在新能源汽車的整個(gè)平臺(tái)架構(gòu)中，VCU （Vehicle Control Unit 整車控制器）、MCU (Moter Control Unit 電機(jī)控制器）和 BMS （BATTERY MANAGEMENT SYSTEM 電池管理系統(tǒng)）是重要的技術(shù)，對(duì)整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等有著重要影響。

VCU：

VCU是實(shí)現(xiàn)整車控制決策的電子控制單元，一般僅新能源汽車配備、傳統(tǒng)燃油車無需該裝置。

VCU通過采集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號(hào)來判斷駕駛員的駕駛意圖；

通過監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)（車速、溫度等）信息，由VCU判斷處理后，向動(dòng)力系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)送車輛的運(yùn)行狀態(tài)控制指令，

控制車載附件電力系統(tǒng)的工作模式；

VCU具有整車系統(tǒng)故障診斷保護(hù)與存儲(chǔ)功能

下圖為VCU的結(jié)構(gòu)組成，共包括外殼、硬件電路、底層軟件和應(yīng)用層軟件，硬件電路、底層軟件和應(yīng)用層軟件是VCU的關(guān)鍵技術(shù)

新能源汽車三大技術(shù)

VCU硬件采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊電路（ 32位主處理器、電源、存儲(chǔ)器、CAN ）和VCU專用電路（傳感器采集等）設(shè)計(jì)

其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊電路可移植應(yīng)用在MCU和BMS，平臺(tái)化硬件將具有非常好的可移植性和擴(kuò)展性

隨著汽車級(jí)處理器技術(shù)的發(fā)展，VCU從基于16位向32位處理器芯片逐步過渡，32位已成為業(yè)界的主流產(chǎn)品

底層軟件以AUTOSAR汽車軟件開放式系統(tǒng)架構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到電子控制單元（ECU）開發(fā)共平臺(tái)的發(fā)展目標(biāo)，支持新能源汽車不同的控制系統(tǒng)；

模塊化軟件組件以軟件復(fù)用為目標(biāo)，以有效提高軟件質(zhì)量、縮短軟件開發(fā)周期

駕駛員轉(zhuǎn)矩解析、換擋規(guī)律、模式切換、轉(zhuǎn)矩分配和故障診斷策略等是應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著重要影響

下表為世界主流VCU供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)，代表著VCU的發(fā)展動(dòng)態(tài)

新能源汽車三大技術(shù)

BMS：

電池包是新能源汽車能量源，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能

它主要通過金屬材質(zhì)的殼體包絡(luò)構(gòu)成電池包主體，模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電芯的集成

過熱管理設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化電池包熱管理性能

電器部件及線束實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)對(duì)電池的安全保護(hù)及連接路徑

通過BMS實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換

電池包組成如下圖所示，包括電芯、模塊、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、箱體和BMS。BMS能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)

新能源汽車三大技術(shù)

BMS是電池包關(guān)鍵的零部件，與VCU類似，部分由硬件電路、底層軟件和應(yīng)用層軟件組成

BMS硬件由主板（BCU）和從板（BMU）兩部分組成，從版安裝于模組內(nèi)部，用于檢測(cè)單體電壓、電流和均衡控制；主板安裝位置比較靈活，用于繼電器控制、荷電狀態(tài)值（SOC）估計(jì)和電氣傷害保護(hù)等

BMU硬件部分完成電池單體電壓和溫度測(cè)量，并通過高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸通道與BCU 模塊進(jìn)行指令及數(shù)據(jù)的雙向傳輸

BCU 可選用基于汽車功能安全架構(gòu)的32 位微處理器完成總電壓采集、絕緣檢測(cè)、繼電器驅(qū)動(dòng)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能

底層軟件架構(gòu)符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)，模塊化開發(fā)容易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展和移植，提高開發(fā)效率

應(yīng)用層軟件是BMS的控制，包括電池保護(hù)、電氣傷害保護(hù)、故障診斷管理、熱管理、繼電器控制、從板控制、均衡控制、SOC估計(jì)和通訊管理等模塊，應(yīng)用層軟件架構(gòu)如圖所示

新能源汽車三大技術(shù)

下表為國(guó)內(nèi)外主流 BMS供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)，代表著BMS的發(fā)展動(dòng)態(tài)

新能源汽車三大技術(shù)

MCU:

MCU是新能源汽車特有的功率電子單元，通過接收VCU的車輛行駛控制指令，控制電動(dòng)機(jī)輸出指定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)車輛行駛

實(shí)現(xiàn)把動(dòng)力電池的直流電能轉(zhuǎn)換為所需的高壓交流電、并驅(qū)動(dòng)電機(jī)本體輸出機(jī)械能

MCU具有電機(jī)系統(tǒng)故障診斷保護(hù)和存儲(chǔ)功能

MCU由外殼及冷卻系統(tǒng)、功率電子單元、控制電路、底層軟件和控制算法軟件組成，具體結(jié)構(gòu)如圖所示

新能源汽車三大技術(shù)

MCU硬件電路采用模塊化、平臺(tái)化設(shè)計(jì)理念（模塊與VCU同平臺(tái)），功率驅(qū)動(dòng)部分采用多重診斷保護(hù)功能電路設(shè)計(jì)，功率回路部分采用汽車級(jí)IGBT模塊并聯(lián)技術(shù)、定制母線電容和集成母排設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)部分采用高防護(hù)等級(jí)、集成一體化液冷設(shè)計(jì)

與VCU類似，MCU底層軟件以AUTOSAR開放式系統(tǒng)架構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到ECU開發(fā)共同平臺(tái)的發(fā)展目標(biāo)，模塊化軟件組件以軟件復(fù)用為目標(biāo)

用層軟件按照功能設(shè)計(jì)一般可分為四個(gè)模塊：狀態(tài)控制、矢量算法、需求轉(zhuǎn)矩計(jì)算和診斷模塊。其中，矢量算法模塊分為MTPA控制和弱磁控制。

MCU關(guān)鍵技術(shù)方案包括：基于32位高性能雙核主處理器；汽車級(jí)并聯(lián)IGBT技術(shù)，定制薄膜母線電容及集成化功率回路設(shè)計(jì)，基于AutoSAR架構(gòu)平臺(tái)軟件及先進(jìn)SVPWM PMSM控制算法；高防護(hù)等級(jí)殼體及集成一體化水冷散熱設(shè)計(jì)。

下表為世界主流 MCU硬件供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)，代表著MCU的發(fā)展動(dòng)態(tài)

新能源汽車三大技術(shù)