整车控制器VCU在电动汽车中的作用

整车控制器VCU在电动汽车中的作用

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电动汽车(EV)与传统内燃机汽车(ICEV)虽然有着完全不同的动力总成部件,但从Powertrain架构上来看依然可以分为储能单元和驱动单元两部分。EV采用动力电池系统取代了油箱来储能,因此增加了电池管理系统(BMS)。同时EV采用了电机取代内燃机来驱动车辆,因此电机控制器(Inverter)代替了发动机控制器(ECU)。那么为什么EV还需要比ICEV多增加一个整车控制器VCU(Vehicle Control Unit )呢?因此本文主要讨论一下VCU在电动汽车中的作用。


1.VCU的作用


对于ICEV车辆来说,从驾驶意图的获取到能源的供给再到能量的转化,几乎全部功能都由发动机控制器(ECU)来完成。





而对于EV来说能量的控制管理由BMS完成,能量的转化(电能至机械能)由Inverter来控制,而其余的综合协调控制就需要有VCU来实现。因此VCU是电动汽车的核心部件,车辆的驾驶平顺性、能耗经济性、以及运行可靠性都与VCU的有效控制息息相关。VCU的主要功能可以分为以下几方面:





a. 获取驾驶意图:VCU需要通过油门踏板、刹车踏板、档位状态等驾驶输入信号判断驾驶意图。


b. 获取车辆实际状态:VCU需要通过传感器或控制器获取车速、姿态等运行信息判断车辆当前实际状态。


c. Powertrain控制:VCU需要匹配驾驶需求和动力总成响应能力,制定合理的功率输出和能量回收策略。


d. HMI信息反馈:VCU需要将关键信息反馈至HMI,从而告知驾驶人员车辆状态。


2.VCU的硬件配置





a.Digital & Analog Inputs:钥匙信号、档位信号、油门踏板信号、刹车踏板信号、以及车速等信号的采集。


b. Digital Outputs:控制接触器、PTC等部件。


c. Power Outputs:如传感器供电输出。


d. Diagnostic:高低边驱动诊断、芯片故障诊断等。


e. Communication:一般通过CAN总线与BMS、Inverter、OBC、DCDC等Powertain控制器通信,部分情况下可能需要通过LIN总线与车身控制单元通信。





3.VCU的主要功能


a. 网络管理

VCU是Powertrain总线网络中的核心节点,BMS、Inverter、DCDC、OBC之间的信息交互需要VCU从中监控,并实现网络故障的诊断和处理。


b. 驾驶意图分析

车辆行驶过程中的驾驶意图主要通过VCU来识别,此前驾驶意图一般通过油门和刹车踏板来感知,但随着车辆不断的智能化,定速巡航、自适应巡航(ACC)、自动制动(AEB)等新形式的驾驶意图会输入VCU。


c. 动力管理

车辆行驶过程中加速和减速的需求通过油门和刹车踏板被感知,VCU需要结合电机实际扭矩输出能力或电池能量回收能力来计算更为适合的扭矩功率策略。例如需要根据刹车踏板的急迫程度,计算出刹车盘制动和电机能量回收的比例,一方面确保满足车辆减速要求和较好的平顺性,另一方面使更多能量被回收。在市区工况中合理的能量回收策略可增加20%以上的车辆续航,因此VCU的扭矩功率管理策略非常关键。



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发布于 2018-01-08