新能源汽车核心技术详解：电池包和BMS、VCU、-MCU知识讲解

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。

新能源汽车基本构造及原理之电源系统知识新能源汽车是指使用新能源替代传统燃料的汽车，其中最常见的新能源是电力。

新能源汽车的电源系统是其最重要的组成部分，它提供电能给汽车的动力系统，驱动车辆行驶。

本文将从基本构造和原理两个方面介绍新能源汽车的电源系统知识。

一、基本构造新能源汽车的电源系统主要由电池组、电控系统和电动机组成。

1. 电池组电池组是新能源汽车电源系统的核心部件，承担着存储和释放电能的功能。

电池组通常由多个电池单体组成，这些电池单体通过串联或并联的方式连接起来，形成一定的电压和容量。

目前常见的电池技术包括锂离子电池、镍氢电池和超级电容器等。

电池组的容量越大，新能源汽车的续航里程就越远。

2. 电控系统电控系统是新能源汽车电源系统的控制中枢，负责监测和控制电池组的状态，以及控制电能的输出和回收。

电控系统包括电池管理系统（BMS）和动力电子系统。

BMS主要负责监测电池组的电压、温度和容量等参数，确保电池组的安全和稳定运行；动力电子系统则负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

3. 电动机电动机是新能源汽车的动力来源，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

根据不同的应用需求，电动机可以采用直流电动机（DC）或交流电动机（AC）。

直流电动机结构简单，控制方便，适用于小型电动车；交流电动机效率高，适用于中大型电动车。

电动机通过与车辆的传动系统相连，将转动力传递给车轮，实现车辆的运动。

二、工作原理新能源汽车的电源系统工作原理可以简单概括为：电池组提供电能给电动机，电动机通过与传动系统相连，驱动车辆行驶。

1. 充电当新能源汽车的电池组电能不足时，需要对其进行充电。

充电时，外部电源将电能通过充电装置输入电池组，电池组将电能储存起来。

充电装置通常由充电插座和充电控制器组成，充电控制器负责控制充电电流和电压，确保电池组能够安全、高效地充电。

2. 放电当新能源汽车需要行驶时，电池组将储存的电能释放给电动机。

电控系统监测电池组的状态，根据驾驶员的操作指令，控制电能的输出和回收。

汽车动力电池包组成结构《汽车动力电池包组成结构》汽车动力电池包是电动汽车的重要组成部分，它由多个电池模块组成，提供动力给电动汽车。

下面将详细介绍汽车动力电池包的组成结构。

1. 电池模块：汽车动力电池包由若干个电池模块组成，每个模块通常由数十个电池单体串联而成。

电池单体是电池包的最小单元，是负责储存电能的组件。

电池模块可根据不同车型和需求进行调整，以满足不同的汽车性能和续航里程要求。

2. 电池管理系统（BMS）：电池管理系统是电池包中的核心控制系统，负责监测和管理电池的各项状态。

它监测电池的电压、温度、充放电状态等，并通过控制电流、电压等参数来保护电池，防止过充、过放、过温等情况发生。

3. 冷却系统：电池包工作时会产生大量的热量，如果不及时散热会导致电池过热，影响电池寿命和性能。

因此，电池包中通常配备有冷却系统，通过传导、对流和辐射等方式将电池的热量散发出去，保持电池的适宜工作温度。

4. 充电插口：电动汽车需要定期充电，充电插口是连接电池包和外部电源的接口。

充电插口通常位于汽车侧面或后部，可以通过连接充电设备将电能传输到电池包中进行充电。

现代电动汽车普遍采用快速充电插口，提供更高效、更便捷的充电方式。

5. 安全保护装置：电动汽车中的电池包需要有一系列安全保护装置，以确保使用过程中的安全性。

其中包括过流保护、过温保护、过压保护、短路保护等，这些保护装置能够在出现异常情况时及时切断电池与其他系统的连接，确保车辆和乘车人员的安全。

以上就是汽车动力电池包的主要组成结构。

随着电动汽车技术的不断发展，电池包的性能和安全性也在不断提升。

未来，随着新的材料和技术的应用，电动汽车将会拥有更高效、更可靠的动力电池包，进一步推动电动汽车的普及和发展。

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。

新能源汽车核心技术详解：电池包和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。

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。

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。

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。