干货 新能源汽车整车控制器(VCUHCU)解决方案
简谈整车控制器 VCU
1.概述整车控制器VCU（Vehicle control unit）作为新能源车中央控制单元，是整个控制系统的核心。
VCU 采集电机及电池状态、加速踏板信号、制动踏板信号及其它执行器传感器控制器信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并做出相应判定后，监控下层的各部件控制器的动作，它负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，从而保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作。
可以说整车控制器性能的优劣直接决定了新能源汽车整车性能的好坏，起到了中流砥柱的作用。
2.发展过程整车控制器可谓是起源于传统汽车，落地于新能源汽车。
传统汽车包含发动机控制器、变速箱控制器、车身控制器、底盘控制器等，各控制器是由不同的Tier1 提供，为解决各自零部件的功能及性能指标而定制设计。
比如EMS 是解决发动机燃油经济性、排放法规及热处理等。
变速箱是解决操作杆与齿轮动作的相互协调及切换。
各自独立控制车辆某一部分，无法总体考虑整车性能与功能需求。
因此部分OEM 为了实现整车定制功能、个性化设计、摆脱国外Tier1高昂的开发费及开发周期，有了整车控制器最初的概念设想。
由于国内电控技术起步晚，OEM对国外Tier1的控制力不足，直到新能汽车快速发展，混合动力迫切需要解决燃油动力系统与电池动力系统之间的有效协调，纯电动车需要解决整车动力管理，因此明确了整车控制器的概念及功能定义，奠定了VCU 获得的高速发展的基础。
传统汽车E／E 架构传统汽车E／E 架构行业分析新能源起步阶段，大概在2012－2015年诞生了第一代VCU产品。
技术来源于传统汽车电控ECU，以发动机控制器及车身控制器为主要技术来源。
行业典型产品有德尔福的HCU－2、联电的VCU、大陆的H300及普华第一代VCU－1。
VCU－1 是普华软件与国内知名OEM 合作开发，采用主从的硬件解决方案，AUTOSAR3．1．5软件平台，是国内最早自主AUTOSAR 软硬一体化的VCU 解决方案。
分层式拓扑结构整车控制器（VCU）
电动汽车整车控制系统对纯电动汽车而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能力的制约。
对混合燃料电池轿车和燃料电池大巴而言，由于其具有两个或两个以上的动力源，增加了系统设计和控制的灵活性，使汽车可以在多种模式下工作适应不同工况下的需求，获得比传统汽车更好的燃料电池性能，降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，从而达到环保和节能的双重标准。
首先要针对给定的车辆和参数的条件，选择合适的动力系统构型，完成动力系统的参数匹配和优化。
在此基础上，建立整车控制系统来协调汽车工作模式的切换和多个动力源／能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。
整车控制系统由整车控制器、通信系统、零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，其主要功能是根据驾驶员的操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提下，选择尽可能优化的工作模式和能量分配比例，以达到最佳的燃料经济性和排放指标。
(1)整车控制系统及功能分析1)控制对象：电动汽车驱动系统包括几种不同的能量和储能元件（燃料电池，内燃机或其他热机，动力电池和／或超级电容），在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能之间的转化。
电动汽车动力系统能流图如图5—6所示。
2)整车控制系统结构：电动汽车动力系统的部件都有自己的控制器，为分布式分层控制提供了基础。
分布式分层控制可以实现控制系统的拓扑分离和功能分离。
拓扑分离使得物理结构上各个子系统控制系统分布在不同位置上，从而减少了电磁干扰，功能分离使得各个子部件完成相对独立的功能，从而可以减少子部件的相互影响并提高了容错能力。
电动汽车分层结构控制系统如图5-7所示。
最底层是执行层，由部件控制器和一些执行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过CAN总线进行交互，并且有一定的自适应和极限保护功能；中间层是协调层，也就是整车控制器(VMS)，它的主要任务一方面根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，另一方面根据执行层的当前状态，做出最优的协调控制；最高层是组织层，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现车辆控制的闭环。
整车控制器(VCU)策略及开发流程
整车控制器（VCU）策略及开发流程一、VCU的作用与功能在电动汽车中，VCU是核心控制部件，它根据加速踏板位置、档位、制动踏板力等驾驶员的操作意图和蓄电池的荷电状态计算出运行所需要的电机输出转矩等参数，从而协调各个动力部件的运动，保障电动汽车的正常行驶。
此外，可通过行车充电和制动能量的回收等实现较高的能量效率。
在完成能量和动力控制部分控制的同时，VCU还可以与智能化的车身系统一起控制车上的用电设备，以保证驾驶的及时性和安全性。
因此，VCU的设计直接影响着汽车的动力性、经济性、可靠性和其他性能。
1、VCU主要功能1）整车能量分配及优化管理；根据驾驶员的具体操作和实际工况对车辆进行管理、优化及调整，以实现优化能量供给，延长车辆使用寿命，提高车辆运行经济性。
2）故障处理及诊断功能；对出现的异常情况进行诊断、提示和主动修复工作。
3）系统状态仪表显示；4）整车设备管理监控各设备运行状态，及时进行动态调整。
5）系统控制根据既定的操控程序对驾驶员的各项操作进行及时响应，实时与数据库进行比对，对各节点进行动态控制。
二、VCU的结构VCU为纯电动汽车的调度控制中心，负责与车辆其他部件进行通信，协调整车的运行。
VCU系统结构，如下图所示。
其主要包含电源电路、开关量输入/输出模块、模拟量输入模块及CAN通讯模块。
1）电源模块从车载12V蓄电池取电，开关量输入模块接收的信号主要有钥匙信号、挡位信号、制动开关信号等；2）开关量输出信号主要是控制继电器，其在不同整车系统中意义略有不同，一般情况下控制如水泵继电器及PTC继电器等；3）模拟量输入模块采集加速踏板和制动踏板开度信号及蓄电池电压信号等；4）CAN模块负责与整车其他设备通信，主要设备有电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）及充电机等。
三、整车通信网络管理整车系统通过CAN通信网络将各个子控制系统连接在一起。
整车系统通讯网络结构如下图所示。
VCU起到协调管理整个通信网络的功能，是各个子设备的通信服务端。
电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析
电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析整车控制器（VCU），电动汽车的大脑，相当于电脑的Windows，手机的Andrio。
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包括：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号一般有：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。
比如下面表格中的电气单元地址编码，就是来自一份整车厂与VCU供应商的技术协议。
CAN故障记录，是维修调试人员最好的小帮手。
下图是通讯协议中对故障代码的规定，常见的故障类型都位列其中，只要对照协议表格，大家都可以读懂故障记录了。
比较例外的是充换电相关的系统，由于通用性的强烈需求，通讯协议需要统一，有国家标准予以统一编码（下文列举了相关国标）。
电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法研究
电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法研究一、自动泊车系统概述自动泊车系统是一种由电子控制器VCU系统控制的智能停车辅助系统，能够通过车辆上的传感器获取车辆周围的环境信息，包括车位大小、障碍物位置等，并根据这些信息进行路径规划和控制，实现车辆的自动停放。
自动泊车系统的核心是路径规划与控制算法，通过优化算法能够提高系统的灵活性和精度，实现更加高效的自动停车功能。
路径规划是自动泊车系统中的一个关键环节，通过合理的路径规划能够保证车辆在停车过程中不与障碍物碰撞，并且能够高效的找到合适的停车位。
传统的路径规划算法主要是基于车辆周围环境的传感器数据，通过建立场景模型和避障算法来实现路径规划。
这种方法在复杂环境下的准确性和灵活性有限，容易受到传感器误差和环境变化的影响。
为了克服传统路径规划算法的局限性，近年来研究者们提出了一系列基于深度学习和机器学习的路径规划算法。
这些算法通过训练大量的场景数据和车辆行驶数据，能够学习到更加复杂的环境特征和行驶策略，实现了更加准确的路径规划。
深度学习算法尤其在处理复杂环境下的路径规划问题上有着明显的优势，能够有效提高自动泊车系统的性能和鲁棒性。
控制算法是自动泊车系统中的另一个关键环节，通过合理的控制算法能够实现车辆在停车过程中的精确控制和车位停放。
传统的控制算法主要是基于PID控制器和遗传算法，通过调节车辆的速度和转向角，来实现车辆的停车控制。
这种方法在复杂环境和高速停车情况下容易出现控制误差和停车不精准的问题。
四、自动泊车系统的优化和改进针对自动泊车系统中路径规划和控制算法的局限性，研究者们可以在以下方面进行系统的优化和改进：1. 智能传感器技术：通过引入更加智能和精准的传感器技术，能够提高车辆对周围环境的感知能力，从而实现更加准确和高效的路径规划和控制。
2. 多模态数据融合：通过融合多种传感器的数据，能够获取更加丰富和多样化的环境信息，实现更加准确的路径规划和控制。
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍
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。
VCU总体设计方案
整车控制系统总体设计方案一.整车控制器系统架构及流程1. 整车控制器（VCU）是车辆整车控制系统的主控制器，通过传感器和其他控制器将整车的运行信息反馈到整车控制器（VCU），并根据车辆行驶要求向二级控制器及有关执行器发出指令。
（二级控制器由驱动电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）、整车组合仪表等组成。
）整车控制器VCU，负责控制动力总成唤醒、电源(强电与弱电)、停机、驱动、能量回馈、能量管理、安全、故障诊断与失效控制等主要功能。
VCU通过CAN总线及必要的模拟信号线与其它控制器通讯，以传递信息及控制指令。
VCU可由PC 机上的标定程序进行在线标定。
标定与监测系统，主要用于对VCU的标定与监测，用于在线监测VCU的运行参数以及对VCU的控制参数进行在线标定优化。
2. 整车控制器开发流程—模式现代的开发流程是采用计算机辅助工具来进行的，可以支持从需求定义直到最终产品的全过程。
下图是简化模式—V模式。
自顶向下，开发逐渐细化最终形成开发的VCU原型；从下向上，通过测试形成与最初设想一致的产品；经过对国外汽车著名开发商如: Audi, AVL, BMW, Bosch, Ricardo Engineering, Siemens, Ford等的了解，他们普遍采用现代的设计开发流程：离线功能仿真—快速控制原型—自动代码生成—硬件在回路仿真—参数标定所构成的“V模式”新的开发流程符合国际汽车行业标准(ASAM/ASAP)二.整车控制系统控制策略整车控制流程主要包含两部分，一部分是主程序流程，另一部分是中断服务程序流程。
主控流程是对各个功能模块程序的有效集成，使其按照一定顺序运行以完成对车辆各种控制功能的实现。
中断服务流程则是对控制部分实时性要求较高的部分进行时间触发控制，一方面保证程序的实时性，另一方面减少CPU 资源的浪费。
在主控流程中主要包括功能初始化模块，CAN 数据解析模块，充电控制模块，上电控制模块，故障诊断模块、驱动电机控制模块、CAN数据打包模块。
纯电动汽车整车控制器(VCU)设计方案
纯电动车辆以整车控制器为主节点、基于高速 CAN 总线的分布式动力系统 控制网络，通过该网络，整车控制器可以对纯电动车辆动力链的各个环节进行管 理、协调和监控，提高整车能量利用效率，确保车辆安全性和可靠性。整车控制 器的功能如下： 1) 车辆驾驶：采集司机的驾驶需求，管理车辆的动力。 2) 网络管理：监控通信网络，信息调度，信息汇总，网关。 3) 故障诊断处理：诊断传感器、执行器和系统其他部件的故障，并进行相应的
纯电动汽车整车控制器 设计方案书
目录
1 整车控制器控制功能和原理 ................................................................................................................... 1 2 电动汽车动力总成分布式网络架构 ....................................................................................................... 2 3 整车控制器开发流程 ............................................................................................................................... 3
整车控制器(VCU)策略及开发流程
整车控制器（VCU）策略及开发流程一、VCU的作用与功能在电动汽车中，VCU是核心控制部件，它根据加速踏板位置、档位、制动踏板力等驾驶员的操作意图和蓄电池的荷电状态计算出运行所需要的电机输出转矩等参数，从而协调各个动力部件的运动，保障电动汽车的正常行驶。
此外，可通过行车充电和制动能量的回收等实现较高的能量效率。
在完成能量和动力控制部分控制的同时，VCU还可以与智能化的车身系统一起控制车上的用电设备，以保证驾驶的及时性和安全性。
因此，VCU的设计直接影响着汽车的动力性、经济性、可靠性和其他性能。
1、VCU主要功能1）整车能量分配及优化管理；根据驾驶员的具体操作和实际工况对车辆进行管理、优化及调整，以实现优化能量供给，延长车辆使用寿命，提高车辆运行经济性。
2）故障处理及诊断功能；对出现的异常情况进行诊断、提示和主动修复工作。
3）系统状态仪表显示；4）整车设备管理监控各设备运行状态，及时进行动态调整。
5）系统控制根据既定的操控程序对驾驶员的各项操作进行及时响应，实时与数据库进行比对，对各节点进行动态控制。
二、VCU的结构VCU为纯电动汽车的调度控制中心，负责与车辆其他部件进行通信，协调整车的运行。
VCU系统结构，如下图所示。
其主要包含电源电路、开关量输入/输出模块、模拟量输入模块及CAN通讯模块。
1）电源模块从车载12V蓄电池取电，开关量输入模块接收的信号主要有钥匙信号、挡位信号、制动开关信号等；2）开关量输出信号主要是控制继电器，其在不同整车系统中意义略有不同，一般情况下控制如水泵继电器及PTC继电器等；3）模拟量输入模块采集加速踏板和制动踏板开度信号及蓄电池电压信号等；4）CAN模块负责与整车其他设备通信，主要设备有电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）及充电机等。
三、整车通信网络管理整车系统通过CAN通信网络将各个子控制系统连接在一起。
整车系统通讯网络结构如下图所示。
VCU起到协调管理整个通信网络的功能，是各个子设备的通信服务端。
vcu整车控制系统原理
vcu整车控制系统原理VCU（Vehicle Control Unit，车辆控制单元）是一种用于控制整车各种功能的电子控制装置。
VCU的原理基本上是通过接收来自车辆各个传感器和系统的信息，对车辆进行监控和控制，以实现安全、高效、舒适的驾驶体验。
下面我将从多个角度来解释VCU整车控制系统的原理。
首先，VCU通过接收来自车辆各个部件的数据信号，如发动机、变速器、制动系统、转向系统、悬挂系统等的工作状态和环境信息，通过内部的算法和逻辑进行处理和分析，从而实现对整车的控制。
这些数据信号包括车速、转速、油门开度、制动力度、转向角度、悬挂压力等，VCU会根据这些数据进行相应的调节，以确保车辆在各种工况下都能够稳定、安全地运行。
其次，VCU还承担着对车辆诊断和故障检测的功能。
它能够监测车辆各个系统的工作状态，一旦发现异常情况，比如发动机故障、制动系统故障等，VCU会通过警告灯或者车载信息显示屏等方式向驾驶员提示故障信息，同时记录相关的故障码，以便后续的维修和排除故障。
此外，VCU还可以根据驾驶员的需求和行车环境进行智能化的控制。
比如，在不同的驾驶模式下（如经济模式、运动模式等），VCU会调整发动机输出、变速器换挡、悬挂刚度等参数，以满足驾驶员对车辆性能和燃油经济性的需求。
在复杂的路况下，VCU也能够根据车辆的姿态和外部环境进行动态的调整，提高车辆的稳定性和安全性。
总的来说，VCU整车控制系统的原理是基于对车辆各种传感器和系统信息的监测、分析和控制，以实现对整车的智能化、安全化、舒适化的控制。
通过不断地优化算法和逻辑，VCU能够不断提升车辆的性能和驾驶体验，是现代汽车不可或缺的重要部件之一。
电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法研究
电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统路径规划与控制算法研究随着电动汽车的普及和发展，自动泊车系统逐渐成为汽车制造商和消费者关注的焦点。
自动泊车系统能够帮助驾驶员在狭窄的停车空间内轻松停车，不仅提高了停车的便利性和安全性，也为驾驶员减轻了停车的压力。
而这一切的实现离不开车辆的整车电子控制器VCU系统以及相关的路径规划与控制算法。
本文将重点研究电动汽车整车电子控制器VCU系统自动泊车系统的路径规划与控制算法，探讨其研究意义和实际应用价值。
一、自动泊车系统的研究意义自动泊车系统是通过一系列的传感器、控制器和执行机构协同工作，实现汽车在狭窄的停车空间内自动进行泊车操作。
这不仅提高了驾驶员停车的便利性，也减少了停车事故的发生概率，提高了停车的安全性。
自动泊车系统还可以为驾驶员提供更加出色的驾驶体验，减轻驾驶员的精神压力，提高驾驶舒适性。
研究和优化自动泊车系统的路径规划与控制算法具有重要的意义。
二、电动汽车整车电子控制器VCU系统电动汽车整车电子控制器VCU系统是电动汽车的核心控制系统之一，它集成了电池管理系统、动力总成控制系统、车辆驱动控制系统等多个子系统，是电动汽车各个子系统之间的数据通信和控制中心。
在自动泊车系统中，VCU系统起到了关键作用，它通过实时获取车辆的各种状态信息，利用相关算法计算路径规划和控制指令，实现了车辆的自动泊车功能。
三、路径规划与控制算法研究1. 路径规划算法自动泊车系统的路径规划算法需要考虑到车辆当前位置、目标停车位的位置，以及周围环境的信息，综合考量车辆的转向、速度和停车路径的安全性，确定最佳的停车路径。
常见的路径规划算法包括A*算法、D*算法和RRT算法等，它们通过搜索和优化算法找到最佳的停车路径，同时考虑到了障碍物的避让和车辆运动学的约束。
2. 控制算法自动泊车系统的控制算法需要实时获取车辆的状态信息，比如车辆的位置、速度和方向等，根据路径规划算法得到的最佳停车路径，给出相应的转向和速度控制指令，让车辆按照规划路径自动泊车。
纯电动汽车整车控制器(VCU)详细介绍
纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍纯电动汽车整车控制器(VCU)是电动汽车的核心部件之一，它负责控制和管理整个车辆的电气系统。
VCU的主要功能包括电池管理、电机控制、能量回收和驾驶辅助等。
本文将详细介绍VCU的基本原理、结构和工作原理，以及其在实际应用中的问题和挑战。
一、1.1 纯电动汽车整车控制器的基本原理纯电动汽车整车控制器(VCU)的基本原理是将来自传感器的信息与预设的参数进行比较和计算，然后通过执行器对电动汽车的电气系统进行控制。
其中，传感器可以检测到车辆的位置、速度、加速度等信息，而执行器则可以控制电动机的转速和扭矩。
通过对这些信息的实时处理和分析，VCU可以实现对电动汽车的精确控制和优化。
二、1.2 纯电动汽车整车控制器的结构纯电动汽车整车控制器通常由多个模块组成，包括处理器、存储器、通信接口和各种输入输出接口等。
其中，处理器是整个控制器的核心部件，它负责处理来自传感器的信息和执行器的指令；存储器用于存储车辆的状态和参数；通信接口用于连接其他设备和网络；输入输出接口则用于与电动汽车的各种部件进行交互。
三、2.1 纯电动汽车整车控制器的工作原理纯电动汽车整车控制器的工作原理可以分为三个主要阶段：感知、决策和控制。
在感知阶段，VCU通过传感器收集车辆的状态信息，如位置、速度、加速度等；在决策阶段，VCU根据这些信息和预设的参数进行计算和分析，制定出合适的控制策略；在控制阶段，VCU通过执行器对电动汽车的电气系统进行控制，实现对车辆的精确控制和优化。
四、2.2 纯电动汽车整车控制器的问题和挑战尽管纯电动汽车整车控制器具有很多优点，但在实际应用中也存在一些问题和挑战。
例如，由于电动汽车的特殊性质，VCU需要具备更高的精度和可靠性；为了提高能源利用效率和减少排放量，VCU还需要具备更好的能量管理和回收能力。
随着技术的不断发展和创新，VCU也需要不断地进行升级和完善。
电动汽车之整车控制器(VCU),Simulink无缝连接,支持快速原型RCP、代码生成
FCI 64PIN 接插件
300g
图 1 16 位整车控制器
1.2.2 接插件结构图
新麓思创
图2
1.2.3 接插件引脚定义
表1
接插件引脚 序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
16 位 VCU 引脚顺序定义
名称
O_SW02_L I_SW04_H I_SW01_H I_SW05_H I_ACC I_ON I_SW02_L O_12V01 O_12V02 O_AN02_5V I_CAP05_HS I_CAP03_HS I_AN08_10K
1.1 简介
新麓思创
16 位及 32 位整车控制器（VCU）主要针对新能源汽车控制而设计，能满足 纯电动汽车、混合动力汽车的实时控制要求，通过该整车控制器可以管理、协调 各部件系统的运行，以使整车达到最佳运行状态；同时，综合各部件系统的总线 信息或物理信号，可以对整车各部件系统状态进行监控，对可能出现的故障或异 常状态进行预警或报警，还可为用户或维修人员提供故障诊断的接口，方便车辆 维护。
信号类型
开关量输出 开关量输入 开关量输入 开关量输入
开关量输入 12V 输出 12V 输出 模拟输出 捕获/开关输入 捕获/开关输入
模拟输入
备注
低端驱动，额定电流 1A 高有效 高有效 高有效 接 ACC 接 ON 低有效 12V 输出，额定 400mA 12V 输出，额定 400mA 0~5V 可调 高有效 高有效
模拟输入 信号地 信号地
电源地
新麓思创
功率电源输出 功率电源输出 功率电源输出 NC 非隔离 CAN 非隔离 CAN 隔离 CAN 隔离 CAN
接蓄电池正极 接蓄电池负极
纯电动客车VCU故障分析与处理
客 车 技 术 与 研 究第4期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.4 2018作者简介:韩志强(1988 ),男;主要从事新能源客车的技术及工艺研究工作㊂纯电动客车VCU 故障分析与处理韩志强(中国重汽集团济南豪沃客车有限公司,济南 250200)摘 要:简述纯电动客车电气系统主要结构,分析几种常见的VCU 故障并提出有效的解决方法㊂关键词:纯电动客车;整车控制器;故障分析与处理中图分类号:U469.72;U463.6 文献标志码:B 文章编号:1006-3331(2018)04-0018-03Analysis and Treatment of VCU Faults for Pure Electric BusHan Zhiqiang(Sinotruk Jinan Howo Bus Co.,Ltd,Jinan 250200,China)Abstract :The author briefly describes main structure of electric system of pure electric buses,analyzes sev⁃eral common VCU faults and puts forward effective solutions.Key words :pure electric bus;vehicle controller;fault analysis and treatment 纯电动客车具有绿色环保㊁高效节能㊁噪声小等优点㊂与传统客车电气系统相比,纯电动客车的电气系统存在结构复杂㊁电压高㊁环节多㊁关联性高等特点㊂1 电气系统结构及VCU 故障1.1 纯电动客车电气系统结构纯电动客车电气系统是由仪表系统㊁整车控制器(VCU)㊁动力电池系统㊁驱动电机系统㊁多合一电源转换器㊁电动空气压缩机㊁液压助力转向泵等电器部件组成㊂整车控制器(VCU)是车辆的大脑,通过分析仪表㊁电池㊁电机的数据,按照整车控制策略对电机㊁电池㊁多合一电源控制器等部件进行指令控制,同时对各部件反馈回的数据及故障信息进行分析,对车辆做出安全限制,防止危险的发生㊂VCU 与客车仪表系统㊁动力电池㊁电机㊁多合一电源转换器等部件之间通过CAN 总线按照整车通讯协议进行信息交换㊁故障播报和指令收发[1]㊂1.2 常见的VCU 故障1)车辆无法启动㊂车辆报VCU 故障,车辆电气系统整体陷入瘫痪状态,VCU 不能启动的同时,还会出现部分电气元件无法工作㊂2)部分电器件不工作㊂车辆可以正常上高压电,电机及电池无故障报警,但部分辅助行车设备,如电子油门踏板㊁制动踏板㊁多合一电源转换器㊁换挡面板等出现故障,不能正常工作㊂3)CAN 通讯及系统软件故障㊂CAN 通讯故障是指整车控制器与仪表系统或整车控制器与电池㊁电机㊁多合一电源转换器无法进行正常数据交换而导致车辆无法启动,或启动后车辆无法行驶[2]㊂整车控制器软件故障导致仪表报VCU 故障,此时整车控制器采集数据正常㊁CAN 总线数据交换正常,但车辆无法行驶㊂2 故障分析与处理2.1 车辆无法启动故障分析与处理纯电动车辆启动不了的直接原因为电池主控箱内主继电器不闭合,导致动力电池无法给电机控制器㊁多合一电源转换器及其他高压电器件供电,致使车辆无法启动㊂无法启动情况有两种表现:1)表现为整车各低压电器件不能正常工作,即低压蓄电池电压低于18V,仪表上报出多组电器部件故障车辆无法启动㊂纯电动车辆因无起动机等大功率低压用电设备,故与传统车辆相比在设计低压蓄电池时电量较小,若操作不当易出现蓄电池亏电[3]㊂81出现此类故障的原因为车辆长时间存放,未关闭低压蓄电池的机械电源总开关,造成低压蓄电池亏电,从而导致低压用电器和高压设备控制端供电不足㊂解决由此种原因导致车辆无法启动的故障,可对低压蓄电池进行外部充电,使蓄电池电压大于24V或更换蓄电池㊂2)另一种现象为低压蓄电池电压正常,低压用电器及高压设备控制端供电正常,仪表不显示电池㊁电机㊁辅助设备的所有信息,车辆无法启动㊂此类故障为整车控制器自身故障,整车控制器不能正常唤醒开机进行数据处理和控制策略指令的发送,故电机㊁电池㊁多合一电源转换器及其他高压部件无法接收指令工作,车辆无法启动㊂此问题可检查VCU的供电管脚是否正常,将VCU连接插件断开,使用万用表测量电源管脚线束端的针脚是否有24V电压,若无电压则检查配电盒VCU电源保险是否断开,若断开则更换保险片可解决㊂将点火锁旋到ON挡用万用表检查ON挡电源管脚是否有24V电压[4]㊂若无电压检查配电盒VCU ON保险是否断开,若断开,则更换保险即可解决㊂若两个保险均未断开,量管脚仍无电压,则需要根据电器图纸往前推,确定故障点进行处理㊂若两管角都有24V电压且VCU的负极管脚都搭铁良好,整车控制器仍然无法工作,则可断定为VCU内部故障或VCU在进行程序刷写时失败导致VCU无法使用,此问题可更换相同型号的VCU进行调试㊂2.2 部分电器不工作故障分析与处理一种情况为可以直接观察到的现象,车辆能够正常上下高压电,但是仪表显示VCU故障报警符号片㊂这类故障一般为线束连接器接触不良导致,设备供电中断或采集信号丢失[4]㊂此类故障的引发部件为电子油门踏板㊁制动踏板㊁制动灯开关㊁换挡面板与整车线束连接的连接器接触不良,插接器脱针㊁虚接㊂处理这类问题可根据电器图纸往前推,确定故障点进行处理[4]㊂另一种情况为必须要有既定条件的输入,既定条件包括车辆气压值㊁设备的供电电源与搭铁㊂处理此类问题的具体思路为首先用万用表确定电源供给是否正常,其次确认各个电器设备的接入口是否松动,最后确认搭铁是否正常㊂如果上述情况都能确定在正常工作范围内则说明电器件本身出现故障,可更换相同型号的部件进行调试㊂此类故障大多数是因为连接器接口环节异常,导致电源供给中断,此时依据电器图纸逐一向前排查确定故障点㊂再一种情况为配电盒故障引发VCU故障,此问题处理时应当首先保证既定条件的输入正常,再排查其他问题㊂如果输入条件正常则排查是继电器还是配电盒自身问题,若是继电器问题则通过更换继电器排除故障;若是配电盒自身问题则需要更换配电盒来解决㊂2.3 CAN通讯及系统软件故障分析与处理某纯电动客车采用多级模块管理的仪表系统,整车低压设备控制及各传感器数据采集均由模块处理并转换为CAN数据,并按照J1939通讯协议将整车通讯发送到CAN总线[5]㊂整车控制器接收CAN总线上的数据后进行处理,并按照设定好的控制策略将指令发送到CAN总线,各高压设备的控制端接收来自CAN总线的指令进行工作,同时将设备在运行时的状态和故障反馈到CAN总线上,整车控制器根据各设备反馈的信息进行处理并将故障信息发送给仪表,仪表通过故障报警符号片及声音报警提醒驾驶员[6]㊂如CAN总线不通则整车控制器无法对各部件进行指令控制,车辆无法启动㊂此类问题按以下步骤处理:1)先测量CAN总线电压㊂在OBD诊断口处测量CAN-H端电压为2.64V,CAN-L端电压为2.44 V,符合标准值,可排除通信线路对电源短路或者是对地短路故障㊂2)再测量终端电阻㊂某纯电动城市客车CAN 总线在仪表主站模块和多合一电源转换器处分别装有120Ω的终端电阻,在CAN总线上的终端电阻可以用万用表测量[7-8]㊂终端电阻测量步骤如下:将蓄电池的手动电源总开关关闭;等待大约5min,直到所有电容器都充分放电;用万用表在OBD诊断口处测量CAN-H和CAN-L之间的电阻;将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下;检测总电阻是否发生变化㊂带有终端电阻的两个控制单元是连接相通的,测量的结果是每个终端电阻为120Ω,总的电阻值为60Ω㊂在测出总电阻值后,将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下,若所显示的阻值发生变化,则可判91 第4期 韩志强:纯电动客车VCU故障分析与处理断这是一个控制单元的电阻;若测出的阻值没有发生变化,则说明系统中存在问题,故障可能是被拔取的控制单元的终端电阻损坏或者是CAN总线出现断路;若显示的电阻值变为无穷大,则说明连接中的控制单元终端电阻损坏,或者是该控制单元的CAN总线出现故障㊂3)若CAN总线故障可根据电器图纸往前推,确定故障点进行处理㊂若控制单元故障可更换相同型号的控制单元进行调试[4]㊂对于整车控制器软件故障,以某纯电动客车为例,车辆启动后各设备均正常工作,车辆满足行驶条件后踩刹车挂挡,松刹车后车辆无法开动,同时仪表显示VCU故障㊂处理此问题时需使用周立功CAN 卡工具截取总线报文数据,按照整车通讯协议解析报文信息[9]㊂从截取的整车报文中可以看出车辆在进行挂挡操作时的报文信息如下:接收18F005EF DATA EXTENDED0000007D00000000接收18FFD2EF DATA EXTENDED0000000000000000接收18FFE117DATA EXTENDED000000393A4E FF67接收18FFE117DATA EXTENDED0400003A3A4E FF68接收18F005EF DATA EXTENDED0000007D00000000接收18FFD2EF DATA EXTENDED1000000000000000根据通讯协议规定,可对故障报文信息进行解析[10]㊂由CAN报文信息可看出,换挡前VCU故障报文ID:18FFD2EF,数据:0000000000000000,即无故障;挡位信息ID:18F005EF,数据:0000007D00 000000,即当前挡位为 N”空挡;刹车信息ID: 18FFE117,数据:000000393A4E FF67,即处于未踩刹车状态㊂随后换挡时刹车信息ID:18FFE117,数据:0400003A3A4E FF68,即处于踩刹车状态,但此时挡位信息ID:18F005EF,数据:0000007D0000 0000,与前面相比无变化,而同时VCU故障报文ID: 18FFD2EF,数据:1000000000000000,仪表显示VCU故障㊂从CAN总线数据状态看换挡时总线数据收发均正常,但未挂上挡位,同时有故障报出,说明VCU内部处理数据存在问题,程序员查看整车控制器程序后,发现在程序编写时对ID:18FFE117这条报文未做处理而引发故障,更改程序后问题解决㊂此问题多发生在整车厂新车型研发阶段㊂3 结束语本文从纯电动客车的结构㊁原理及CAN通讯等几个方面,分析几种常见的VCU故障,通过分析故障产生的原因提出了解决方法㊂由于纯电动客车是一个复杂的系统,引起VCU故障的原因还有很多,故在处理纯电动车辆的系统性故障时既要按照处理传统车辆时的方法㊁思路,依照图纸对各节点进行检查,又要借助工具如CAN卡工具对车辆CAN总线数据进行分析,查找总线数据中的异常从而找到故障的引发点,进行相应的处理㊂解决纯电动车辆问题时要大胆心细,敢于做出判定,同时要做好高压电的安全防护避免受到伤害㊂参考文献:[1]欧德翔,汪至中.基于CAN总线分布式控制系统智能节点的设计[J].工业控制计算机,2012,17(12):37-39. [2]李东江,张大成.汽车车载网络系统(CAN-Bus)原理与检修[M].北京:机械工业出版社,2005:93-97.[3]伏军锋.汽车电气系统设计[J].汽车电器,2010(1):1-5.[4]王春华.汽车电气系统的故障诊断与维修[J].汽车工程师,2014(4):62-63.[5]葛林,周文华,徐航.CAN通信网络在汽车中的应用研究[J].汽车技术,2000(11):1-4.[6]阳宪惠.工业数据通讯与控制网络[M].北京:清华大学出版社,2003:127-136.[7]李伟,洪运富,盛翊智.CAN总线技术及其在汽车仪表中的应用[J].计算机与信息技术,2005(10):39-40. [8]王钦普,张桂华,赵浩,等.CAN总线技术在电动客车上的应用与发展[J].客车技术与研究,2013,35(2):37-39. [9]杨玮,李民赞,刘卉.基于PC/104系统的CAN总线智能适配卡[J].农业机械学报,2006,37(7):113-115. [10]钟勇,钟志华,余群明,等.电动汽车CAN总线通用协议的应用研究[J].汽车工程,2006,2(5):422-426.修改稿日期:2018-05-2202客 车 技 术 与 研 究 2018年8月。
《新能源汽车综合故障诊断》电子教案 1.1 整车控制器(VCU)故障诊断与排除
《新能源汽车综合故障诊断》教案部件发送控制指令，使车辆按驾驶人的期望行驶;同时与电机控制系统(MCU)、DC-DC变换器、动力蓄电池管理系统(BMS)等进行通信；在系统运行过程中，VCU针对关键信号的输入判断车辆的状态，启动保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以关掉驱动电机及切断母线高压系统。
如图所示为VCU控制结构图，它主要围绕VCU展开，通过检测电子档位信号、加速踏板信号和制动踏板信号，通过数据总线控制驱动电机的正反转、转速和转矩，通过减速器输出转速和转矩，调整整车车速。
如图所示为整车控制架构图，从中可以看出，整个系统主要由动力控制系统、车身电控系统两两大部分组成。
动力控制系统主要围绕储能[BMS、车载充电机(OBC)]和耗能电动汽车控制系统及检修(MCU、DC- DC变换器及控制系统、PTC 加热器及控制系统、空调压缩机及控制系统)两大系统展开；车身电控系统主要围绕空调、制动、仪表、电子转向、车辆防盗、导航、座椅、天窗、安全气囊、电子稳定控制系统(ESC)、电子驻车(EPB)等系统展开。
VCU根据车辆运行的不同情况，包括档位、车速、动力蓄电池荷电状态(SOC)、加速踏板位置传感器、制动开关、温度等参数来决定电机输出转矩、功率及旋转方向，同时根据辅助电气信号及充电状态信号来控制车辆运行，主要功能包括：驾驶人意图解析、驱动控制、制动能量回收控制、整车能量优化管理、充电过程控制、高压上下电控制、上坡辅助功能控制、车辆状态实时监测和显示、行车控制模式、热管理控制、动力系统防盗控制、在线匹配标定等。
二、低压配电与启动控制原理下图是吉利EV450车门打开控制流程，驾驶人携带车钥匙接近门把手去开门，此时门把手将信号传递给车身控制单元BCM，BCM接收到信号后将防盗系统唤醒。
之后，BCM 通过车外天线发射低频信号找钥匙，钥匙指示灯闪烁。
同时，钥匙发射高频信号反馈回BCM，BCM接收到信号后，激活CAN总线网络。
新能源汽车核心控制部件：车辆控制器的维修方法
新能源汽车核心控制部件：车辆控制器的维修方法1车辆控制器系统简介车辆控制器（Vehicle Control Unit，以下简称VCU），是整个汽车的核心控制部件，它通过硬线或CAN采集电子油门踏板信号、挡位信号、刹车踏板信号及其他部件信号，并进行相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。
整车控制器所连接的系统及部件如下图所示。
▲整车控制器连接的系统和部件▲整车控制器连接的系统和部件2VCU故障分级处理策略故障处理的主要目的是保证车辆行驶的安全性、可靠性、稳定性。
采用分级式故障处理策略，整体处理策略如下：一级故障：需要切断高压的故障VCU接收到MCU或BMS上传的一级故障，或者 VCU 接收不到CAN 网络上的全部信号，会报整车一级故障，快速降扭，同时发出切断高压的指令，一级故障必须重新上电才可恢复。
二级故障：禁止车辆行驶的故障VCU接收到MCU或BMS上传的二级故障，或者VCU与MCU、BMS等控制器出现通信故障，会报整车二级故障。
此时电机无转矩输出，车辆将不能行驶。
二级故障可以实时恢复。
三级故障：降功率的故障整车控制器接收到MCU、BMS 上传的三级故障，或者VCU 与ICU、SRS、AC、MP5 等控制器出现通信故障，会报整车三级故障，同时将MCU 的输出转矩限制到目标值的一半，从而达到限制系统功率输出的目的。
三级故障可实时恢复。
3VCU端子定义与故障诊断以比亚迪元 EV535 车型为例，整车控制器（VCU）具备实时动力计算和动力分配、实时信息交互与集中处理，传感器信号采集，辅助整车上电退电，与车辆驱动力总成配合完成整车的驱动控制等功能。
VCU硬件结构、低压端子针脚分布、端子定义如下所示。
▲ VCU 硬件结构▲ VCU 低压端子针脚分布VCU 低压端子定义▼因为引发故障的部位很多，这时需要利用VDS读取故障码来定位故障。
读取故障码的步骤如下：① OK 挡电下用 VDS 读取故障码并记录。
新能源汽车整车控制器VCU控制策略整理
新能源汽车整车控制器VCU控制策略整理一、（1）VCU发MCU报文解析1、电机运行方向：01：CCW方向、10：CW方向，CW顺时针旋转，CCW是逆时针旋转？行驶与倒车时，发此信号吗？2、控制模式：01:转矩模式、10: 转速模式3、工作模式：01：牵引、10：制动4、电机转矩(电机转速)：范围0~300Nm，比例系数为1，偏移0、(范围0~15000rpm，比例系数为1，偏移0)。
VCU通过标定，把油门开度与扭矩、转速对应起来？不踩油门，默认车速多少？用PID 调节吗？巡航模式时，用PID调节吗？5、电机最高转速（电机最大转矩）：设定最大转速后，加油门失效?保护电机？6、预充接触器、主接触器是BMS控制，还是VCU控制？负控还是正控？ACC档时：吸合预充接触器（负控还是正控？），预充电；待电机端母线电压不低于90%电池电压时，且预充电时间不低于3S，闭合主接触器（负控还是正控？），同时断开预充接触器；（2）MCU发VCU报文解析1、电机实际转矩：范围0~500Nm，比例系数1，偏移02、电机转速：范围0~12000rpm，比例系数1，偏移03、母线电压：范围0~500V，比例系数为1，偏移04、相电流：范围-200~500A比例系数为1，偏移-200.需要VCU 执行什么动作？5、最大允许驱动转矩：范围0~500Nm，比例系数1，偏移0。
需要VCU执行什么动作？6、最大允许制动转矩：范围0~500Nm，比例系数1，偏移0。
需要VCU执行什么动作？7、控制器温度：范围为-40~210℃，比例系数为1，偏移-40。
开启水冷或风冷？二、BMS 发VCU 报文解析1、剩余电量：范围0~100%，比例系数0.4，偏移0。
作用：VCU 中转？2、电池健康状况：范围0~100%，比例系数0.4，偏移0。
VCU 中转？3、电池总线电流：范围-500~500A ，比例系数0.1，偏移-500。
VCU 中转？4、最大允许放电流（SOP ）：范围0~500A ，比例系数0.1，偏移0。
汽车中VCU HCU ECU PCU的区别与大概含义收集
汽车中VCU HCU ECU PCU的区别与大概含义收集1. VCU（Vehicle Control Unit）电动汽车整车控制器电动汽车整车控制器（VCU，Vehicle Control Unit）是电动汽车动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，具有提高车辆的动力性能、安全性能和经济性等作用。
电动汽车整车控制器VCU（Vehicle Control Unit）是电动汽车整车控制系统的核心部件，是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件。
VCU作为纯电动汽车控制系统最核心的部件，其承担了数据交换、安全管理、驾驶员意图解释、能量流管理的任务。
VCU采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并作出响应判断后，监控下层的各部件控制器的动作，对汽车的正常行驶、电池能量的制动回馈、网络管理、故障诊断与处理、车辆状态监控等功能起着关键作用。
2. HCU（Hybrid Control Unit）混合动力整车控制器HCU是ABS执行机构，一般由增压阀（常开阀）、减压阀（常闭阀）、回液泵、储能器组成。
增压阀和减压阀受控于ECU信号，实现液路的开关，从而实现常规、保压、减压、增压的制动过程。
电动泵由柱塞式油泵和驱动电机组成，主要作用是将蓄能器内的制动液保持一定的压力。
HCU作为整个混合动力系统的主控制器，承担了整个系统的能量分配、扭矩管理、错误诊断等功能。
3. ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。
从用途上讲则是汽车专用微机控制器。
它和普通的电脑一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
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产品功能 车辆模式判断 整车驱动（扭矩管理） 能量回收控制 高压上下电控制 高压安全监控 整车能量管理 整车热管理 充电监控 定速巡航 附件控制 整车故障诊断及应对 整车状态监控与显示 车辆防盗 车辆防溜坡控制 续航里程计算 车辆蠕行控制 升级和标定 其他整车自定义功能
干货 | 新能源汽车整车控制器（VCU\HCU）解决方案
随着环境污染和能源危机的加剧，绿色环保的概念逐渐被人们重视，各国政府也在推进新 能源汽车的发展。新能源汽车根据其动力源可分为纯电动汽车(EV) 和混合动力车 (HEV\PHEV)。混合动力汽车又包含増程式混合动力系统、插电式混合动力系统、BSG 系统等。 整车控制器是新能源汽车的核心控制部件，主要功能是解析驾驶员需求，监控汽车行驶状态， 协调控制单元如 BMS、MCU、EMS、TCU 等的工作，实现整车的上下电、驱动控制、能量回收、 附件控制和故障诊断等功能。