1电动汽车整车控制器

电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析焉知焉知·焉能不知整车控制器（VCU）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：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号：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。

2.2.1 VCU与动⼒电池系统动⼒电池是纯电动汽车动⼒的唯⼀来源。

VCU与电池管理系统（BMS）通过整车CAN总线进⾏信息交互。

动⼒电池包实时监测并上报给VCU参数包括：总电流，总电压，最⾼单体电压，最低单体电压，最⾼温度，电池包荷电状态SOC，某些系统还监测电池包健康状态SOH。

VCU发送给电池包的命令包括充电，放电和开关指令：充电，在最初的充电连接信号确认后，整车处于禁⽌⾏车状态，VCU交出控制权。

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。

电动汽车整车控制器原理概述电动汽车整车控制器是电动汽车的核心控制装置，负责对电动汽车的电池、电机、变速器等关键组件进行控制和协调，以实现电动汽车的各种功能和性能要求。

本文将从整车控制器的工作原理、主要功能以及电动汽车整车控制系统的组成等方面进行介绍。

一、整车控制器的工作原理电动汽车整车控制器的工作原理与传统汽车的发动机控制系统有所不同。

整车控制器通过接收来自车载传感器和控制单元的输入信号，对电池组、电机和变速器等关键组件进行精确的控制和调节。

整车控制器通过对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于最佳状态，延长电池组的寿命。

同时，整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，通过对电机的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。

二、整车控制器的主要功能1. 电池管理：整车控制器可以对电池组进行电流和电压的监测和控制，以确保电池组的工作状态处于安全范围内，并延长电池组的使用寿命。

2. 电机控制：整车控制器可以实时监测电机的转速、扭矩和温度等参数，并根据车辆的需求对电机进行精确的控制，实现电动汽车的加速、制动和行驶等功能。

3. 能量管理：整车控制器可以根据电池组的状态和车辆的需求，对能量的分配和利用进行优化，以提高电动汽车的能源利用效率。

4. 故障诊断：整车控制器可以实时监测车辆的各种参数和状态，并通过故障诊断功能，对车辆的故障进行判断和排除，提高车辆的可靠性和安全性。

5. 通信与互联：整车控制器可以与车载传感器、控制单元和车辆网络进行通信和互联，实现信息的传递和共享，提高车辆的智能化和互联化水平。

三、电动汽车整车控制系统的组成电动汽车整车控制系统由整车控制器、车载传感器、控制单元和车辆网络等多个组成部分组成。

整车控制器作为系统的核心控制装置，负责对车辆的关键组件进行控制和协调。

车载传感器负责对车辆的各种参数和状态进行实时监测和采集。

控制单元负责对采集到的数据进行处理和分析，并生成相应的控制指令。

纯电动汽车整车控制器原理及功能解析整车控制器是电动汽车正常行驶的控制中枢，是整车控制系统的核心部件，是纯电动汽车的正常行驶、再生制动能量回收、故障诊断处理和车辆状态监视等功能的主要控制部件。

整车控制器包括硬件和软件两大组成部分，它的核心软件和程序一般由生产厂商研发，而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱动程序。

现阶段国外对纯电动汽车整车控制器的研究主要集中在以轮毂电机驱动的纯电动汽车。

整车控制器组成与原理纯电动汽车整车控制系统主要分为集中式控制和分布式控制两种方案。

集中式控制系统的基本思想是整车控制器独自完成对输入信号的采集，并根据控制策略对数据进行分析和处理，然后直接对各执行机构发出控制指令，驱动纯电动汽车的正常行驶。

集中式控制系统的优点是处理集中、响应快和成本低；缺点是电路复杂，并且不易散热。

分布式控制系统的基本思想是整车控制器采集一些驾驶员信号，同时通过CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信，电机控制器和电池管理系统分别将各自采集的整车信号通过CAN总线传递给整车控制器。

整车控制器根据整车信息，并结合控制策略对数据进行分析和处理，电机控制器和电池管理系统收到控制指令后，根据电机和电池当前的状态信息，控制电机运转和电池放电。

分布式控制系统的优点是模块化和复杂度低；缺点是成本相对较高。

典型分布式整车控制系统示意图如下图所示，整车控制系统的顶层是整车控制器，整车控制器通过CAN总线接收电机控制器和电池管理系统的信息，并对电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统发送控制指令。

电机控制器和电池管理系统分别负责驱动电机和动力电池组的监控与管理，车载信息显示系统用于显示车辆当前的状态信息等。

典型分布式整车控制系统示意图下图为某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图。

整车控制器的硬件电路包括微控制器、开关量调理、模拟量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。

某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图1.微控制器模块微控制器模块是整车控制器的核心，综合考虑纯电动汽车整车控制器的功能及其运行的外界环境，微控制器模块应该具有高速的数据处理性能、丰富的硬件接口、低成本和可靠性高的特点。