VCU功能结构说明演示教学
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。
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统计、营销图表
15% 30%
20%
15%
20%
市场份额图
革新
前期应用
前期 主体
后期 主体
滞后
“空白” 技术应用流程
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问 题：
其他 Microsoft Office 程序，例如，Word和 PowerPoint，也可以帮助您制作图表。但是，这 些程序在创建图表时不会像 Visio 那样为您提供 大量空间。这些程序也不具有用于图表的许多高 级选项。如果需要制作一个标注详细的大图表时， Visio 将是最好的工具。不过，如果您只需要草 草地制作一个普通图表，也可以使用其他 Office 程序。
通过上述图表分析，可以快速找到主要与次要原因，从而提出解决问题 的方案。
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项目管理图
在进行项目管理的过程中，通常使用不同的图表表现不同的管 理状态。以甘特图、时间图和年历图居多。 甘特图用于表现项目各个任务的关系及跟踪进度等。通过 Visio 创建的项目管理数据，还可以导出至Project 中进行处理。
工具栏 任务窗格
1.3 Visio 优势
• 对系统、资源、流程及其 幕后隐藏的数据进行可视 化处理、分析和交流
• 使图表外观更专业 • 通过 Visio连接形状和模
板快速创建图表，提高工 作效率 • 使用图表交流并与多人共 享图表
直观、专业、高效、易读、可操作
第7页 共36页
2 通用操作规范
2.1 模板、模具的使用和形状查找 2.2 放大缩小绘图页 2.3 文本工具 2.4 连接形状 2.5 设置形状格式
修改ASCP中计划单
信息；其它调整（说
明性信息）可填写发
布备注，供供应商进
VCU整车软件架构
VCU整车软件架构
一、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。
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。
纯电动汽车结构原理与故障诊断纯电动汽车整车控制器的认知与故障诊断
目四纯电动汽车整车控制器地认知与故障项诊断四课时四实训整车控制器地技术要求与功能一整车控制器地结构原理二整车控制器工作模式与实例三整车控制器地故障诊断四目录一.整车控制器地技术要求与功能整车控制器（VehicleControlUnit,VCU）是纯电动汽车各动力系统地总成控制器,负责协调电驱动系统,动力蓄电池系统,制动系统等各部件地工作,提高纯电动汽车地动力,经济与安全等。
一.一整车控制器地技术要求根据整车控制网络地构成以与对整车控制器输入输出信号地分析,整车控制器应满足以下技术要求。
（一）设计硬件电路时,应该充分考虑汽车恶劣地行驶环境,注重电磁兼容,提高抗干扰能力。
整车控制器在软硬件上都应该具备一定地自保护能力,以防止极端情况地发生。
（二）整车控制器需要有足够多地I/O接口,能够快速准确地采集各种输入信息,至少具备两路A/D转换通道用于采集加速踏板信号与制动踏板信号,应该具有多个开关量输入通道,用于采集汽车挡位信号,同时应该具有多个用于驱动车载继电器地功率驱动信号输出通道。
（三）整车控制器应该具备多种通信接口,CAN通信接口用于与电机控制器,蓄电池管理系统与车载仪表通信,RS二三二通信接口用于与上位机通信,同时预留了一个RS-四八五/四二二通信接口,这可以将不支持CAN通信地设备兼容,例如某些型号地车载触摸屏。
（四）不同地路况条件下,汽车会遇到不同地冲击与震动,整车控制器应该具备良好抗冲击,才能保证汽车地可靠与安全。
一.一整车控制器地技术要求根据整车控制网络地构成以与对整车控制器输入输出信号地分析,整车控制器应满足以下技术要求。
（一）设计硬件电路时,应该充分考虑汽车恶劣地行驶环境,注重电磁兼容,提高抗干扰能力。
整车控制器在软硬件上都应该具备一定地自保护能力,以防止极端情况地发生。
（二）整车控制器需要有足够多地I/O接口,能够快速准确地采集各种输入信息,至少具备两路A/D转换通道用于采集加速踏板信号与制动踏板信号,应该具有多个开关量输入通道,用于采集汽车挡位信号,同时应该具有多个用于驱动车载继电器地功率驱动信号输出通道。
项目四纯电动汽车整车控制器的认知与故障诊断
1.1 整车控制器的技术要求
根据整车控制网络的构成以及对整车控制器输入输出信号的分析，整车控制器应满足以下技术要求。 （1）设计硬件电路时，应该充分考虑汽车恶劣的行驶环境，注重电磁兼容性，提高抗干扰能力。整车控制器 在软硬件上都应该具备一定的自保护能力，以防止极端情况的发生。 （2）整车控制器需要有足够多的I/O接口，能够快速准确地采集各种输入信息，至少具备两路A/D转换通道 用于采集加速踏板信号和制动踏板信号，应该具有多个开关量输入通道，用于采集汽车挡位信号，同时应该具 有多个用于驱动车载继电器的功率驱动信号输出通道。 （3）整车控制器应该具备多种通信接口，CAN通信接口用于与电机控制器、蓄电池管理系统和车载仪表通信， RS232通信接口用于与上位机通信，同时预留了一个RS-485/422通信接口，这可以将不支持CAN通信的设备兼 容，例如某些型号的车载触摸屏。 （4）不同的路况条件下，汽车会遇到不同的冲击和震动，整车控制器应该具备良好抗冲击性，才能保证汽车 的可靠性和安全性。
1.2 整车控制器的功能
5．监测车辆状态 整车控制器通过直接采集信号和接收CAN总线上的数据的方式获得车辆运行的实时数据，包括车速、驱动电 机的工作模式、转矩、转速、蓄电池的剩余电量、蓄电池总电压、单体蓄电池电压、蓄电池温度和故障等信息 ，然后通过CAN总线将这些实时信息发送到车载仪表进行显示。此外整车控制器定时检测CAN总线上各模块的 通信，如果发现总线上某一节点不能够正常通信，则在车载仪表上显示该故障信息，并对相应的紧急情况采取 合理的措施进行处理，防止极端状况的发生，使得驾驶员能够直接、准确地获取车辆当前的运行状态信息。 6．故障诊断与处理 整车控制器对整车运行状态进行实时监控。发生故障时及时报警，采取安全措施并发送错误代码，确保车辆 安全行驶。对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。 7．外接充电管理 整车控制器监控充电过程，显示充电状态。 8．设备在线诊断 整车控制器负责与外部诊断设备的连接和诊断通信，实现诊断服务，包括数据流读取，故障码的读取和清除 ，控制端口的调试。
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3.1 创建模具
(1)绘制好要创建的模具 (2)文件——形状——新建模具 (3)拖动模具到左边形状区域 (4)单击“保存模具”
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3.2 创建模板
1.文件——保存为模板 2.工具——选项——高级——文件路径
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4 流程实例介绍
※ 画流程图的步骤
a.熟悉业务环节 b.将相关图形拖到对应业务环节。 c.完善说明和必要的标注。 d.编号、下发。
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2.1 模板、模具的使用和形状查找
形状查找区
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新建一个流程图
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2.2 放大缩小绘图页
1
扫视和缩放窗口
Text 2
2
Ctrl+鼠标滚轮可以放大或 缩小窗口。
TTeexxtt 43
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2.3 文本工具
①添加：工具栏——文本工具选项 ②移动：指针工具选择目标即可任意拖动 ③编辑：双击目标进行编辑
1、每年11月中旬，各 单位根据持续改进部下 发的管理创新成果征集 通知组织成果申报。
提出评审结果和 方案
审批
2、申报单位要根据成 果撰写要求组织材料， 并积极组织内审，确保 成果质量。内容详细要 求见附件。
公布评审结果
3、持续改进部组织相
Y
关单位对成果进行评
Y
审，必须至少包括以下 部门：人力资源部、运
符号
名称
含义
系统内处理 框
标准流程的事项在某一个系统内操作时所用的图形
多联式单据 或报表
某一个操作生成多张单据或报表时使用
系统数据标 示
直接从系统出来的数据标示
流向
表示执行的方向与顺序，可以双向循环执行时用的 连接符
VISIO经典培训课程
在画布中添加所需形状，如部门、岗 位等。
组织结构图的创建与编辑方法
• 连接形状：使用连接线将各形状连接起来， 表示隶属或协作关系。
组织结构图的创建与编辑方法
调整布局
添加注释
通过自动布局或手动调整，使组织结 构图更加美观易读。
为形状添加注释，提供更多详细信息 。
修改样式
修改形状、连接线、文本等样式，以 满足个性化需求。
通过开始菜单或桌面快捷方式启 动VISIO。
界面布局及功能介绍
界面布局
包括标题栏、菜单栏、工具栏、绘图 区、状态栏等部分。
功能介绍
VISIO提供丰富的绘图工具，如形状、 线条、文本等，以及多种视图模式， 如页面视图、大纲视图、幻灯片视图 等。
基本操作与快捷键使用
基本操作
包括创建新文档、打开已有文档、保存文档、关闭文档等。
提供丰富的图形库和自定义功能，支持数据动态 更新。
数据导入、处理与展示方法
数据导入方式
支持多种数据源导入，如Excel、CSV、数据库等 。
数据处理方法
数据清洗、转换、聚合等。
数据展示方法
使用图表、图形、地图等多种手段展示数据。
报表设计技巧及案例分析
报表设计原则
简洁明了、重点突出、 色彩搭配合理等。
形状库进行绘图。
自定义形状
用户可以通过编辑现有形状或创建 新形状来满足特定需求，如调整形 状大小、颜色、线条等属性，或添 加文本、图像等元素。
形状搜索与筛选
Visio支持对形状库进行搜索和筛选 ，以便用户快速找到所需的形状。
图形绘制工具详解
工具栏介绍
Visio的工具栏提供了多种绘图工 具，如画笔、橡皮擦、文本工具 等，方便用户进行图形绘制和编
ucu模块的功能和组成
ucu模块的功能和组成
ucu模块的功能主要包括：协调车辆系统工作、控制特定功能或子系统、管理特定区域或功能区域、以及实现对电池系统、电驱系统等的管理。
在现代汽车中，电子控制单元（ECU）是核心组件，负责处理来自传感器的数据，并基于这些信息控制车辆的各个方面。
例如，VCU作为车辆级别的控制单元，它不仅负责整车的控制和协调，还涉及到动力系统、底盘系统、安全系统等多个子系统的通信和协同工作。
通过接收加速踏板信号、制动踏板信号以及其他车辆信息，VCU能够对整车进行驱动、制动、能量回收等多项操作。
此外，DCU专门负责车门系统的控制，而ZCU则管理特定的区域或功能区域。
ucu模块的组成部分通常包括：VCU、DCU、ZCU等不同的控制单元，它们各自负责车辆不同部分的管理和控制任务。
每个控制单元都有其专责的领域，如VCU负责整车级别的控制，DCU 负责车门系统的控制，而ZCU则管理特定区域或功能区域的控制。
这些控制单元通过汽车总线或硬线连接，形成一个网络，确保信息的快速流通和命令的有效执行。
总之，通过这样的模块化设计，车辆能够更高效地管理和执行复杂的任务，提高整体性能和安全性。
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快速创建图表，提高工作 效率
• 使用图表交流并与多人共 享图表
直观、专业、高效、易读、可操作
A
7
2 通用操作规范
2.1 模板、模具的使用和形状查找
2.2 放大缩小绘图页 2.3 文本工具 2.4 连接形状
2.5 设置形状格式
A
8
2.1 模板、模具的使用和形状查找
A
15
线条的属性设置
②设置一维形状的格式
➢ 线条颜色、图案和透明度 ➢ 线条粗细（线条的粗细） ➢ 线端类型（箭头） ➢ 线端大小 ➢ 线端（线端是方形还是圆形）
A
16
3 创建形状、模具和模板
a.用自定义形状制作标识
b.将自定义形 状保存为模具
c.创建模板
A
17
3.1 创建模具
(1)绘制好要创建的模具 (2)文件——形状——新建模具 (3)拖动模具到左边形状区域 (4)单击“保存模具”
通过上述图表分析，可以快速找到主要与次要原因，从而提出解决问题
的方案。
A
31
项目管理图
在进行项目管理的过程中，通常使用不同的图表表现不同的管 理状态。以甘特图、时间图和年历图居多。 甘特图用于表现项目各个任务的关系及跟踪进度等。通过 Visio 创建的项目管理数据，还可以导出至Project 中进行处理。
何内容。唯一可以执行的操作就是A键入文本。
13
2.4 连接形状
点对点的连接
连接形状
块到块的连接
使用“连接线”工具连接形状 使用模具中的连接线连接形状
A
14
2.5 设置形状格式
①设置二维形状的格式
➢ 填充颜色（形状内的颜色） ➢ 填充图案（形状内的图案） ➢ 图案颜色（构成图案的线条的颜色） ➢ 线条颜色和图案 ➢ 线条粗细（线条的粗细） ➢ 填充透明度和线条透明度 ➢ 还可以向二维形状添加阴影并控制圆角
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。
一、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。
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。
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V C U功能结构说明
VCU系统结构和功能说明书
新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。
各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）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，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。
基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。
由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。
随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。
采用
总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。
另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。
图1 新能源汽车控制系统硬件框架
一、整车控制器控制系统结构
公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。
整车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。
该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能。
其结构原理如图2所示。
图2 整车控制器结构原理图
下面对每个模块功能进行简要的说明：
1、开关量调理模块
开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；
2、继电器驱动模块
继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；
3、高速CAN总线接口模块
高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；
4、电源模块
电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；
5、模拟量输入和输出模块
模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
6、脉冲信号输入和输出模块
可采集脉冲信号并调理，范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V；输出PWM信号
范围1HZ—10KHZ，幅度0—14V。
7、故障和数据存储模块
铁电存储器可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量32K。
二、整车控制器功能说明
新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能：
1. 对汽车行驶控制的功能
新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。
当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。
踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。
因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。
2. 整车的网络化管理
在现代汽车中，有众多电子控制单元和测量仪器，它们之间存在着数据交换，如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。
在电动汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复杂，因此，CAN总线的应用势在必行。
整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。
在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。
3. 制动能量回馈控制
新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。
电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。
在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。
4. 整车能量管理和优化
在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。
在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。
5. 车辆状态的监测和显示
整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。
显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。
6. 故障诊断与处理
连续监视整车电控系统，进行故障诊断。
故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。
根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。
对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。
7. 外接充电管理
实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。
8. 诊断设备的在线诊断和下线检测
负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯，实现ＵＤＳ诊断服务，包括数据流读取，故障码的读和清除，控制端口的调试。