關(guān)于純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器

整車(chē)控制器（VCU），電動(dòng)汽車(chē)的大腦，相當(dāng)于電腦的Windows，手機(jī)的Andrio。作為電動(dòng)汽車(chē)上全部電氣的運(yùn)行平臺(tái)，它的性能優(yōu)劣，直接影響其他電氣性能的發(fā)揮，是整車(chē)性能好壞的決定性因素之一。

結(jié)構(gòu)組成：VCU，結(jié)構(gòu)上，由金屬殼體和一組PCB線路板組成。硬件組成：功能上由主控芯片及其周邊的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、預(yù)留接口電路和電源模塊組成最小系統(tǒng)。在最小系統(tǒng)以外，一般還配備數(shù)字信號(hào)處理電路，模擬信號(hào)處理電路，頻率信號(hào)處理電路，通訊接口電路（包括CAN通訊接口和RS232通訊接口）

一些用于監(jiān)測(cè)車(chē)體自身狀態(tài)的信號(hào)或者車(chē)載部件中比較重要的開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)和頻率信號(hào)，由傳感器直接傳遞給VCU，而不通過(guò)CAN總線。電動(dòng)汽車(chē)上的其他具有獨(dú)立系統(tǒng)的電氣，一般通過(guò)共用CAN總線的方式進(jìn)行信息傳遞。

這里所說(shuō)的開(kāi)關(guān)信號(hào)包括：鑰匙信號(hào)，檔位信號(hào)，充電開(kāi)關(guān)，制動(dòng)信號(hào)等；模擬信號(hào)一般有：加速踏板信號(hào)，制動(dòng)踏板信號(hào)，電池電壓信號(hào)等；頻率信號(hào)，比如車(chē)速傳感器的電磁信號(hào)。輸出的開(kāi)關(guān)量，動(dòng)力電池供電回路上的接觸器和預(yù)充繼電器，在一些車(chē)型上，由VCU負(fù)責(zé)控制。

CAN總線上的通訊參與者地位不分主從，隨時(shí)隨地向總線發(fā)動(dòng)信息。信息之間的先后順序由發(fā)出信息者的優(yōu)先級(jí)確定。優(yōu)先級(jí)在通訊協(xié)議中已經(jīng)做出規(guī)定，每條信息里都有發(fā)信者的地址編碼；比較例外的是充換電相關(guān)的系統(tǒng)，由于通用性的強(qiáng)烈需求，通訊協(xié)議需要統(tǒng)一，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)予以統(tǒng)一編碼。

動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力的唯一來(lái)源。VCU與電池管理系統(tǒng)（BMS）通過(guò)整車(chē)CAN總線進(jìn)行信息交互。動(dòng)力電池包實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并上報(bào)給VCU參數(shù)包括：總電流，總電壓，最高單體電壓，最低單體電壓，最高溫度，電池包荷電狀態(tài)SOC（State of Charge），某些系統(tǒng)還監(jiān)測(cè)電池包健康狀態(tài)SOH（State of Health）。

VCU發(fā)送給電池包的命令包括充電，放電和開(kāi)關(guān)指令。充電，在最初的充電連接信號(hào)確認(rèn)后，整車(chē)處于禁止行車(chē)狀態(tài)，VCU交出控制權(quán)。整個(gè)充電過(guò)程由電池管理系統(tǒng)（BMS）和充電機(jī)共同完成，直至充電完成或者充電中斷，車(chē)輛控制權(quán)重新回到VCU手中。放電，VCU根據(jù)駕駛員意圖，推算出車(chē)輛的功率需求，換算成電流需求，發(fā)送給BMS。BMS根據(jù)自身SOC，溫度和系統(tǒng)設(shè)計(jì)閾值，確定提供的電流值。

當(dāng)熱管理系統(tǒng)需要使用電池包以外的資源時(shí)，需要電池包與VCU協(xié)調(diào)處理讓管理過(guò)程，比如壓縮機(jī)系統(tǒng)，冷卻液循環(huán)系統(tǒng)等的開(kāi)啟關(guān)閉。如果熱管理過(guò)程只涉及電池包內(nèi)部電氣，比如開(kāi)啟內(nèi)置的PTC、加熱膜加熱，或者開(kāi)啟風(fēng)扇降溫，則信息只在電池包內(nèi)部處理即可，不需要與VCU溝通。

開(kāi)關(guān)指令，在充放電開(kāi)始之前，VCU控制整車(chē)強(qiáng)電系統(tǒng)是否上電，通過(guò)控制電池包的主回路接觸器實(shí)現(xiàn)。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，遇到突發(fā)狀況，VCU酌情判斷是否閉合或者斷開(kāi)主回路接觸器。VCU向電機(jī)控制器發(fā)送的指令，包含三個(gè)部分的描述，電機(jī)使能信息、電機(jī)模式信息（再生制動(dòng)，正向驅(qū)動(dòng)，反向驅(qū)動(dòng)）以及相應(yīng)模式下的電機(jī)轉(zhuǎn)矩；

電機(jī)控制器向VCU上報(bào)電機(jī)和控制器的各種參數(shù)及故障報(bào)警信息，主要參數(shù)包括電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)電壓和電流。充電系統(tǒng)包括車(chē)載充電機(jī)，非車(chē)載充電機(jī)，廣義上還包含換電系統(tǒng)。充換電系統(tǒng)（這里的“充”主要是指非車(chē)載充電機(jī)），出于最大通用性的考量，需要一套統(tǒng)一的通訊協(xié)議。

標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定了充電流程，包括具體的通訊編碼，通訊語(yǔ)句的內(nèi)容。以充電槍與車(chē)輛上的充電接口的物理連接為開(kāi)端，整個(gè)充電過(guò)程中的信息互換都在電池管理系統(tǒng)和充電機(jī)之間進(jìn)行，不再通過(guò)VCU。

采用復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)，需要綜合考慮液壓制動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)制動(dòng)和防抱死系統(tǒng)（ABS）的協(xié)調(diào)一致性，進(jìn)而需要有自己的管理系統(tǒng)，稱(chēng)為制動(dòng)管理系統(tǒng)（BCU）。BCU可以獨(dú)立于VCU之外，只通過(guò)CAN通訊，也可以把功能集成到VCU內(nèi)部。

根據(jù)制動(dòng)踏板的開(kāi)度和開(kāi)度變化的速度，VCU計(jì)算出車(chē)輛的制動(dòng)需求力矩，傳遞給BCU。BCU根據(jù)車(chē)輛的具體狀態(tài)做出具體力矩分配。車(chē)速中等的一般制動(dòng)，直接切入電機(jī)能量回饋制動(dòng)，以最大數(shù)量的回收制動(dòng)能量；車(chē)速高，駕駛員急踩踏板，需要緊急制動(dòng)。則BCU會(huì)首先啟動(dòng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)，待減速狀態(tài)穩(wěn)定以后，再引入能量回饋制動(dòng)，并逐漸加大比例。行駛在冰雪路面，BCU則會(huì)引入ABS，并將其優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高，以車(chē)輛正常安全行駛為要。