓄电池的种类不同分类 ①直流电动机驱动的电动汽车 ②交流电动机驱动的电动汽车 ③双电动机驱动的电动汽车 ④电动轮电动汽车•按动力驱动控制系统的结构型式不同分类电动汽车纯电动汽车（EV ）混合动力电动汽（HEV ）插电式（PHEV ）非插电式结构工作原理纯蓄电池作为动力源，使用辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改善起动性能和增加续驶里程。
新能源汽车的核心技术有哪些随着全球环境保护呼声的日益高涨，新能源汽车正成为汽车行业的热门话题。
与传统汽车相比，新能源汽车采用了一系列新兴的技术，以实现更高的能源利用效率和更低的碳排放。
本文将介绍新能源汽车的核心技术，并分析其对环保的积极意义。
一、电池技术电池技术是新能源汽车的核心之一。
电池是驱动电动汽车的重要能源储存装置，其性能直接决定了新能源汽车的续航里程和使用寿命。
目前，锂离子电池是最常用的电池技术，具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率。
然而，锂离子电池还存在续航里程有限、充电时间长和成本高等问题。
因此，新型电池技术如固态电池和燃料电池的研发也备受关注，有望在解决上述问题的同时，提高新能源汽车的性能。
二、电动驱动技术电动驱动技术是新能源汽车的核心之二。
相比传统内燃机，电机驱动具有高效率、低噪音和零排放的特点。
电动驱动系统由电机、控制器和传动装置组成。
电机是电动汽车的动力源，根据不同的车型和功率需求，可采用直流电机或交流电机。
控制器负责调整电机的转速和扭矩输出，以满足驾驶员的需求。
传动装置根据车辆的不同需求，有单速传动、多速传动和无级变速等不同的设计。
通过不断提升电动驱动技术，新能源汽车在性能和驾驶体验上正逐渐接近传统汽车。
三、智能控制技术智能控制技术是新能源汽车的核心之三。
智能控制系统能够通过感知、决策和执行等环节，实现对车辆能量管理、动力分配和系统优化的精确控制。
其中感知系统包括传感器和摄像头等装置，用于收集车辆和环境信息。
决策系统则通过算法和模型，根据收集到的信息做出智能决策。
最后，执行系统将决策结果转化为动作，控制车辆运行。
智能控制技术的应用可以提高新能源汽车的行驶安全性、能源效率和用户体验。
四、充电技术充电技术是新能源汽车的核心之四。
电动汽车的续航里程直接与充电设施的覆盖范围和充电速度相关。
目前，有慢充和快充两种充电方式，慢充适用于长时间停放的场景，而快充则能迅速补充电力。
为提高充电效率和用户体验，快充充电桩的覆盖面积正逐渐扩大，同时充电设备的智能化和远程监控技术也得到了广泛应用。
新能源汽车核⼼技术详解：电池包和BMS、VCU、MCU新能源汽车核⼼技术详解：电池包与ＢMS、VCU、 MCＵ电⼦创新⽹｜２001—１5—20 １1：54２0１4年国内新能源汽车产销突破8万辆，发展态势喜⼈。
为了使新能源爱好者与初级研发⼈员更好地了解新能源汽车得核⼼技术，笔者结合研发过程中得经验总结，从新能源汽车分类、模块规划、电控技术与充电设施等⽅⾯进⾏了分析。
1 新能源汽车分类在新能源汽车分类中,“弱混、强混”与“串联、并联”不同分类⽅法令⾮业内⼈⼠感到困惑，其实这些名称就是从不同⾓度给出得解释、并不⽭盾。
１、1消费者⾓度消费者⾓度通常按照混合度进⾏划分,可分为起停、弱混、中混、强混、插电与纯电动，节油效果与成本增等指标加如表1所⽰。
表中“-”表⽰⽆此功能或较弱、“＋"个数越多表⽰效果越好，从表中可以瞧出随着节油效果改善、成本增加也较多。
1、2技术⾓度图1技术⾓度分类技术⾓度由简到繁分为纯电动、串联混合动⼒、并联混合动⼒及混联混合动⼒，具体如图1所⽰。
其中P０表⽰BSG（Belt sｔaｒteｒgenｅrator,带传动启停装置）系统，Ｐ1代表ＩSG(Iｎteｇｒaｔed stａrter geｎerator，启动机与发电机⼀体化装置）系统、电机处于发动机与离合器之间,P２中电机处于离合器与变速器输⼊端之间，P3表⽰电机处于变速器输出端或布置于后轴，P03表⽰P0与P３得组合。
从统计表中可以瞧出，各种结构在国内外乘⽤或商⽤车中均得到⼴泛应⽤，相对来说P2在欧洲⽐较流⾏，⾏星排结构在⽇系与美系车辆中占主导地位,P０3等组合结构在四驱车辆中应⽤较为普遍、欧蓝德与标致300８均已实现量产.新能源车型选择应综合考虑结构复杂性、节油效果与成本增加,例如由通⽤、克莱斯勒与宝马联合开发得三⾏星排双模系统,尽管节油效果较好，但由于结构复杂且成本较⾼，近⼗年间得市场表现不尽如⼈意。
2 新能源汽车模块规划尽管新能源汽车分类复杂，但其中共⽤得模块较多,在开发过程中可采⽤模块化⽅法，共享平台、提⾼开发速度。
汽车中VCU HCU ECU的区别与含义电控是电动汽车三大核心零部件之一，包括整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS）。
1. VCU（Vehicle Control Unit）电动汽车整车控制器电动汽车整车控制器（VCU，Vehicle Control Unit）是电动汽车（混合动力汽车、纯电动汽车）动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，具有提高车辆的动力性能、安全性能和经济性等作用。
电动汽车整车控制器VCU（Vehicle Control Unit）是电动汽车整车控制系统的核心部件，是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件。
VCU作为纯电动汽车控制系统最核心的部件，其承担了数据交换、安全管理、驾驶员意图解释、能量流管理的任务。
VCU采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并作出响应判断后，监控下层的各部件控制器的动作，对汽车的正常行驶、电池能量的制动回馈、网络管理、故障诊断与处理、车辆状态监控等功能起着关键作用。
技术VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，在传统汽车上需求很小。
整车控制器的开发包括软、硬件设计。
核心软件一般由整车厂研发，硬件和底层驱动软件可选择由汽车零部件厂商提供。
VCU采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并作出响应判断后，监控下层的各部件控制器的动作，对汽车的正常行驶、电池能量的制动回馈、网络管理、故障诊断与处理、车辆状态监控等功能起着关键作用。
整车控制系统能够实现对汽车动力、舒适度、安全性以及能耗等多方面进行调整优化，配合大数据让电动汽车拥有更好的操作性和可靠性，具体来讲整车控制器对电动汽车主要有以下功能：1）数据交互管理：整车控制器要实时采集驾驶员的操作信息和其他各个部件的工作状态信息，这是实现整车控制器其他功能的基础和前提。
新能源汽车的核心：三电系统详解新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”，包括电驱动，电池，电控。
下面详细讲解一下三电基础知识：一、电池电池是与化学、机械工业、电子控制等相关的一个行业。
电池的关键在电芯，电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。
正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。
动力电池是非常“年轻”的产品，1996年通用推出EV-1采用的是铅酸电池，它是现代电动汽车架构雏形，从铅酸电池到日系混动的镍氢电池，再到现在流行的锂电池，也才20多年。
从第四批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》新能源乘用车配置电池来看，32款车型采用了17家企业的电池，其中16家是电池厂商，另外一家是长安新能源的，这说明其它乘用车的动力电池直接外购，包括电芯、电池组与电池管理系统等。
大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力跨国车企，虽然没有自己的电芯，但是它们却坚持自己设计生产电池组件与管理系统，这是为了加强动力电池的核心竞争力。
与大多自主品牌的差别是，即使不采用这家的电芯，它们可以换个电芯品牌照样能够设计电池组，核心技术还是掌握在自己手里。
但是我们更关心的是动力电池，也是就新能源汽车中的能量来源目前动力电池中，镍氢电池面临淘汰，铅酸电池全凭保有量在支撑，故目前以锂电池最为主要。
（如下图）先介绍几个重要概念能量密度方面电池肯定不如汽油，但是究竟差别多大呢？一箱50L的汽油可以大概跑600km续航同样里程的电动车需要多少电池呢？（如下图）下表列出了四类锂电池的主要性能指标差别从表中可以看出，四类电池各有优劣。
那各汽车厂商究竟是凭什么选择其中某种电池呢？哪种电池又将是未来的主流呢？数码电子产品对锂电池安全性要求不高，钴酸锂电池最合适3C领域，特斯拉敢于使用此类电池也是未来得到超强的续航能力，但是同时其安全性能要打些折扣。
锰酸锂电池因其不偏不倚的特征赢得动力电池最大的市场占有率，虽然其能量密度不如钴酸锂和三元锂，但其他综合性能相当出色。
新能源汽车动力电池包的组成
新能源汽车动力电池包一般由以下几个主要组成部分构成：
1. 电池单体：电池单体是动力电池包的基本组成单元，是多个电池模块串联组成电池包的基础。
电池单体一般由正负极材料、电解质和隔膜等组成。
2. 电池管理系统（BMS）：电池管理系统是电池包的主控制
系统，负责监控电池单体的电压、温度、电流等状态，并进行数据采集、处理和控制。
BMS还能对电池包进行故障检测和
故障管理，从而确保电池包的安全性和性能。
3. 散热系统：新能源汽车动力电池包工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，会影响电池的寿命和性能。
因此，电池包通常还配备有散热系统，包括散热片、散热管路、冷却液等，以保持电池温度的稳定。
4. 结构支持和保护：电池包需要具备一定的结构强度和稳定性，以保护电池单体免受外界环境的影响和机械振动的冲击。
常见的结构支持和保护装置包括外壳、挡板、防护板等。
5. 充电和放电接口：电池包需要通过充电接口与外部电源相连接，以进行电池充电。
同时，电池包内部还需要提供放电接口，连接到动力系统，以将电能输出给电动机供动力使用。
总而言之，新能源汽车动力电池包的组成包括电池单体、电池管理系统、散热系统、结构支持和保护以及充放电接口等多个
组成部分。
这些部分相互配合，形成一个功能完整的电池系统，为电动汽车提供动力供应。
新能源汽车整车电控系统详解新能源汽车电控系统，狭义上指的是整车控制器，广义上讲，则包括整车控制器、电池管理系统、驱动电机控制器等。
新能源汽车电控系统组成简图汽车上的这些控制器通过CAN网络来通信。
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。
最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。
整车控制VCU车辆行驶过程中，需要一个与驾驶员进行指令互动的窗口，这个窗口就是整车控制器VCU(Vehicle control unit)，VCU负责接收来自驾驶员的各种驾驶操作指令和配置功能操作的需求，如上电、加速、制动踏板等各种信号，并结合车辆其它系统发出的操作指令或协控信息，以及各部件传感器反馈的各种车况信号，实现对整车和各部件工况的分析，形成可以确保车辆安全行驶的指令，以达到各个控制系统器执行动作的目的。
VCU协调控制的高低压部件新能源汽车电动化的动力总成增加了很多高低压电气部件。
VCU 是新能源汽车驱动系统控制的“大脑”，成熟的系统软件在提高运行效率、降低能耗排放、提高故障后处理的鲁棒性等方面都发挥着重要作用。
是电动化动力总成系统解决方案真正落地的核心能力之一。
作为车辆驱动协调控制系统的核心控制器，VCU需要负责整车状态协调、驾驶员驾驶需求实现等最基本也是最重要的功能。
因此VCU 软件的完善度直接影响了车辆运行的稳定性和行驶安全性。
随着“域融合”的概念推广，越来越多的新功能也逐渐被融合到VCU控制器中，例如：跟充电相关的AC/DC车辆端充电主控功能，以及跟底盘相关的电动四驱控制功能。
从系统功能划分角度考虑，可以把VCU的功能划分为：车辆系统、传动系统、电力系统、热管理系统，以及OBD诊断、通讯、安全监控等系统功能。
新能源汽车核心技术详解：电池包和BMS、VCU、MCU导读：为了使新能源爱好者和初级研发人员更好地了解新能源汽车的核心技术，北汽福田新能源系统开发部部长杨伟斌结合研发过程中的经验总结，从新能源汽车分类、模块规划、电控技术和充电设施等方面进行了分析。
2014年国内新能源汽车产销突破8万辆，发展态势喜人。
为了使新能源爱好者和初级研发人员更好地了解新能源汽车的核心技术，笔者结合研发过程中的经验总结，从新能源汽车分类、模块规划、电控技术和充电设施等方面进行了分析。
1 新能源汽车分类在新能源汽车分类中，“弱混、强混”与“串联、并联”不同分类方法令非业内人士感到困惑，其实这些名称是从不同角度给出的解释、并不矛盾。
1.1消费者角度消费者角度通常按照混合度进行划分，可分为起停、弱混、中混、强混、插电和纯电动，节油效果和成本增等指标加如表1所示。
表中“-”表示无此功能或较弱、“+”个数越多表示效果越好，从表中可以看出随着节油效果改善、成本增加也较多。
表1 消费者角度分类1.2技术角度图1 技术角度分类技术角度由简到繁分为纯电动、串联混合动力、并联混合动力及混联混合动力，具体如图1所示。
其中P0表示BSG(Belt starter generator，带传动启停装置)系统，P1代表ISG(Integrated starter generator，启动机和发电机一体化装置)系统、电机处于发动机和离合器之间，P2中电机处于离合器和变速器输入端之间，P3表示电机处于变速器输出端或布置于后轴，P03表示P0和P3的组合。
从统计表中可以看出，各种结构在国内外乘用或商用车中均得到广泛应用，相对来说P2在欧洲比较流行，行星排结构在日系和美系车辆中占主导地位，P03等组合结构在四驱车辆中应用较为普遍、欧蓝德和标致3008均已实现量产。
新能源车型选择应综合考虑结构复杂性、节油效果和成本增加，例如由通用、克莱斯勒和宝马联合开发的三行星排双模系统，尽管节油效果较好，但由于结构复杂且成本较高，近十年间的市场表现不尽如人意。
2 新能源汽车模块规划尽管新能源汽车分类复杂，但其中共用的模块较多，在开发过程中可采用模块化方法，共享平台、提高开发速度。
总体上讲，整个新能源汽车可分为三级模块体系、如图2所示，一级模块主要是指执行系统，包括充电设备、电动附件、储能系统、发动机、发电机、离合器、驱动电机和齿轮箱。
二级模块分为执行系统和控制系统两部分，执行部分包括充电设备的地面充电机、集电器和车载充电机，储能系统的单体、电箱和PACK，发动机部分的气体机、汽油机和柴油机，发电机的永磁同步和交流异步，离合器中的干式和湿式，驱动电机的永磁同步和交流异步，齿轮箱部分的有级式自动变速器(包括AMT、AT和DCT等)、行星排和减速齿轮；二级模块的控制系统包括BMS、ECU、GCU、CCU、MCU、TCU和VCU，分别表示电池管理系统、发动机电子控制单元、发电机控制器、离合器控制单元、电机控制器、变速器控制系统和整车控制器。
三级模块体系中，包括电池单体的功率型和能量型，永磁和异步电机的水冷和风冷形式，控制系统的三级模块主要包括硬件、底层和应用层软件。
图2三级模块体系根据功能和控制的相似性，三级模块体系的部分模块可组成纯电动(含增程式)、插电并联混动和插电混联混动三种平台架构，例如纯电动(含增程式)由充电设备、电动附件、储能系统、驱动电机和齿轮箱组成。
各平台模块的通用性较强，采用平台和模块的开发方法，可共享核心部件资源，提升新能源系统的安全性和可靠性，缩短周期、降低研发及采购成本3 新能源三大核心技术在三级模块体系和平台架构中，整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。
3.1 VCUVCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。
VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
图3为VCU的结构组成，共包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件，硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键核心技术。
图3 VCU组成VCU硬件采用标准化核心模块电路( 32位主处理器、电源、存储器、CAN )和VCU专用电路(传感器采集等)设计；其中标准化核心模块电路可移植应用在MCU和BMS，平台化硬件将具有非常好的可移植性和扩展性。
随着汽车级处理器技术的发展，VCU从基于16位向32位处理器芯片逐步过渡，32位已成为业界的主流产品。
底层软件以AUTOSAR汽车软件开放式系统架构为标准，达到电子控制单元(ECU)开发共平台的发展目标，支持新能源汽车不同的控制系统；模块化软件组件以软件复用为目标，以有效提高软件质量、缩短软件开发周期。
应用层软件按照V型开发流程、基于模型开发完成，有利于团队协作和平台拓展；采用快速原型工具和模型在环(MIL)工具对软件模型进行验证，加快开发速度；策略文档和软件模型均采用专用版本工具进行管理，增强可追溯性；驾驶员转矩解析、换挡规律、模式切换、转矩分配和故障诊断策略等是应用层的关键技术，对车辆动力性、经济性和可靠性有着重要影响。
表2为世界主流VCU供应商的技术参数，代表着VCU的发展动态。
3.2 MCUMCU是新能源汽车特有的核心功率电子单元，通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。
实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。
同时，MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能。
MCU由外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件组成，具体结构如图4所示。
图4 MCU组成MCU硬件电路采用模块化、平台化设计理念(核心模块与VCU同平台)，功率驱动部分采用多重诊断保护功能电路设计，功率回路部分采用汽车级IGBT 模块并联技术、定制母线电容和集成母排设计；结构部分采用高防护等级、集成一体化液冷设计。
与VCU类似，MCU底层软件以AUTOSAR开放式系统架构为标准，达到ECU开发共同平台的发展目标，模块化软件组件以软件复用为目标。
应用层软件按照功能设计一般可分为四个模块：状态控制、矢量算法、需求转矩计算和诊断模块。
其中，矢量算法模块分为MTPA控制和弱磁控制。
MCU关键技术方案包括：基于32位高性能双核主处理器；汽车级并联IGBT技术，定制薄膜母线电容及集成化功率回路设计，基于AutoSAR架构平台软件及先进SVPWM PMSM控制算法；高防护等级壳体及集成一体化水冷散热设计。
表3为世界主流MCU硬件供应商的技术参数，代表着MCU的发展动态。
表3 MCU技术参数3.3 电池包和BMS电池包是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能，它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。
模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。
电池包组成如图5所示，包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和BMS。
BMS能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
图5 电池包组成BMS是电池包最关键的零部件，与VCU类似，核心部分由硬件电路、底层软件和应用层软件组成。
但BMS硬件由主板(BCU)和从板(BMU)两部分组成，从版安装于模组内部，用于检测单体电压、电流和均衡控制；主板安装位置比较灵活，用于继电器控制、荷电状态值(SOC)估计和电气伤害保护等。
BMU硬件部分完成电池单体电压和温度测量，并通过高可靠性的数据传输通道与BCU 模块进行指令及数据的双向传输。
BCU 可选用基于汽车功能安全架构的32 位微处理器完成总电压采集、绝缘检测、继电器驱动及状态监测等功能。
底层软件架构符合AUTOSAR标准，模块化开发容易实现扩展和移植，提高开发效率。
应用层软件是BMS的控制核心，包括电池保护、电气伤害保护、故障诊断管理、热管理、继电器控制、从板控制、均衡控制、SOC估计和通讯管理等模块，应用层软件架构如图6所示。
图6 应用层软件架构表4为国内外主流BMS供应商的技术参数，代表着BMS的发展动态。
表4 BMS技术参数4 充电设施充电设施不完善是阻碍新能源汽车市场推广的重要因素，对特斯拉成功的解决方案进行分析，并提出新能源汽车的充电解决方案、剖析充电系统组成。
4.1 特斯拉充电方案分析特斯拉超级充电器代表了当今世界最先进的充电技术，它为MODEL S充电的速度远高于大多数充电站，表5为特斯拉电池和充电参数。
表5电池和充电参数特斯拉具有5种充电方式，采用普通110/220V市电插座充电，30小时充满；集成的10kW充电器，10小时充满；集成的20kW充电器，5小时充满；一种快速充电器可以装在家庭墙壁或者停车场，充电时间可缩短为5小时；45分钟能充80%的电量、且电费全免，这种快充装置仅在北美市场比较普遍。
特斯拉使用太阳能电池板遮阳棚的充电站，既可以抵消能源消耗又能够遮阳。
与在加油站加油需要付费不同，经过适当配置的MODEL S 可以在任何开放充电站免费充电。
特斯拉充电技术特点可总结如下两点：1)特斯拉充电站加入了太阳能充电技术，这一技术使充电站尽可能使用清洁能源，减少对电网的依赖，同时也减少了对电网的干扰，国内这一技术也能实现。
2)特斯拉充电时间短也不足为奇，特斯拉的充电机容量大90~120kWh，充电倍率0.8C，跟普通快充一样，并没有采用更大的充电倍率，所以不会影响电池寿命；20分钟充到40%，就能满足续航要求，主要原因是电池容量大。
4.2 充电解决方案图7充电系统组成图7为一种可参考的新能源汽车充电解决方案，充电系统组成：配电系统(高压配电柜、变压器、无功补偿装置和低压开关柜)、充电系统(充电柜和充电机终端)以及储能系统(储能电池与逆变器柜)。
无功补偿装置解决充电系统对电网功率因数影响，充电柜内充电机一般都具备有源滤波功能、解决谐波电流和功率因数问题。
储能电池和逆变器柜解决老旧配电系统无法满足充电站容量要求、并起到削峰填谷作用，在不充电时候进行储能，大容量充电且配电系统容量不足时释放所储能量进行充电。
如果新建配电系统容量足够，储能电池和逆变器柜可以不选用。
风力发电和光伏发电为充电系统提供清洁能源，尽量减少从电网取电。
5 总结从消费者和技术角度分别对新能源汽车结构进行归纳分类，分析各种结构的优势，以及国内外各主机厂的应用情况。
