智能汽车 | 整车控制器(VCU)系统框图，功能拆解及供应商排名

news2024/12/27 11:09:54

摘要：

随着新能源EE架构的迭代及控制单元集成度越来越高，VCU的功能可能会被拆解到中央控制器+域控制器，或者拆解到多合一的控制单元；

VCU（Vehicle Control Unit）即整车控制器，是新能源汽车控制系统的核心控制单元。它就像是整车的大脑一样，采集输入信号，输出负载控制信号，协调各个控制系统工作并且提供监控检测功能。

随着新能源EE架构的迭代及控制单元集成度越来越高，VCU的功能可能会被拆解到中央控制器+域控制器，或者拆解到多合一的控制单元；

图片来源联电

本文目录：

系统连接概览
VCU框图概览
VCU功能清单及软件架构图
VCU供应商排名

1、系统连接概览

如下图，除了电源，开关/模拟信号采集，开关控制输出外，一般VCU还有三路的CAN，一路用于量产标定和故障诊断，一路用于动力ECU通信(也可能用高速FlexRay通信)，一路用于电动ECU通信；

2、VCU框图概览

如下图，目前VCU一般采用ASIL-D级别的MCU作为主控，配置一颗符合功能安全的电源，同时配置一颗简单的安全监控MCU，如MC9S12/XC2000 （这里水平有限，没有绘制出MC9S12需要采样及控制的信号）

3、VCU功能清单及软件架构图

VCU在新能源汽车中，负责管理和协调其他控制器产品，如发动机控制器、变速箱控制器、电机控制器、电池管理控制器及DCDC控制器等。

正如人的大脑会根据外界环境做出反应，了解你的意图，然后思考采取何种动作，最终控制你的身体做出相应的行为一样，VCU在工作时会通过采集例如加速踏板信号、制动踏板信号等部件信号, 来监控车辆的状态信息及驾驶员的行驶意图，然后根据扭矩模型等算法做出相应判断，再控制动力总成域内各部件控制器及执行器的动作，驱动汽车正常行驶。

作为新能源汽车的控制管理中心，VCU主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、充电管理、通讯及网络管理、故障诊断和处理、车辆状态监视等。

完整的VCU功能清单如下：

序号	功能点	功能描述
1	高压上下电功能	整车驱动上下电、充电上下电时序管理
1.1	驱动上电	车辆正常功能下的上电功能
1.2	驱动下电	车辆正常功能下的下电功能
1.3	碰撞绝缘故障下电	当出现碰撞故障、绝缘二级故障时的异常下电功能
1.4	般故障下电	当出现非绝缘二级故障，非整车三级故障时的故障下电功能
1.5	充电上电	充电时的上电功能
1.6	充电下电	充电完成或者退出充电时的下电功能
1.7	高压上下电仲裁功能	保证充电上下电的优先级高于驱动上下电
2	驱动功能	根据整车状态，解析驾驶员意图，输出扭矩命令，控制整车行驶
2.1	挡位识别	可根据当前车速和输出扭矩实现逻辑挡位输出
2.2	驾驶模式识别	在一定条件下实现经济模式、NORMAL模式和切换功能
2.3	滑行工况回馈扭矩控制	整车制动踏板和加速踏板均未踩下的状态执行
2.4	制动工况回馈扭矩控制	滑行能量回收整车根据加速踏板、制动踏板状态执行制动能量回收
2.5	驱动扭矩控制	正常行驶时根据加速踏板开度、挡位、当前车速进行扭矩输出，仲裁，分配及滤波.
2.6	档位防盗	根据整车状态，向换挡器输出挡位锁止信号
2.7	最高车速限制	当整车达到出厂设置的最高车速时，限制扭矩输出，实现限速。
2.8	蠕行功能	在起步挂挡时，整车会缓慢行驶至标定车速
2.9	跛行回家	当整车有故障时，整车降扭、限速行驶
2.10	坡起辅助功能	当整车在坡上时，控制整车缓慢向前行驶，辅助进行坡起。
3	高压互锁防护
4	碰撞防护	采集气囊传感器碰撞信号，当有碰撞发生时停止扭矩输出，切断高压电。
5	真空泵控制	采集真空泵信号，控制零扭矩输出。
6	热管理功能	整车高压系统级空调系统管理功能
6.1	驱动高压散热功能	驱动状态下，控制水泵及风扇，对电机，电控进行散热
6.2	PTC加热功能	控制PTC继电器，实现空调加热功能。
6.3	空调制冷功能	输出压缩机启停信号
7	动力防盗功能	通过与PEPS防盗认证，防止整车被非法启动
8	附件管理功能	控制DCDC等相关附件的工作状态
9	剩余里程显示功能	通过计算百公里平均电耗及电池剩余电量，计算续航里程
10	故障处理功能	对整车不同等级故障进行处理
11	网关功能	VCU具备不同总线间信号转发功能