新能源汽车 VCU、ECU、MCU 及电池 BMS 图解

关于新能源汽车中的控制器图解

新能源汽车的核心控制器包括整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)以及电池管理系统(BMS)。图解详细展示了这些控制器的构造和功能。除此之外,三电技术也是新能源汽车的重要组成部分,其中包括电池系统、电驱系统和电控系统。在电池部分,图解阐述了动力电池系统的构成和工作原理;电驱部分则重点介绍了传动机构、电机和电机控制器的功能及其协同工作的方式。

新能源汽车 VCU、ECU、MCU 及电池 BMS 图解-有驾
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一、整车控制器(VCU)详解

. 功能概述

驱动系统控制:负责控制新能源汽车的驱动系统,确保车辆正常行驶。

整车能量管理和优化:有效管理电池能量,确保车辆能源使用效率最大化。

整车通信和网络管理:负责车辆内部各系统之间的通信,保障网络正常运行。

故障处理与诊断:在出现故障时迅速响应,并进行诊断以便及时修复。

汽车状态显示:将车辆状态信息实时展现给驾驶员。

2. 工作模式细分

自检模式:控制器启动时的自检程序,确保各部件功能正常。

启动模式:控制新能源汽车的启动过程。

起步模式:管理车辆的起步过程,确保平稳行驶。

行驶模式:在车辆行驶过程中进行实时的控制和优化。

制动模式:控制车辆的制动过程,保障行车安全。

(6)停车模式:在车辆停车时进行相应的控制。

(7)故障模式:在出现系统故障时进入特定的处理模式。

(8)充电模式:管理新能源汽车的充电过程。

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整车域控制器(VCU)作为新能源汽车控制的核心,通过汽车总线或硬线连接,实现对电池系统、电驱系统以及热管理系统的精准控制。其功能涵盖档位切换、加速踏板与制动踏板的控制,并根据实时动力电池电量计算所需的扭矩输出。在整车的控制中,VCU负责低压与高压的上下电管理以及能量回收等功能。其内部结构简图如下:

附注:ECU(Engine Control Unit)为引擎控制单元,主要负责引擎运行的控制;MCU(Micro Controller Unit)为微控制单元,常用于电驱系统的控制;而电池管理系统(BMS)则负责监控和保护电池系统,确保电池的安全运行。

新能源汽车 VCU、ECU、MCU 及电池 BMS 图解-有驾
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二、电子控制单元(ECU)概述

ECU,全称为Electronic Control Unit,即电子控制单元,泛指汽车上的所有电子控制系统。随着汽车技术的不断发展,ECU的控制范围已经扩展到了巡航控制、灯光控制、安全气囊控制、悬架控制、燃油加热控制、排气控制、制动控制等多个领域。

ECU的基本构成与普通的单片机相似,包括微控制器、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路。其中,微控制器是ECU的核心,集成在一块芯片上的微型计算机。ECU是包含微控制器和相关外围接器件的电路板的总称,构成汽车的应用系统。

除此之外,还有其他与汽车控制相关的单元,如VCU(Vehicle Control Unit)整车控制器、EMS(Engine Management System)发动机管理系统、TCU(Transmision Control Unit)自动变速箱控制单元、BCM(Body Control Module)车身控制模块等。另外,还有ESP(Electronic Stability Program)车身电子稳定控制系统以及BMS(Battery Management System)电池管理系统等,这些系统共同构成汽车的电子控制系统,保障汽车的运行安全和效率。

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三、电机控制器(MCU)概述

MCU作为新能源汽车的核心功率电子单元,具有控制电机输出特定扭矩和转速的功能,从而驱动车辆行驶。它能够将动力电池的直流电能转换为高压交流电,进而驱动电机本体产生机械能。此外,MCU还具备电机系统的故障诊断保护和存储功能。

其构造包括外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路以及包含底层软件和控制算法的软件系统。MCU通过接受VCU的车辆行驶控制指令来工作,实现对电机的高效控制。外壳及冷却系统用于保护内部元件并维持正常工作温度;功率电子单元负责能量转换;控制电路则确保MCU的各项功能得以精准执行;而底层软件和控制算法则是MCU的智能核心,为电机提供精准的控制指令。

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四、电池管理系统(BMS)详解

BMS实现了对电池电芯的精准管理,并与整车进行实时通讯和信息交换。通过BMS的运作,能有效提高电池的利用效率,避免电池发生过度充电和放电,从而延长电池的使用寿命并实时监控电池状态。

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