前言

電動汽車（EV）與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車（ICEV）雖然有著完全不同的動力總成部件，但從Powertrain(動力系統(tǒng))架構(gòu)上來看依然可以分為儲能單元和驅(qū)動單元兩部分。EV采用動力電池系統(tǒng)取代了油箱來儲能，因此增加了電池管理系統(tǒng)（BMS）。同時EV采用了電機取代內(nèi)燃機來驅(qū)動車輛，因此電機控制器（MCU）代替了發(fā)動機控制單元（ECU）。那么為什么EV還需要比ICEV多增加一個整車控制器VCU（Vehicle Control Unit ）呢？因此本文主要討論一下VCU在電動汽車中的作用。

整車控制器(vehicle control unit，VCU)即動力總成控制器，是新能源汽車的核心控制部件，它必須具有高可靠性以及良好的容錯性、電磁兼容性和環(huán)境適應(yīng)性，以保障新能源汽車的安全、穩(wěn)定運行。

如果把整車控制系統(tǒng)比作學(xué)學(xué)生會，那么整車控制器則是學(xué)生會主席，其他控制單元則是各部部長。就像學(xué)生會主席可以為各部部長分配任務(wù)一樣，整車控制器可以控制新能源汽車的其他控制單元，使新能源汽車實現(xiàn)行走、制動、轉(zhuǎn)向等功能。

整車控制器能采集加速踏板位置信號、制動踏板信號及其他部件信號并進行相應(yīng)判斷，控制下層各部件控制單元動作，進而實現(xiàn)相應(yīng)功能。同時， 整車控制器還能通過CAN總線對整車運行狀態(tài)進行管理和調(diào)度。

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組成與原理

主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案

集中式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器獨自完成對輸入信號的采集，并根據(jù)控制策略對數(shù)據(jù)進行分析和處理，然后直接對各執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令，驅(qū)動純電動汽車的正常行駛。

集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點是處理集中、響應(yīng)快和成本低；缺點是電路復(fù)雜，并且不易散熱。

分布式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器采集一些駕駛員信號，同時通過CAN總線與電機控制器和電池管理系統(tǒng)通信，電機控制器和電池管理系統(tǒng)分別將各自采集的整車信號通過CAN總線傳遞給整車控制器。整車控制器根據(jù)整車信息，并結(jié)合控制策略對數(shù)據(jù)進行分析和處理，電機控制器和電池管理系統(tǒng)收到控制指令后，根據(jù)電機和電池當前的狀態(tài)信息，控制電機運轉(zhuǎn)和電池放電。

分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點是模塊化和復(fù)雜度低；缺點是成本相對較高。

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基本功能

（1） 對汽車行駛控制的功能電動汽車的驅(qū)動電機必須按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動或制動轉(zhuǎn)矩。當駕駛員踩下加速踏板或制動踏板時，驅(qū)動電機要輸出一定的驅(qū)動功率或再生制動功率。踏板開度越大，驅(qū)動電機的輸出功率越大。因此，整車控制器要合理解釋駕駛員操作；接收整車各子系統(tǒng)的反饋信息，為駕駛員提供決策反饋；對整車各子系統(tǒng)的發(fā)送控制指令，以實現(xiàn)車輛的正常行駛。

（2） 整車的網(wǎng)絡(luò)化管理整車控制器是電動汽車眾多控制器中的一個，是CAN總線中的一個節(jié)點。在整車網(wǎng)絡(luò)管理中，整車控制器是信息控制的中心，負責(zé)信息的組織與傳輸、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的管理以及網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與處理。

（3） 對制動能量的回收純電動汽車區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的重要特征就是能夠進行制動能量回收，這是通過將純電動汽車的電機工作在再生制動狀態(tài)來實現(xiàn)，整車控制器分析駕駛員制動意圖、動力電池組狀態(tài)和驅(qū)動電機狀態(tài)等消息，并結(jié)合制動能量回收控制策略，在滿足制動能量回收的條件下對電機控制器發(fā)送電機模式指令和轉(zhuǎn)矩指令，使得驅(qū)動電機工作在發(fā)電模式，在不影響制動性能的前提下將電制動回收的能量儲存在動力電池組中，從而實現(xiàn)制動能量回收。

（4） 整車能量管理和優(yōu)化在純電動汽車中，動力電池除了給驅(qū)動電機供電以外，還要給電動附件供電，因此，為了獲得最大的續(xù)駛里程，整車控制器將負責(zé)整車的能量管理，以提高能量的利用率。在電池的SOC值比較低的時候，整車控制器將對某些電動附件發(fā)出指令，限制電動附件的輸出功率，來增加續(xù)駛里程。

（5） 對車輛狀態(tài)的監(jiān)測和顯示整車控制器通過直接采集信號和接收CAN總線上的數(shù)據(jù)的方式獲得車輛運行的實時數(shù)據(jù)，包括速度、電機的工作模式、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電池的剩余電量、總電壓、單體電壓、電池溫度和故障等信息，然后通過CAN總線將這些實時信息發(fā)送到車載信息顯示系統(tǒng)進行顯示。此外整車控制器定時檢測CAN總線上各模塊的通信，如果發(fā)現(xiàn)總線上某一節(jié)點不能夠正常通信，則在車載信息顯示系統(tǒng)上顯示該故障信息，并對相應(yīng)的緊急情況采取合理的措施進行處理，防止極端狀況的發(fā)生，使得駕駛員能夠直接、準確地獲取車輛當前的運行狀態(tài)信息。

（6） 故障診斷與處理連續(xù)監(jiān)測整車電控系統(tǒng)，進行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。根據(jù)故障內(nèi)容，及時進行相應(yīng)安全保護處理。對于不太嚴重的故障，能做到低速行駛到附近維修站進行檢修。

（7） 外接充電管理實現(xiàn)充電的連接，監(jiān)控充電過程，報告充電狀態(tài)，充電結(jié)束。

（8） 診斷設(shè)備的在線診斷和下線檢測負責(zé)與外部診斷設(shè)備的連接和診斷通信，實現(xiàn)UDS診斷服務(wù)，包括數(shù)據(jù)流的讀取，故障碼的讀取和清除，控制端口的調(diào)試。

審核編輯：黃飛