新能源三大核心技术.docx

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 最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响目录：• VCU• MCU• BMSVCU ：• VCU 是实现整车控制决策的核心电子控制单元，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的关键核心技术• VCU硬件采用标准化核心模块电路（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• 其中标准化核心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 的发展动态国外主流厂商1国外主流厂商2尺寸（晌）185• 电池包是新能源汽车核心能量源，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127 *65220f170*45CPU架构Fwescak 32fe(NEC5642)^核 120MHz-Delphi ASIL CFwescak 珊立CMPC5644),单核120Mhz+ Frees£ale Sfe(S9S0EDZ6a)软件架构塗考戈ntoWAX非 AutoS^通讯方式CAN. LIN、SPI、FlesJ^yCAN、LT4、SPI工作电压10-16V （不兼容24噪克）不兼容24¥系统）功能妄全可通过护展相我芯片篦足130262^2 ASIL C 符台IEQ迪心ASIL C电池包BMS是电池包最关键的零部件，与VCU类似，核心部分由硬件电路、底层软件和应用层软件组成BMS ：• 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架构如图所示应用层软件是BMS的控制核心，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，下表为国内外主流BMS供应商的技术参数，代表着BMS的发展动态国外主姦厂商国内主養厂商藍套方案主甌结构主拈结构 •温度范凰■4CM5t40〜疔C技术指标电压测量精度：0.1%FS电压狈廛精直山诙FS电流测蚩精J1：CM啪FS电潇测里精禮：山诙FS电流测重范囤：0~±SOOA温度测里范團口 ：如"125乜SOCfe算精盏：5%温度测里精禮「C): 0.5^0均衡方艺：主动平衡500级喔莆鑒5烁均衡方武:;就动平衡车型旗范圉纯电动车爭笔肋车炖电动车、氓台动力车功能安全电迪过克、过敝门温升保护、电迪过充、过敝、温升保护、绝缘：细燼防扌F、悬压且祯孑预充电防护适用电芯范圉话嚴理、三元村料铅酸电弛、議氢电迪、锂电池等动力电迪MCU:• MCU 是新能源汽车特有的核心功率电子单元，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• MCU硬件电路采用模块化、平台化设计理念（核心模块与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的发展动态国外主流厂商1国如主流厂商2頁寸f mm}475*245*103B3180KVA32011库値输出电珈320A450ATMS320F^8335InfineonIP67IP69匾讯方式CANCAN轄断超响应时冋，轄矩和题控制精度蒜足整车控制萼求链整车控制裏求。