1.1.4　新能源汽车的三大核心技术

新能源汽车有三大核心技术，分别是整车控制器（Vehicle Control Unit，VCU）、电机控制器（Moter Control Unit，MCU）、电池管理系统（Battery Management System，BMS），对整个车辆的动力性、经济性、安全性、可靠性有着至关重要的影响。

◆整车控制器（VCU）

作为整车控制决策的核心电子控制单元，VCU是新能源汽车的必备装置。VCU通过对油门踏板、挡位、刹车踏板等信号进行采集分析，对驾驶员的驾驶意图进行判断，对车辆的行驶信息进行监测，在对信息进行处理后，向车辆的动力系统、动力电池系统发出指令，对车辆的运行状态进行控制。具体来看，VCU有两大功能，一是整车系统故障诊断，二是存储功能。

VCU主要由外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件组成，硬件电路、底层软件和应用层软件发挥着重要作用。

VCU硬件采用标准化的核心模块电路和VCU专用电路，前者主要由32位主处理器、电源、存储器、控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）构成。其中，核心模块电路可以在MCU和BMS上移植应用，平台化硬件的可移植性与扩展性都比较好。

随着汽车级处理器技术不断发展，VCU芯片逐渐从16位向32位过渡，32位芯片逐渐成为主流。底层软件以AUTOSAR汽车软件开放式系统架构为标准，达到电子控制单元开发公共平台的目标，可以为新能源汽车提供不同的控制系统。模块化软件组件的主要目标是实现软件复用，可以提高软件质量，缩短软件的开发周期。在应用层，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是关键，会直接影响汽车的动力、运行的稳定性以及使用的经济性。

世界主流VCU供应商的技术参数如表1-2所示。

◆电池管理系统（BMS）

电池包为新能源汽车提供源源不断的能量，驱动车辆行驶。电池包主体主要由金属材质的壳体包络构成，模块化的结构设计可以实现电芯集成，过热管理设计与仿真可以提高电池包热管理性能，电器部件及线束支持控制系统可以保障电池安全。BMS可以对电芯进行有效管理，开展整车通信，实现信息交换。

电池包主要由电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和BMS组成，其中BMS的主要功能是提高电池的利用率，防止电池出现过度充放电现象，延长电池的使用寿命，对电池的运行状态进行实时监控。

在电池包的各个组成部件中，BMS属于核心零部件，由三大核心部分组成，分别是硬件电路、底层软件和应用层软件。其中，硬件电路主要由主板和从板组成，从板安装在模组内部，可以用来对单体电压、电流进行检测，使电压、电流达到均衡；主板的安装位置不限，主要用来对继电器进行控制，预测荷电状态值，实现电气伤害保护。

BMU（电池管理单元）硬件可以对电池的电压、温度进行测量，而且可以借助可靠性较高的数据传输通道向BCU（Battery Control Unit，电池组控制单元）模块传输数据与指令。BCU可以使用32位微处理器采集总电压，开展绝缘检测与状态监测，实现继电器驱动。

底层软件架构要符合AUTOSAR标准，通过模块化开发实现移植与扩展，促使开发效率不断提高。应用层软件主要由电池保护、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、荷电状态（State of Charge，SOC）估计和通信管理等模块构成，具体架构如图1-2所示。

目前，国内外主流BMS供应商的技术参数如表1-3所示，可以从中窥见BMS的发展动态。

◆电机控制器（MCU）

MCU是核心功率电子单元，可以接收VCU车辆行驶控制指令，对电动机进行控制，让电动机输出指定的扭矩和转速，为车辆行驶提供源源不断的动力。MCU还可以将电池的直流电转化为高压交流电，驱动电机输出机械能。

MCU主要包括外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件。

MCU硬件电路采用的是模块化、平台化设计，功率驱动部分采用的是多重诊断保护功能电路设计，功率回路部分采用的是汽车级IGBT模块并联技术、定制母线电容和集成母排设计，结构部分采用的是高防护等级、集成一体化液冷设计。

MCU底层软件以AUTOSAR开放式系统架构为标准，按照功能设计可以分为状态控制、矢量算法、需求转矩计算和诊断四个模块，其中矢量算法模块可以分为两部分，一是MTPA（最大转矩电流比）控制，二是弱磁控制。

目前，世界主流的MCU硬件供应商的技术参数如表1-4所示。