新能源整车控制器VCU开发过程详解
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。
整车控制系统开发及测试方案介绍 (1)
软件看门狗通过主MCU编程直接实现； 硬件看门狗采用maxim公司的MAX705MJA。 R215为0欧姆电阻便于调试； 看门狗喂狗时间为1.6s;
硬件设计实现
二、VCU硬件设计实现 –通信电路设计
CAN收发电路
MCU自带三路CAN控制器，收发器采用NXP公司的CAN收发器芯片 TJA1040T。
16bit
硬件看门狗电路 外扩RAM芯片 RTC定时唤醒模块
5v_AN 5v_CORE 5v_SWITCH
5v_AN1 5v_AN2
传感器及车辆采集部件 （如油门踏板、真空压
力传感器等）
注：
表示电源线路
表示信号线路
5V PWM Driver 12V PWM Driver
LS Driver
HS Driver Dither HS
VCU功能架构到硬件原理架构
硬件设计实现
二、VCU硬件设计实现 – 硬件性能参数需求
主CPU 工作温度 供电电压 极限电压
主要参数要求：
符合汽车级要求，建议采用Freescale32位汽车级芯片体系
-40 ~ 105℃
看门狗
软硬件双看门狗
9~36V
安全模块
16位安全控制器
60V，1min
LIN接口
) 测试
硬件在环测试设备
图片
用途
模拟被控对象的各种工况，包括 工况模拟复杂的故障模式，快速 复现故障模式，将部分测试过程 从传统试验台架中分离，实现多 个控制器的集成测试
整车控制器 14 （VCU）硬件 EOL下线检测
检测设备
用于整车下线时对VCU各个功能 进行检测，保证每辆车中VCU的 功能是完善的可靠的
高于VDD12V时，保护高边芯片L9733不受损坏。
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。
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）。
纯电动汽车整车控制器（VCU）设计方案
纯电动汽车整车控制器（VCU）设计⽅案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)3.1 整车及控制策略仿真 (3)3.2 整车软硬件开发 (4)3.2.1 整车控制器的硬件开发 (5)3.2.2 整车控制器的软件开发 (8)3.3 整车控制器的硬件在环测试 (9)3.4 整车控制器标定 (11)3.4.1 整车控制器的标定系统 (11)3.4.2 电动汽车整车控制器的标定流程 (12)1整车控制器控制功能和原理电动汽车是由多个⼦系统构成的⼀个复杂系统，主要包括电池、电机、变速箱、制动等动⼒系统，以及其它附件如空调、助⼒转向、DCDC及充电机等。
各⼦系统⼏乎都通过⾃⼰的控制单元来完成各⾃功能和⽬标。
为了满⾜整车动⼒性、经济性、安全性和舒适性的⽬标，⼀⽅⾯必须具有智能化的⼈车交互接⼝，另⼀⽅⾯，各系统还必须彼此协作，优化匹配。
因此，纯电动汽车必须需要⼀个整车控制器来管理纯电动汽车中的各个部件。
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，并进⾏相应的故障处理，按照标准格式存储故障码。
4)在线配置和维护：通过车载标准CAN端⼝，进⾏控制参数修改，匹配标定，功能配置，监控，基于标准接⼝的调试能⼒等。
5)能量管理：通过对电动汽车车载耗能系统（如空调、电动泵等）的协调和管理，以获得最佳的能量利⽤率。
6)功率分配：通过综合电池的SOC、温度、电压、电流和电机的温度等车辆信息计算电机功率的分配，进⾏车辆的驱动和制动能量回馈控制。
vcu工作原理
vcu工作原理嘿，朋友！你有没有想过汽车里有个超级聪明的“大脑”在指挥着各种动作呢？这个“大脑”就是VCU，也就是整车控制器。
今天呀，我就来给你好好唠唠VCU的工作原理，这可有趣得很呢！咱先想象一下，汽车就像一个超级复杂的机器人，有各种各样的器官和功能。
发动机就像是机器人的心脏，提供动力；车轮就像它的脚，带着汽车到处跑。
而VCU呢，那就是这个机器人的大脑啦。
我有个朋友，他是个汽车修理工，叫小李。
有一次我问他：“小李啊，你说这个VCU到底咋工作的呀？”小李嘿嘿一笑，说：“这VCU 啊，就像一个超级管家。
它啥都得管！”那这个“超级管家”是怎么管理汽车这个大家庭的呢？首先啊，VCU得知道汽车各个部件的状态。
这就好比管家得清楚家里每个房间的情况一样。
它通过各种传感器来获取信息。
比如说，发动机上有传感器，能告诉VCU发动机转得有多快，温度是多少。
就像家里的温度计能告诉管家室内温度一样。
如果发动机转得太快或者温度过高，那可不行，就像家里温度太高人会不舒服一样。
VCU收到这些信息后，就会做出反应。
这时候，你可能会问：“那它能做啥反应呢？”这反应可多了去了。
如果发动机温度高，VCU就可能会降低发动机的功率，让它休息一下，就像你感觉热了会少干点活一样。
它会给发动机控制单元发送指令，就像管家给负责生火的仆人下命令一样。
再说说汽车的刹车系统。
当你踩下刹车踏板的时候，刹车踏板上的传感器也会把信号传给VCU。
VCU呢，就会根据这个信号，协调各个车轮的刹车力度。
这就好比管家要指挥家里的保安，让他们一起行动来保护家庭安全。
要是哪个车轮的刹车力度不协调，那汽车就会像个瘸腿的人一样，跑起来歪歪扭扭的，多危险呀！还有汽车的电池管理呢。
现在好多汽车都有电动或者混合动力的功能。
VCU在这方面也起着关键的作用。
它得时刻盯着电池的电量，就像管家盯着家里的粮仓一样。
如果电量不足了，它得想办法节能，还得告诉驾驶员是不是该充电了。
我记得有一次，另一个朋友开着他的电动汽车，突然仪表盘上就亮起了电量低的指示灯。
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）详细介绍嘿，伙计们！今天我要给大家讲讲一个非常酷的东西——纯电动汽车整车控制器(VCU)。
别看它是个小小的东西，但它可是电动汽车的大脑，负责控制着整个车辆的运行呢！让我们一起来揭开它神秘的面纱吧！咱们来了解一下什么是VCU。
VCU是英文“Vehicle Control Unit”的缩写，翻译成中文就是“车辆控制单元”。
它是一种专门用于控制电动汽车的电子设备，可以实现对电池管理系统、电机控制系统、辅助系统等多种功能的综合控制。
有了VCU,电动汽车就可以像传统汽车一样行驶了！那么，VCU到底是怎么工作的呢？其实很简单，它就像是一个指挥家，指挥着电动汽车的各个部件协同工作。
当驾驶员踩下油门时，VCU会接收到这个信号，然后通过电池管理系统向电机控制系统发送指令，让电机产生动力；VCU还会根据车辆的速度、加速度等参数，调整能量回收系统的工作状态，确保电池的能量得到最大限度的利用。
接下来，我们再来聊聊VCU的一些重要功能。
首先就是电池管理系统。
这个系统负责监控和管理电动汽车的电池，确保电池在良好的状态下运行。
它可以实时监测电池的剩余电量、充电状态、温度等参数，并根据这些信息制定相应的充放电策略。
这样一来，不仅可以延长电池的使用寿命，还能提高电动汽车的续航里程。
其次就是电机控制系统。
这个系统负责控制电动机的转速和扭矩，从而实现对车辆的驱动。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向电机控制系统发送指令，让电动机产生合适的动力输出。
VCU还会对电机的工作状态进行监控和保护，防止因为过载或故障导致的损坏。
最后就是辅助系统。
这个系统包括了很多辅助功能，比如空调、音响、照明等。
VCU会根据驾驶员的需求和车辆的状态，向这些系统发送指令，实现各种功能的切换和调节。
这样一来，即使在没有发动机的情况下，电动汽车也可以享受到舒适便捷的驾驶体验。
VCU是电动汽车的核心部件之一，它的存在使得电动汽车变得更加智能、高效和环保。
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控制电机原理
vcu控制电机原理
VCU（Vehicle Control Unit，车辆控制单元）是电动汽车控制系统的重要组成部分，负责协调和管理整车运行状态。
VCU控制电机原理主要涉及以下几个方面：信息采集与处理：VCU通过各种传感器和接收器实时采集车辆状态信息，包括电机转速、转矩、电池状态、加速踏板位置等。
这些信息经过内部处理后，为下一步控制提供依据。
指令生成与传输：根据驾驶员的操作意图（如踩下加速踏板）和车辆状态信息，VCU会生成控制指令。
这些指令包括驱动电机的目标转速和转矩、能量回收等级等。
控制指令通过CAN总线等通信方式传输给电机控制器和能量管理系统。
电机控制器响应：电机控制器接收到VCU的控制指令后，会根据指令要求调节电机的输入电压和电流，从而控制电机的输出转矩。
电机控制器内部通常会有相应的控制算法，确保电机按照指令要求运转。
能量管理系统协同工作：在电动汽车中，能量管理系统负责监控电池状态并管理能量回收。
VCU与能量管理系统紧密配合，根据车辆当前状态和驾驶员意图，共同决定电池的充放电状态，实现整车的能量优化管理。
反馈调节：电机运转过程中，VCU会持续监测电机的实际转速和转矩等参数，与指令值进行比较，并根据比较结果对控制指令进行微调，以确保电机按照最优方式运转。
总的来说，VCU通过上述方式实现了对电机的高效控制，使得电动汽车能够根据驾驶员意图和车辆状态做出快速响应，同时优化了能量利用效率。
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。
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新能源整车控制器VCU开发过程详解
汽车轻量化带动车用改性塑料需求,汽车行业已经成为改性塑料需求增速最快的领域。
改性塑料下游最大的应用领域是家电和汽车,在汽车轻量化的带动下汽车行业已经成为改性塑料需求增速最快的领域，预计未来几年国内车用改性塑料需求年平均增速将在15%以上。
一款合适的整车控制器需要正确的输入，一般车型不一样整车控制器的接口需求也不一样，因为整车控制器开发周期比较长，所以在整车控制器的研发起始阶段要考虑，所研发的整车控制器要有一定的兼容性，能适应较多车型。
1、从输入来看：需要整车设计需求+整车控制原理图。