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結構組成
VCU在結構上由壹個金屬外殼和壹組PCB電路板組成。
硬件組成
在功能上，最小系統由主控芯片及其外圍時鐘電路、復位電路、預留接口電路和電源模塊組成。
除最小系統外，壹般還配有數字信號處理電路、模擬信號處理電路、頻率信號處理電路和通信接口電路(包括CAN通信接口和RS232通信接口)。
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2每個電器如何與VCU合作？
壹些用於監測車體狀態的信號或更重要的車載部件中的開關信號、模擬信號和頻率信號，都是通過傳感器直接傳輸到VCU，而不經過CAN總線。
其他具有獨立系統的電動汽車壹般通過CAN總線傳輸信息。
2.1直接傳輸信號
這裏所說的開關信號包括:鑰匙信號、檔位信號、充電開關、剎車信號等。
模擬信號壹般包括:油門踏板信號、剎車踏板信號、電池電壓信號等。
頻率信號，如車速傳感器的電磁信號。
動力電池供電電路上的輸出開關量、接觸器、預充電繼電器在部分車型上由VCU控制。
2.2通過CAN進行交互的電氣單元
CAN總線上的通信參與者沒有主從地位，隨時隨地向總線發送信息。消息之間的順序由發送者的優先級決定。通信協議中已經規定了優先級，每條消息都有發送方的地址碼；
通信中的信息編碼由相應的通信協議明確定義。誰發出什麽樣的代碼，提供什麽樣的信息，主要是基於供需雙方的約定。例如，下表中電氣單元的地址代碼來自車輛制造商和VCU供應商之間的技術協議。
CAN故障記錄是維修調試人員的最佳幫手。下圖是通信協議中關於故障碼的規定，常見的故障類型在其中。只要對比壹下協議表，大家都能看出來故障記錄。
與充換電相關的系統除外。由於通用性需求強烈，通信協議需要統壹，統壹編碼有國家標準(相關國家標準列舉如下)。
2.2.1 VCU和動力電池系統
動力電池是純電動汽車的唯壹動力來源。VCU通過車輛CAN總線與電池管理系統(BMS)通信。
動力電池組實時監測並向VCU報告的參數包括:總電流、總電壓、最高電池電壓、最低電池電壓、最高溫度、電池組的SOC(充電狀態)，壹些系統還監測電池組的SOH(健康狀態)。
VCU發送給電池組的命令包括充電、放電和切換命令。
充電，初始充電連接信號確認後，整車處於不行駛狀態，VCU移交控制權。整個充電過程由電池管理系統(BMS)和充電器* * *完成，直到充電完成或充電中斷，車輛控制權歸還給VCU。
放電，VCU根據駕駛員的意圖計算出車輛的動力需求，轉換成電流需求，發送給BMS。BMS根據自身的SOC、溫度和系統設計閾值來確定供應的電流值。
當熱管理系統需要使用電池組以外的資源時，需要電池組配合VCU使管理過程，如壓縮機系統、冷卻劑循環系統等打開和關閉。如果熱管理過程只涉及電池組內部的電，比如打開內置的PTC，加熱加熱膜，或者打開風扇降溫，那麽這些信息只能在電池組內部進行處理，而不能與VCU進行通信。
開關指令，充放電開始前，VCU控制車輛高壓系統是否上電，通過控制電池組主電路接觸器來實現。在車輛運行過程中出現緊急情況時，VCU將自行判斷是否閉合或斷開主回路接觸器。
2.2.2 VCU和電機及其控制器
VCU發送給電機控制器的指令包括三部分，分別是電機使能信息、電機模式信息(再生制動、正向驅動和反向驅動)以及相應模式下的電機扭矩；
電機控制器向VCU上報電機和控制器的各種參數和故障報警信息。主要參數包括電機轉速、電機轉矩、電機電壓和電流。
VCU和充電系統
充電系統包括車載充電器、非車載充電器和廣義的電源交換系統。充換電系統(這裏的“充電”主要指非車載充電器)需要統壹的通信協議，以實現最大的通用性。以下國家標準為最新版本。
GBT 27930-2015電動汽車非車載導電充電器與電池管理系統之間的通信協議
GB∕T 32895-2016電動汽車快換電池箱通訊協議。
GBT 32896-2016電動汽車動力總成通信協議
標準統壹規定了計費流程，包括具體的通信代碼和通信語句內容。
從充電槍與車上充電接口的物理連接開始，整個充電過程的信息交換在電池管理系統與充電器之間進行，不再通過VCU。
2.2.4 VCU和制動系統
復合制動系統的電動汽車需要綜合考慮液壓制動系統、電機制動系統和防抱死制動系統(ABS)的協調性，然後需要有自己的管理系統，這種系統稱為制動管理系統(BCU)。BCU可以獨立於VCU，僅通過CAN通信，或者將其功能整合到VCU。
根據制動踏板的開度和開度變化的速度，VCU計算出車輛的制動需求扭矩，並傳送給BCU。BCU根據車輛的具體狀態做出具體的扭矩分配。
對於中速壹般制動，直接切入電機能量回饋制動，盡可能回收制動能量；
車速較高時，駕駛員突然踩下踏板，需要緊急制動。然後BCU會先啟動液壓制動系統，待減速狀態穩定後再引入能量回饋制動，並逐漸加大比例。
當在冰雪路面上行駛時，BCU將引入ABS並將其優先級設為最高，以確保車輛的正常安全行駛。
2.2.5 VCU和智能儀器
電動汽車儀表板，結合傳統汽車的原始布局，國家標準GB/T 19836-2005對顯示內容提出了要求，如下表所示。
智能儀表，高端和低端的原理差別很大。我們僅以壹種形式為例。
儀表系統通過CAN總線與VCU連接，從VCU獲取數據進行顯示。數據傳入儀表控制器後，信號處理電路將信息還原為各儀表的顯示內容。
上壹代指針式儀表需要以步進電機為媒介，將獲得的數據轉化為驅動指針轉動的動力。稍微高級壹點的液晶顯示器，不需要驅動步進電機，直接通過信息處理就可以實時顯示在顯示屏上。以下是智能儀表硬件設計框圖，僅供感性認識。
3典型工作條件的詳細描述
作為車輛的核心，VCU控制和監控著車輛的每壹個動作。車輛控制的過程是根據不同的運行模式比較幾個有關的參數。參數屬於哪個區間，汽車就會執行什麽樣的運行模式。
車輛工作模式壹般分為空檔模式、正常行駛模式、制動模式、故障安全模式、啟動模式和充電模式。
以下是根據車輛不同的工作模式對其工作過程的粗略描述。
3.1啟動模式
這種模式最重要的特點是，進入起步模式後，如果車輛在水平道路上，會以較小的速度開始行駛；如果車輛在斜坡上，車輛至少會保持靜止。這是啟動模式的特殊設計。在這種模式下，電機自動輸出壹個基本扭矩，無需踩油門踏板防止打滑。
3.2正常駕駛模式
指車輛的正常運行，包括加速、減速和倒車。在這個過程中，VCU持續監測各種電氣系統的電流、電壓、溫度等參數，以及車輛自身的速度、滑移率等行駛參數。識別駕駛員意圖，根據油門踏板的開度和開度的變化率，計算出電機的驅動扭矩和電池的輸出功率。
3.3制動模式
踩下制動踏板以啟動制動模式。VCU分析制動踏板的開度、開度變化率和車速，根據車型參數計算制動扭矩。指揮制動控制器，做出最合理的制動力矩分配方案(提供制動力矩的主體包括液壓制動系統和電機回收制動)，是否先啟動ABS領先制動過程。安全有效地實現駕駛員的制動意圖。
3.4故障保護模式
在電動汽車運行期間，系統中的故障被定義為幾個級別。
故障級別最低的壹般只提醒駕駛員。比如電池溫度達到50℃；；
具有最高故障級別的車輛將在相對較短的時間內被強制停止，例如，檢測到系統絕緣故障。
中間的故障不會強制停車，但會限制車輛的行駛狀態。例如，如果電池SOC低於30%，則以限速行駛。此時動力電池系統已經無法輸出額定功率，只能以更小的功率工作。
3.5空檔模式
電機和車輛的傳動系統之間沒有機械連接，電機是懸浮的，不會輸出任何扭矩。
3.6充電模式
充電槍與車載充電插座物理連接確認後，輔助電源上電，相互發送握手消息，完成絕緣檢測。
握手完成，參數確認。充電器發送充電器最大輸出容量的消息，BMS確認是否能以最大容量充電，如果不能，則發送電池組的最大接受容量。
進入正式收費階段。在此過程中，充電器和BMS實時相互發送狀態信息，BMS定期發送需求參數。
充電結束時，根據BMS的設置不同，判斷條件也不同。壹般來說，在充電的最後恒壓階段，電流衰減到設定值或設定速率，即認為電池組充滿，充電過程可以結束。
在這個過程中，如果任何壹方出現故障，比如過溫、過流，充電器都會報警。根據故障級別不同，有的會直接終止，有的會等待人類處理。
5開發流程
在汽車行業，V-mode開發已經被公認為是壹種高效的模式，VCU的開發過程壹般都會遵循這壹流程。下面是壹個通用的V-mode開發流程圖。
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V-mode開發的理念是通過協作使軟件設計達到高效率、高質量的目標。模型的橫向強調驗證的及時性和適用性。壹般的經驗是，在“V”的底部，基本的工作是使用白盒測試。級別越高，系統越復雜，往往會過度測試黑箱。
車輛控制器的開發過程。
首先，根據精煉的要求，建立了數學模型並進行了仿真。
然後將模型數據下載到快速原型中，將原模型中的邏輯接口替換為硬件接口；
接下來使用專業軟件，生成C代碼，與底層程序集成，通過接口程序下載到車輛控制器的硬件上，準備調試。在這個過程中，每個功能模塊都會單獨調試；
接下來是硬件在環仿真測試，利用模擬器模擬車輛運行環境，測試VCU的功能；
最後，VCU加載車輛，評估實車，完成通信協議的標定。通過評測後，獲得了產品的第壹個版本。
6家主要制造商
純電動汽車的整車控制器，各大汽車電子元器件巨頭都是國外廠商的主體，比如德爾福、大陸、博世集團等等。
在國內，壹些汽車公司傾向於開發自己的車輛控制器，如比亞迪、長安、SAIC、宇通和金龍，這些公司都是自營的。此外，VCU的主要供應商是壹些電機制造商，如大洋電機、方正電機和匯川科技。
整車控制器性能、主控芯片和系統集成是國內廠商提升性能的主要瓶頸。
動力電池熱管理系統的組成及設計流程