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整車控制器VCU簡介

智能汽車電子與軟件 ? 來源:汽車電子與軟件 ? 作者:daijun211 ? 2022-12-13 11:03 ? 次閱讀
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整車控制器VCU(Vehicle control unit)作為新能源車中央控制單元,是整個控制系統(tǒng)的核心。VCU采集電機及電池狀態(tài),采集加速踏板信號、制動踏板信號、執(zhí)行器及傳感器信號,根據(jù)駕駛員的意圖綜合分析做出相應(yīng)判定后,監(jiān)控下層的各部件控制器的動作,它負(fù)責(zé)汽車的正常行駛、制動能量回饋、整車驅(qū)動系統(tǒng)及動力電池的能量管理、網(wǎng)絡(luò)管理、故障診斷及處理、車輛狀態(tài)監(jiān)控等,從而保證整車在較好的動力性、較高經(jīng)濟性及可靠性狀態(tài)下正常穩(wěn)定的工作??梢哉f整車控制器性能的好壞直接決定了新能源汽車整車性能的好壞,起到了中流砥柱的作用。

新能源起步階段,大概在11到15年誕生了第一代VCU產(chǎn)品。技術(shù)來源于傳統(tǒng)汽車電控ECU,以發(fā)動機控制器及車身控制器為主要技術(shù)來源。行業(yè)典型產(chǎn)品有德爾福的HCU-2、聯(lián)電的VCU、大陸的H300及普華第一代VCU-1

(我工作的時候,做的第一款新能源汽車,就是用的大陸的32位控制器,H300,因為成本太高,后來被嵌入式的同事給破解了……哦對,那時候還普遍叫HCU)

第二代產(chǎn)品起步階段是16年到19年。目前行業(yè)解決方案主要產(chǎn)品,聯(lián)電的VCU8、德爾福的HCU-5、大陸H500及普華ORIENTAIS_HCU-6,二代產(chǎn)品受制于補貼滑坡及車輛安全事件影響,因此出現(xiàn)了符合功能安全和不符合功能安全要求的兩種產(chǎn)品。但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看VCU的功能安全及AUTOSAR軟硬件平臺是勢在必行。

如果說汽車未來發(fā)展趨勢是電動化、智能化(甚至是軟件定義汽車),那么整車控制器未來發(fā)展必將是高度集成及安全可靠。無論汽車發(fā)展到什么階段,安全、舒適與經(jīng)濟性永遠(yuǎn)是發(fā)展的硬性指標(biāo)。開放合作、分工合作是未來OEM、Tier1及Tier2主流合作模式。

現(xiàn)在的第三代的技術(shù),已經(jīng)更加高度集成化,例如集合了VCU功能的域控制器

當(dāng)然,還有一種方式是,取消VCU,將VCU的功能分解到其他控制器,例如安全和上下電的功能,分到到BMS,行車相關(guān)的功能,分解到MCU

至于,VCU到底有哪些作用?我來稍微系統(tǒng)的給大家介紹一下:

說白了,就是汽車的大腦!接受外部的信號信息,然后運算后,給出相應(yīng)的指令,給其他部件,進(jìn)行車輛的工作。

1.VCU長什么樣子?

如下圖:

129c55fe-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.png

拆開之后,是一些電路板

12c5dbd6-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.png

VCU包含的部分,如下圖所示?!覀€人負(fù)責(zé)的,就是其中應(yīng)用層軟件的集成化測試工作。

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2.VCU的基本工作方式如何?

一切都是電信號!如下圖:

13111d9e-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

3.VCU軟件控制方向的架構(gòu)如何?

當(dāng)前來說相對成體系。如下圖:

133d682c-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

4.VCU的具體作用詳解:

1.駕駛員意圖解析

VCU通過采集加速踏板,制動踏板,檔位,等人機交互的接口信息(智能汽車還接收大屏等信號),并綜合車輛當(dāng)前的狀態(tài),如電池電量,車速,等關(guān)鍵信息,給出駕駛員對車輛的驅(qū)動或者制動需求,進(jìn)行加速或者減速。

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2.整車模式管理

實車車輛模式狀態(tài)的變化和管控,純電動車輛總體分為初始化模式,高壓保持模式,交流充電模式,直流充電模式,行車模式,補電模式,故障模式等,VCU通過合理且明確的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件和路徑,實現(xiàn)車輛各狀態(tài)之間的切換

137525fa-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

3.整車能量管理

對于純電動車輛來說,VCU通過對整車能量狀態(tài)的監(jiān)控,協(xié)調(diào)車輛動力輸出和其他高壓部件的工作狀態(tài),最大化的利用車輛的能量,以達(dá)到最優(yōu)的能量使用效果——更強的動力,或更長的續(xù)航里程。

如低電量時對電機的限功率,限制空調(diào)使用。或者在用戶選擇不同的駕駛模式(如Sport模式)時,更大偏向于能量偏向動力輸出。

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4.驅(qū)動控制

以駕駛員驅(qū)動扭矩需求和車輛實際狀態(tài)為基礎(chǔ),對整個驅(qū)動系統(tǒng)控制的動態(tài)管控過程進(jìn)行優(yōu)化和管理。使動力系統(tǒng)部件,在最優(yōu)化的工作模式下,符合駕駛員的駕駛需求。

例如,通過油門踏板的控制(深度,踩下速率等)解析,判斷駕駛員的需求扭矩大小,實現(xiàn)不同的加速效果。

13a57a98-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

5.制動控制

此處的制動控制的說法,其實不太嚴(yán)謹(jǐn),更準(zhǔn)確的說法,是能量回收的控制。VCU根據(jù)車輛當(dāng)前的車速,駕駛員對踏板的操作,以及當(dāng)前車輛狀態(tài)的預(yù)估(例如,電池溫度,SOC等狀態(tài)),計算符合當(dāng)前狀態(tài)下的能量回收,由車輛的驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行執(zhí)行。從而獲得最優(yōu)的能量的回收和制動的感覺。

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但是,能量回收和制動這個話題非常大,這里不具體展開。

6.扭矩監(jiān)控

從整車功能安全角度出發(fā),VCU采集動力系統(tǒng)(驅(qū)動電機控制器)所反饋的客觀參數(shù),進(jìn)行運算得到的車輛實際扭矩,從而對整車的扭矩進(jìn)行監(jiān)控,以確保車輛動力系統(tǒng)工作在安全的范圍內(nèi)

13e47a72-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.png

7.整車故障監(jiān)控

VCU通過綜合分析比較各零部件上傳的信號值,和傳感器采集的數(shù)值,進(jìn)行實時的計算,比較。對車輛零部件的狀態(tài)進(jìn)行有效的識別和管理。

例如對電池上報的電池溫度,或者充電口的溫度傳感器采集的溫度值,進(jìn)行判斷,有效的避免車輛發(fā)生故障?;蛘咴诎l(fā)生故障時,進(jìn)行提醒或者安全措施。

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8.部件故障監(jiān)測

通過整車級別的設(shè)計,VCU可以進(jìn)行相關(guān)冗余設(shè)計,在部分部件發(fā)生故障時,可以有效的進(jìn)行診斷和處理,保證車輛的基本功能不會喪失。

例如,在電機過溫時,VCU通過一定的冗余設(shè)計,可以降低行車功率,保證車輛部分基本功能完善?;谡嚱嵌龋瑢收线M(jìn)行適應(yīng)性處理。

140eeb86-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

9.整車附件的管理

VCU可以實現(xiàn)對車輛的附件功能,例如,空調(diào)功能的管理,DCDC需求管理,水泵,儀表,真空泵倒車燈,制動燈的管控。進(jìn)行能量的最優(yōu)化計算管理和整車需求。

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10.故障診斷

VCU根據(jù)故障診斷的要求,便于售后進(jìn)行維護(hù)和診斷。包括診斷儀開發(fā)都和VCU的診斷方案息息相關(guān)

14661906-7a8e-11ed-8abf-dac502259ad0.png

11.在線標(biāo)定

通過對VCU的扭矩Map和一些溫度map的標(biāo)定,包括一些故障限制的標(biāo)定??梢詫CU內(nèi)的一些標(biāo)定量參數(shù)進(jìn)行修改。因為車輛的軟件并不是一開始就寫死的,通常都會預(yù)留一些可調(diào)的數(shù)值,讓標(biāo)定工程師進(jìn)行修改,以實現(xiàn)車輛達(dá)到最好的狀態(tài)。

例如,對駕駛員的扭矩Map進(jìn)行標(biāo)定,可以改變車輛的駕駛性。

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以上,就是VCU的大概的介紹。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:整車控制器VCU簡介

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