新能源汽車的核心技術是哪些?

《規則》指出:新能源汽車包括純電動汽車( BEV，包括太陽能汽車)、混合動力電動汽車(HEV)、 燃料電池電動汽車(FCEV)、 其他新能源(如超級電容器、飛輪等高效儲能器)汽車等。新能源汽車出現以來，動力形式主要有混合動力、純電動、燃料電池三種。整車控制器(VCU)、 電機控制器(MCU)和電池管理系統(BMS)是最重要的核心技術，對整車的動力性、經濟性、可靠性和安全性等有著重要影響，更多新能源乾貨知識，在「優能工程師」，由易到難，由淺入深，全方位學習，維信關注。

VCU是新能源汽車的大腦，它通過對來自油門、剎車踏板、檔位等位置的信息進行分析判斷駕駛員的意圖。VCU還檢測車輛的速度、文圖、電量、電壓等信息，並根據車輛各項參數向車身的動力系統、電池系統等發送控制指令，指揮車輛行駛。該控制器對汽車的正常行駛、整車上下電管理、擋位管理、扭矩控制、附件控制、故障診斷與處理等功能起著關鍵作用。

MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元，是電動機的大腦。它在接收到VCU的車輛行駛控制指令後，及時控制電動機輸出指定的扭矩和轉速，驅動車輛行駛。實現把動力電池的直流電能轉換為所需的高壓交流電、並驅動電機本體輸出機械能。

BMS是新能源汽車的三大核心技術之一，它是新能源汽車電池系統正常工作、提高電池壽命並保證新能源汽車安全的關鍵技術。由於BMS的存在，當新能源汽車大電池出現早期損壞、過熱、過載等情況時，及時保護電池並向司乘人員報警。

整車控制器功能說明

VCU是新能源汽車電控系統核心零部件，負責協調電機系統、電池系統、附件系統等按照統一的規則進行匹配運行; VCU通過CAN總線對整車系統進行管理、調度、分析和運算,進行相應的能量管理，實現整車驅動控制、能量優化控制、制動回饋控制、故障診斷和網絡管理等功能。

電動汽車整車控制器基本上以下幾項.

功能:

(1)整車上下電管理功能

控制整車上電、下電、OFF 檔蓄電池充電、OFF 檔高壓用電、預約充電等功能。

(2)整車的擋位管理

控制DNR檔位切換及相關變速器的切換。

(3)整車扭矩控制

解析駕駛員駕駛意圖，或者接收無人駕駛模塊的指令，對整車扭矩統一調配,包括扭矩需求、制動回饋功率、TCS、ABS、EPB等。

(4)整車附件控制

控制空調、轉向、空壓、DCDC. 散熱泵、散熱風扇、報警燈、蜂鳴器等附件的運轉。

(5)故障診斷與處理

整車控制器應該對車輛的狀態進行實時檢測，依照診斷需求，記錄特定故障碼，並根據不同的故障類別使車輛跛行或停車。

(6)系統保護

對高壓電池許用功率和電機能力進行實時監控，並在限制狀態下進行保護。

(7)標定參數

根據設計需求，確定待標定動力性參數及其他需響應的通信命令，如軟體版本號讀取\軟體刷新日期讀取等。

(8)整機工作模式管理

約束整機的休眠喚醒機制、報文周期及實時性等指標。

(9)整機工作模式管理

VCU與無人駕駛模塊之間的信號交互及判斷執行策略。

上下電

1.2系統控制原理

在無故障狀態下，鑰匙開關由OFF檔到ON檔的切換中，電池管理系統會將S2先閉合，然後再對s6閉合，此時會為充電機電容完成預充電，再將S1閉合，接著將S6斷開，最為為電動汽車進行供電。BMS系統會將「上電完成」的信號發送給整車控制器。對於上述由OFF檔到ON檔的切換等一系列的系統操作良好時， ON檔擰到START檔的鑰匙啟動過程中，整車控制器會閉合S5, 然後對電機控制的高壓部件完成預充電，再將S3閉合，對DC/AC使能進行輸出，當將S5 斷開時，就完成了整個上高壓電流程操作，開始啟動車輛。當START 檔切換至OFF檔時, 也就是進行下電流程的操作，具體是先將S3斷開，然後將S4斷開，再由VCU將下電指令發送給BMS，由 BMS發出斷開S1、S2的指令並完成高壓下電流程操作。

2電動汽車高壓上下電控電路系統的操作實施

2.1高壓上電控制邏輯實施

當OFF切換到ON檔時，ON檔信號被整車控制器所採集,並判斷其高電平是否有效，若有效，會由繼電器供電給電池管理系統，而電池管理系統會進行自檢，結合是否進行「強制斷高壓」，將相應的故障信息發送到整車控制器，並對信息進行判斷，當為無強制斷高壓故障狀態時，會將上電指令發送給BMS。 然後由BMS系統發出閉合S2的控制命令，再對S6發出閉合命令，當外電壓超過電池總電壓的90%時，才將S1閉合，再斷開S6， 最終將「上電完成」信號發送給VCU。而VCU收到信號後會延時0.5s 閉合S4,然後開始延時計時，將DC/DC 使能信號輸出，此時DC/DC就會 供電給低壓系統。當「START檔」信號傳輸到VCU時，這個過程中如果沒有出現電機控制器和電池發出的不允許預充故障，而制動開關信號的採集是高電平時，那麼VCU就會將S5閉合。當MCU將信號發送給VCU並收到時，會將S3閉合，然後由DC/AC工作，輸出交流電。在S3閉合反饋為有效時，會將S5斷開，也就完成了本次的MCU上高壓， 實現車輛啟動。

2.2高壓下電控制邏輯實施

ON檔掉電信號發送給整車VCU並收到後，由VCU將輸出電機轉矩控制為零，此時會停止DC/DC、 DC/AC 的工作，持續1秒鐘的時間，然後將S3斷開。當S3斷開的反饋信號發送給VCU，或者是在2s後將S4斷開S4。而當S4反饋信號或延時3s 將信息發送給VCU, VCU會將「下電指令」發送給BMS， 由BMS將S1、S2按順序斷開，同時將「高壓斷開」信號發送給VCU， 而VCU收到信號後或者是延時4秒斷開BMS供電接觸器，也就完成了整個下電控制。

2.3非正常下電控制邏輯實施

當開關鑰匙在ON檔/START 檔時，汽車出現了整車嚴重故障，此時系統會採取非正常下電流程。具體是ON檔信號故障傳送至VCU，就會在驅動系統、電池系統、絕緣這三種最高級故障中出現一種，使得VcU輸出0電機扭矩，進行2秒延時，將閉合的S3斷開，同時反饋接觸器狀態，當S3為閉合時，就會持續當前狀態。當DC/DC、 DC/AC的使能信號保持50秒為有效的，那就會停止輸出。若是三種故障中任意一個故障有效55秒，那麼之就會將S4斷開，同時反饋接觸器狀態，並將「下電指令」發送至BMS，等1秒過後，會將BMS進行低壓電的切斷。如果出現56秒鐘內就有鑰匙關閉的情況，此時VCU會馬上進入和執行正常下電流程。

VCU主要功能有:整車通信網絡管理;整車工作模式控制;接收駕駛員指令，輸出電機驅動扭矩，實現驅動系統控制;整車能量優化管理;監測和協調管理車.上其他用電器;故障處理及診斷功能;系統狀態儀表顯示。

整車控制器具體功能:

(1)接受、處理駕駛員的駕駛操作指令，並向各個部件控制器發送控制指令，使車輛按駕駛期望形勢。

(2)與電機、DC/DC、蓄電池組等進行可靠通訊，通過CAN總線(以及關鍵信息的模擬量)進行狀態的採集及控制指令的輸出。

(3)接受處理各個零部件信息，結合能源管理但願提供當前的能源狀況信息

(4)系統故障的判斷和儲存，動態監測系統信息，記錄出現的故障

(5)對整車具有保護功能，是故障的類別對整車進行保護，緊急情況可以關掉發電機及切斷高壓母線情況

(6)協調管理車上其他電器設備

整車控制器工作模式:

1.停車狀態:純電動客車處於停車狀態，此時系統的主繼電器斷電，系統各個節點繼續運2、充電狀態:當純電動客車處於停車狀態下，插上充電插頭或者按下充電按鈕時，整車控制器組合儀表顯示電池充電狀態,並對電池工作狀態實時監測;電池ECU進入充電狀程序，並強制切斷動力電機繼電器的賄賂電源。

3.啟動狀態:在整車控制器確定拔掉充電插頭時，撥動汽車鑰匙位置，這是系統中各個節點進入自檢狀態。

4、運行狀態:撥動汽車鑰匙位置到指定位置，整車控制器向電機ECU發送準備開車指令,整車控制器接收到就緒指令後，閉合主繼電器，進入行車程序。同時，電池ECU進入電池管理程序。

5、車輛前進，後退狀態:整車控制器通過對當前車輛功率的要求和蓄電池當前的狀態計算並向電機控制器發出信號,動力電機控制器接收到方向信號和驅動轉矩定製信號後，控制動力1電機進入運轉狀態,並根據方向信號並確定動力電機的轉向，以及根據驅動轉矩給定值信號確定動力電機輸出轉矩的大小，控制電機的輸出功率以實現動力性目標。

6、回饋制動狀態:當加速踏板回零而且制動踏板處於回饋制動區時，整車控制器發送符合回潰制動要求的負扭矩給電機ECU;電機ECU進入發電程序，電池ECU進入電池回饋管理程序。

7.機械制動狀態:制動踏板離開制動回饋區，電機ECU停止發電程序，整車控制器進入機械制動程序，電池ECU停止回饋。

8、一般故障狀態: ECU 監測到一般故障，整車控制器(報警燈閃爍、通過CAN總線發送相關的報警信息，通知其他的節點)，整個系統降級運行。

9、重大故障狀態:ECU 報警(緊急情況採用緊急呼叫指令通知其他節點)，必要時切斷主繼電器電源，系統停車。