新能源汽车VCU、MCU、BMS技术解析

出处:厂商供稿 发布于:2022-07-14 16:43:17

    在新能源汽车的整个平台架构中,VCU (Vehicle Control Unit 整车控制器)、MCU (Moter Control Unit 电机控制器)和 BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM 电池管理系统)是重要的技术,对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。
    VCU:
       VCU是实现整车控制决策的电子控制单元,一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。
       VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;
       通过监测车辆状态(车速、温度等)信息,由VCU判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令,
       控制车载附件电力系统的工作模式;
       VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能

       下图为VCU的结构组成,共包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件,硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键技术

    新能源汽车三大技术
       VCU硬件采用标准化模块电路( 32位主处理器、电源、存储器、CAN )和VCU专用电路(传感器采集等)设计
       其中标准化模块电路可移植应用在MCU和BMS,平台化硬件将具有非常好的可移植性和扩展性
       随着汽车级处理器技术的发展,VCU从基于16位向32位处理器芯片逐步过渡,32位已成为业界的主流产品
       底层软件以AUTOSAR汽车软件开放式系统架构为标准,达到电子控制单元(ECU)开发共平台的发展目标,支持新能源汽车不同的控制系统;
       模块化软件组件以软件复用为目标,以有效提高软件质量、缩短软件开发周期
       驾驶员转矩解析、换挡规律、模式切换、转矩分配和故障诊断策略等是应用层的关键技术,对车辆动力性、经济性和可靠性有着重要影响

       下表为世界主流VCU供应商的技术参数,代表着VCU的发展动态

    新能源汽车三大技术
    BMS:
       电池包是新能源汽车能量源,为整车提供驱动电能
       它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体,模块化的结构设计实现了电芯的集成
       过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能
       电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径
       通过BMS实现对电芯的管理,以及与整车的通讯及信息交换

       电池包组成如下图所示,包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和BMS。BMS能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态

    新能源汽车三大技术
       BMS是电池包关键的零部件,与VCU类似,部分由硬件电路、底层软件和应用层软件组成
       BMS硬件由主板(BCU)和从板(BMU)两部分组成,从版安装于模组内部,用于检测单体电压、电流和均衡控制;主板安装位置比较灵活,用于继电器控制、荷电状态值(SOC)估计和电气伤害保护等
       BMU硬件部分完成电池单体电压和温度测量,并通过高可靠性的数据传输通道与BCU 模块进行指令及数据的双向传输
       BCU 可选用基于汽车功能安全架构的32 位微处理器完成总电压采集、绝缘检测、继电器驱动及状态监测等功能
       底层软件架构符合AUTOSAR标准,模块化开发容易实现扩展和移植,提高开发效率

       应用层软件是BMS的控制,包括电池保护、电气伤害保护、故障诊断管理、热管理、继电器控制、从板控制、均衡控制、SOC估计和通讯管理等模块,应用层软件架构如图所示

    新能源汽车三大技术

    下表为国内外主流 BMS供应商的技术参数,代表着BMS的发展动态

    新能源汽车三大技术
    MCU:
       MCU是新能源汽车特有的功率电子单元,通过接收VCU的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶
       实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能
       MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能

       MCU由外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件组成,具体结构如图所示

    新能源汽车三大技术
       MCU硬件电路采用模块化、平台化设计理念(模块与VCU同平台),功率驱动部分采用多重诊断保护功能电路设计,功率回路部分采用汽车级IGBT模块并联技术、定制母线电容和集成母排设计;结构部分采用高防护等级、集成一体化液冷设计
       与VCU类似,MCU底层软件以AUTOSAR开放式系统架构为标准,达到ECU开发共同平台的发展目标,模块化软件组件以软件复用为目标
       用层软件按照功能设计一般可分为四个模块:状态控制、矢量算法、需求转矩计算和诊断模块。其中,矢量算法模块分为MTPA控制和弱磁控制。
       MCU关键技术方案包括:基于32位高性能双核主处理器;汽车级并联IGBT技术,定制薄膜母线电容及集成化功率回路设计,基于AutoSAR架构平台软件及先进SVPWM PMSM控制算法;高防护等级壳体及集成一体化水冷散热设计。

       下表为世界主流 MCU硬件供应商的技术参数,代表着MCU的发展动态

    新能源汽车三大技术

关键词:电子

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:

0571-85317607

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!