2.4 VCU与制动系统

      采用复合制动系统的电动汽车，需要综合考虑液压制动系统，电机制动和防抱死系统(ABS)的协调一致性，进而需要有自己的管理系统，称为制动管理系统(BCU)。BCU可以**立于VCU之外，只通过CAN通讯，也可以把功能集成到VCU内部。

      根据制动踏板的开度和开度变化的速度，VCU计算出车辆的制动需求力矩，传递给BCU。BCU根据车辆的具体状态做出具体力矩分配。

      车速中等的一般制动，直接切入电机能量回馈制动，以**大数量的回收制动能量;

      车速高，驾驶员急踩踏板，需要紧急制动。则BCU会**先启动液压制动系统，待减速状态稳定以后，再引入能量回馈制动，并逐渐加大比例。

      行驶在冰雪路面，BCU则会引入ABS，并将其优先**设置为**高，以车辆正常安全行驶为要。

2.5 VCU与智能仪表

       电动汽车仪表盘，结合传统车原来的布置，国标GB/T 19836-2005 对显示内容提出了要求，如下表所示。
 

      智能仪表，高端和低端的原理区别比较大。我们只以其中一种形式为例。

      仪表系统通过CAN总线与VCU相连，从VCU获取需要显示的数据。数据传输进仪表控制器以后，信号处理电路，智能控制器开发将信息还原成各个仪表的显示内容。

      上一代的指针式仪表，需要以步进电机为媒介，把获得的数据转化成驱动表针旋转的动力。稍微先进一点的液晶显示器，则不需要驱动步进电机这个过程，直接通过信息处理，即可在显示屏上实时显示。下面是一个智能仪表硬件设计框图，仅供获得感性认识。
 

三、典型工况详述

      VCU作为车辆的核心，控制和监测着车辆的每一个动作。车辆的控制过程，就是针对不同的运行模式，单片机开发对关切的几个参数进行比较。参数属于哪个范围，汽车就执行怎样的运行模式。

      车辆工作模式，一般的划分法:空档模式、正常驱动模式、制动模式、失效保护模式、起步模式和充电模式。

      下面按照车辆的不同运行模式，粗略讲述它的工作过程。

1、起步模式

      这个模式的**重要特点是，进入起步模式以后，如果车辆处于水平路面，则车辆会以较小的速度开始行使;如果车辆处于斜坡上，则车辆至少会维持住原地不动的状态。这是起步模式的特殊设计，该模式下，不必踩踏加速踏板，电机自动输出一个基础转矩，防止溜车。

2、正常驱动模式

      指车辆处于正常运行状态，包括加速，减速，倒车。这个过程中，VCU持续监测各个电气系统电流，电压，温度等参数，以及车辆自身的车速，滑移率等等行车参数。识别驾驶员意图，按照加速踏板的开度和开度变化率，计算电机的驱动转矩和电池的输出功率。

3、制动模式

      制动踏板被踩下，起动制动模式。VCU分析制动踏板的开度和开度变化率以及车速，结合车辆自身的车型参数，推算制动力矩。指挥制动控制器，做出**合理的制动力矩分配方案(提供制动力矩的主体包括液压制动系统和电机回收制动)，以及是否优先启动ABS主导制动过程。安全有效的实现驾驶员的制动意图。

4 、失效保护模式

      电动汽车运行过程中，把系统内出现的故障定义成几个等**。

      故障等****低的，一般只是提示驾驶员。比如电池温度达到50°C;

      故障等****高的，会强制车辆在一个比较小的时间内停车，比如检测出了系统绝缘故障。

       而介于之间的故障，不会强制停车，但会对车辆的运行状态进行限制。比如电池电量SOC低于30%，限速行驶。此时的动力电池系统，已经无法输出额定功率，而只能以一个较小的功率工作。

5 、空档模式

       电机与车辆的传动系统之间没有机械连接，电机处于悬空状态，不会向外输出任何转矩。

6、充电模式

      充电枪与车辆充电插座物理连接确认后，辅助电源上电，相互发送握手报文并完成绝缘检测。

      握手完成，进行参数确认。充电机发送充电机**大输出能力报文，BMS确认，是否可以以**大能力充电，若不可，则发送电池包的**大接受能力。

      进入正式充电阶段，在此过程中，充电机和BMS实时互相发送状态信息，BMS周期性发送需求参数。

      充电结束，其判别条件根据BMS的不同设置而有所不同，一般做法，充电**后恒压阶段，电流衰减到一个设定值或者设定的倍率，即认为电池包已经充满，充电过程可以结束。

      过程中，任何一方发生故障，比如过温、过流等，充电机都会发出报警，根据故障等**的不同，有的直接终止，有的等待人为处理。

五、开发过程

       在汽车行业，V模式开发已经是一个公认的高效模式，VCU的开发过程，一般也会遵循这个过程。下面是一幅通用的V模式开发流程图。
 

       V模式开发，其理念就是通过协同合作，使得软件设计达到高效与高质兼得的目的。模型的水平方向，强调验证的及时性和适用性。通用的经验，在“V”字的**下面，比较基础的工作，采用白盒测试，越往上，系统越复杂，倾向于向黑盒测试过度。

      具整车控制器的开发过程。

      **先，根据提炼的需求，建立数学模型，并进行模型仿真;

      然后，将模型数据下载到快速原型中，用硬件接口替代原来模型中的逻辑接口;

     下一步，利用专业软件，生成C代码，与底层程序集成后，通过接口程序下载到整车控制器硬件中，准备进行调试。STM32单片机开发这个过程中，每个功能模块会分别进行调试;

      接下来，硬件在环仿真测试，利用模拟器模拟车辆运行环境，对VCU进行功能测试;

     **后，VCU装车，实车测评，完成通讯协议标定。测评通过后，得到产品的***个版。

六、主要厂家

      纯电动汽车整车控制器，各大汽车电子零部件巨头是国外厂商主体，如德尔福、大陆、博世集团等。

      国内，稍具规模的车企，都倾向于自行研发整车控制器，像比亚迪、长安、上汽、宇通、金龙等，都是自己配套。除此以外的主要VCU供应商(参数|图片)还有一些电机厂家，如大洋电机，方正电机，汇川技术等。

     整车控制器，主控芯片性能和系统集成度，是国内厂商提升性能的主要瓶颈。