新能源汽车之整车控制器VCU介绍

01 组成

整车控制器主要由硬件和软件组成，硬件包括壳体和硬件电路，软件分为应用软件和底层软件。

壳体主要用于硬件电路的保护以及密封，要满足防水、防尘等清洁度要求，也要满足避免跌落、振动等机械要求。

硬件电路主要由主控芯片（32位处理芯片）及周边的时钟电路、复位电路、电源模块组成，一般还配备数字信号/模拟信号处理电路，频率信号处理电路和通信接口电路等。

应用软件和底层软件一般由C语言编写。应用软件主要是上层控制策略，主要负责根据车辆状态和驾驶员意图实时控制能量流向和分配比例。底层软件主要负责单片机初始化设置、CAN总线信号的实时收发和输入、输出信号的实时处理与诊断。

02 功能

  驱动系统控制

根据驾驶员加速踏板的位置、档位、制动踏板力等操作意图，计算出电动机所需转矩等参数，协调各动力部件运动，保证电动汽车正常行驶。

整车能量管理和优化

根据实际工况，对整车进行管理，监控电动汽车充电以及制动能量的回收，控制车上其他用电设备，实现能量高效分配，提高整车经济性，延长整车使用寿命。

整车通信和网络管理

电动汽车上除了整车控制器，还有电动机控制器、电池管理系统等各个子控制系统，这些控制器之间需要通信，整车控制器通过CAN通信网络将各个子控制系统连接在一起，协调管理整个通信网络。

故障处理与诊断

实时监控各设备运行状态，对出现的异常情况进行诊断、提示和主动修复，保证电动汽车安全运行。

汽车状态显示

对汽车的状态信息进行采集和处理，将重要的状态和故障信息发送给仪表进行显示，如车速、电动机转速、电池剩余电量、电动机或者电池故障信息等。

03 工作模式    

自检模式

当钥匙门信号处于ON挡，启动自检模式，整车控制器上电进行自检，如果自检通过则等待启动模式，如果自检失败则进入故障模式。

启动模式

钥匙门信号处于START挡，同时自检模式通过，整车控制器会唤醒整车CAN通信网络上的其他节点（电动机、变换器、空调系统等）开始工作，进行高压上电，当所有设备都正常启动后，整车进入READY状态，仪表上显示READY灯亮，指示驾驶员可以进行正常驾驶操作，完成启动模式。

起步模式

当驾驶员不踩加速踏板起步时，整车控制器会协调电动机转矩达到起步目标值，车速逐渐上升，并控制在合理的速度范围内，实现平稳起步。

行驶模式

在汽车行驶过程中，整车控制器实时采集驾驶员加速踏板位置以及开度变化率等信息，并根据当前车辆的行驶状态（车速、电池电流、电压、温度等），实时控制电动机的转矩和动力电池的输出功率，从而按驾驶员意图控制汽车的运行，实现前进、后退、巡航、加速等。

制动模式

当驾驶员踩下制动踏板时，汽车处于制动或减速状态时，整车控制器根据当前车辆行驶状态，计算出所需制动转矩，控制电动机转换为发动机模式，向动力电池充电。

停车模式

当驾驶员关闭钥匙，整车控制器控制子系统电，设备关闭后，完成停车。

故障模式

当整车控制器监控到汽车发生故障时，会启动自我诊断和主动修复功能，同时限制系统功率输出，使汽车进入限速或者紧急停止状态，并将故障信息显示给驾驶员。

充电模式

当插上充电枪时，充电动机开始工作，整车控制器会协调电池管理系统启动充电，并持续监测电池管理系统及充电动机的状态，将充电信息显示给驾驶员；当充电过程出现故障时，整车控制器会及时切断电池管理系统继电器，以中断充电过程。

编辑：黄飞