新能源汽车整车电控系统详解

关于汽车电控系统，它其实并不是新能源电动汽车专有的，燃油车同样具备，只不过新能源电动汽车的电控系统更加的复杂，也更强大。

新能源汽车电控系统，狭义上指的是整车控制器，广义上讲，则包括整车控制器、电池管理系统、驱动电机控制器等。

新能源汽车 电控系统组成简图

汽车上的这些控制器通过CAN网络来通信。CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。

本文我们就简单介绍下整车电控系统的构成及功能。

整车控制VCU

车辆行驶过程中，需要一个与驾驶员进行指令互动的窗口，这个窗口就是整车控制器VCU(Vehicle control unit)，VCU负责接收来自驾驶员的各种驾驶操作指令和配置功能操作的需求，如上电、加速、制动踏板等各种信号，并结合车辆其它系统发出的操作指令或协控信息，以及各部件传感器反馈的各种车况信号，实现对整车和各部件工况的分析，形成可以确保车辆安全行驶的指令，以达到各个控制系统器执行动作的目的。

 VCU协调控制的高低压部件

新能源汽车电动化的动力总成增加了很多高低压电气部件。VCU是新能源汽车驱动系统控制的“大脑”，成熟的系统软件在提高运行效率、降低能耗排放、提高故障后处理的鲁棒性等方面都发挥着重要作用。是电动化动力总成系统解决方案真正落地的核心能力之一。

作为车辆驱动协调控制系统的核心控制器，VCU需要负责整车状态协调、驾驶员驾驶需求实现等最基本也是最重要的功能。因此VCU软件的完善度直接影响了车辆运行的稳定性和行驶安全性。随着“域融合”的概念推广，越来越多的新功能也逐渐被融合到VCU控制器中，例如：跟充电相关的AC/DC车辆端充电主控功能，以及跟底盘相关的电动四驱控制功能。

从系统功能划分角度考虑，可以把VCU的功能划分为：车辆系统、传动系统、电力系统、热管理系统，以及OBD诊断、通讯、安全监控等系统功能。VCU的主要功能如下。

VCU系统功能分类和概览

驱动电机控制器

电机控制器(Micro Controller Unit)的作用主要是接收整车控制器的扭矩指令，进而控制驱动电机电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。

在电动车辆中，电机控制器的功能是根据挡位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。

每个电动机都会有对应的控制器，控制器的特性及复杂度会随电动机需要呈现的性能而不同。最简单的控制器是连接电动机及电源的开关，例如小的家电或动力工具等。更复杂的电动机控制器可以精确地控制电动机的速度及转矩，也可能是机械控制位置的闭回路控制系统中的一部分。

另外，在能量回收过程中，电机控制器还要负责将驱动电机副扭矩产生的交流电进行整流，回充给动力电池。它面临的工况相对复杂，需要能够频繁起停、加减速，低速/爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，具有大变速范围。

电池管理系统

相比前两个控制器，电池管理系统相对比较“年轻”，其主要功能包括：电池物理参数实时监测、在线诊断与报警、充放电与预充控制、均衡管理和热管理等。

电池管理系统BMS的核心功能：

1.电芯监控技术

a.单体电池电压采集；

b.单体电池温度采集；

c.电池组电流检测；

温度的准确测量对于电池组工作状态相当重要，包括单个电池的温度测量和电池组散热液体温度监测。这需要合理设置好温度传感器的位置和使用个数，与BMS控制模块形成良好的配合。电池组散热液体温度的监控重点在于入口和出口处的流体温度，其监测精度的选择与单体电池类似。

在新能源汽车电控系统设计基础上，壹为汽车把专用车整车电控系统分为高压电控系统和低压电控系统两个部分。

高压电控系统 

在电动车上，高电压的部件有动力电池、驱动电机、高压配电箱(PDU)、电动压缩机、DC/DC、OBC、PTC、高压线束等。这些部件构成了车辆的高压系统，其中动力电池、驱动电机和高压调节系统是纯电动汽车的三大核心部件。

低压电控系统 

电动汽车低压电气系统主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若干低压电器设备组成。电动汽车的低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统和娱乐系统等。目前，低压电气系统通常采用12V/24V直流电源作为整车低压电源，一方面为灯光和雨刮器等常规低压电器供电，另一方面为整车控制器、电机控制系统、电池管理系统以及高压设备的控制器及冷却电动水泵等辅件供电。

     

审核编辑：刘清