汽车研发：整车控制器(VCU)策略及开发流程

汽车研发：整车控制器（VCU ）策略及开

发流程!

摘要：纯电动汽车整车控制系统以VCU为中心，电池、电机及充电系统为外围辅助系的

一套完整的电控系统。随着汽车纯电动汽车的发展，将来对VCU的要求会越来越高。

电动汽车资源网讯:

整车控制器是电动汽车各个子系统的调控中心，协调管理整车的运行状态, 也是电动汽车的核心技术之一。就像真正的美女是需要智慧与美貌并存，光有身材，哪怕前凸后翘，S型，xiong器逼人，也只能从肉体上感觉很诱人，可远观却无法多沟通，这就是大家常说的胸大无脑，而VCU就是汽车的大脑，能够让汽车变得智能化，更懂你，可远观也可亵玩焉!

今天，漫谈君就和大家聊一聊，整车控制器（VCU ）开发的方法和流程。

、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

.接收驾®S指令,輸岀电机I区前扭矩, 实现躯动系

统控制

★整车能■分配及优化S理*监测和协调管理车上其

他用电器★故障处理及诊断功能★系统状态仪裘显示

亠*整车设备營理

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

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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。

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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

整车控彌器 （VCU ）

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。

电枫控制器电池e理累魏车載显示累统

整车CANHS

整车控制器充电累SS

整车系统®讯结构阖

四、整车工作模式控制

根据整车工况和动力总成状态不同，划分为如下几种工作模式:

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|[■-H L

IJ

模式

下电模式自检舷

⑦

起步模式

|

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制动検式

停车模式故障模式I

1、自检模式

驱动力输出

驱动力输出切换图

如果钥匙门信号处于ON档，贝加动自检模式，闭合主继电器，同时VCU 进行自检，如果自检失败进入故障处理模式，自检通过等待启动信号。

2、启动模式

驾驶员通过打开钥匙等操作，使VCU上电，然后唤醒CAN网络上其他节

点开始工作。当整车所有设备都正常启动后，系统进入READY状态，指示可以

进行正常驾驶操作。

如果钥匙门信号处于START挡, 同时自检模式有效，挡位在P挡，没有禁

止启动故障则进行咼压上电程序，同时VCU给电机系统、DC-DC及空调控制

系统发送高压上电请求命令，电机系统、DC-DC及空调控制系统检测没有高压

故障则反馈给VCU准许上高压指令，VCU通过控制高压预充电及主继电器实现

高压上电过程，高压上电结束后仪表上EV-Ready灯亮，完成启动模式。

3、起步模式

如下图所示，当车辆由静止不踩加速踏板起步限车时，期望电机转矩以某可标定的汽车转矩Start-T为目标值，当车速V

当车速V > V2时采用通过控制电机功率，将车速控制在一个合理的速度范围内，输出的电机扭矩进行一个滤波环节进行平滑处理，实现平稳的电起步。

4、行驶模式

行驶模式主要根据加速踏板位置及车辆行驶状态，实时控制电机扭矩指令,

实现按驾驶员意图控制车辆运行。行驶控制过程中的控制方式分为恒转扭矩控制

和恒功率控制，如下图所示，VCU的控制输出是转矩，功率是约束条件。

当电机输出功率没有达到期望功率时，VCU采用恒转扭矩控制策略，期望转矩T*（k），输出转矩T（k）=T*（k ）；