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新能源汽车整车电控系统详解

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

“ControllerAreaNetwork”，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。

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(Vehiclecontrolunit)，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(MicroControllerUnit)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。

电机控制器的结构图

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。