VCU简介.doc

VCU定义：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，同时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。图3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。CPU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。应用层软件按照V型开发流程、基于模型开发完成，有利于团队协作和平台拓展；采用快速原型工具和模型在环(MIL)工具对软件模型进行验证，加快开发速度；策略文档和软件模型均采用专用版本工具进行管理，增强可追溯性；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。表2为世界主流VCU供应商的技术参数，代表着VCU的发展动态。尽管新能源汽车分类复杂，但其中共用的模块较多，在开发过程中可采用模块化方法，共享平台、提高开发速度。总体上讲，整个新能源汽车可分为三级模块体系、如图2所示，一级模块主要是指执行系统，包括充电设备、电动附件、储能系统、发动机、发电机、离合器、驱动电机和齿轮箱。二级模块分为执行系统和控制系统两部分，执行部分包括充电设备的地面充电机、集电器和车载充电机，储能系统的单体、电箱和PACK，发动机部分的气体机、汽油机和柴油机，发电机的永磁同步和交流异步，离合器中的干式和湿式，驱动电机的永磁同步和交流异步，齿轮箱部分的有级式自动变速器(包括AMT、AT和DCT等)、行星排和减速齿轮；二级模块的控制系统包括BMS、ECU、GCU、CCU、MCU、TCU和VCU，分别表示电池管理系统、发动机电子控制单元、发电机控制器、离合器控制单元、电机控制器、变速器控制系统和整车控制器。三级模块体系中，包括电池单体的功率型和能量型，永磁和异步电机的水冷和风冷形式，控制系统的三级模块主要包括硬件、底层和应用层软件。软件架构：由Bootloader和应用程序构成Bootloader目的：串口烧录、CAN烧录（通过CCP协议），内存分配应用程序目的：处理信号输入输出、完成整车控制策略、进入汽车不同的模式（充电、前进、后退、停止、故障、调试、紧急）、踏板解析（matlab算法）实现过程通过周期中断分时完成多任务，每隔50ms更新输入信号、输出信号、故障检测，每隔100ms故障显示，每隔400ms故障处理，根据can总线上的设备特性分时发送can报文，控制can连接部件软件调试通过freemaster检测和更改变量，bootloader通过仿真器烧录，通过ccp标定控制参数，通过can卡截取报文，通过专门的can处理软件检测部件信息和vcu信息MATLAB:将matlab模块建立输入输出接口，编译后生产C代码文件，将其加入到工程中，即可编译控制部件：1、部件通过CAN总线控制：BMS系统、车载充电机、充电桩、绝缘检测仪、电机控制器一体机、数据采集终端、真空泵、助理转向泵、DCDC根据载波率的负载，将部件放在不同的总线上2、通过MCU信号控制：1、模拟量输入：采样周期使用的是0.4ms，加速踏板、制动踏板、真空泵气压传感器、低压电瓶电压采集2、数字量输入：前进档、后退档、二档电开关、是否进入测试模式判断3、数字量输出：12v兼容接触器、交流充电接触器、交流预充电接触器、直流充电接触器、真空泵控制接触器4、模拟量当作开关量：制动开关信号、直流插枪信号、手刹信号、交流插枪信号5、PWM波输入：充电PWM波功