整车控制器(简称VCU)是整车控制的核心控制器，通过CAN/LIN总线或者硬线，实现对电池系统、电驱系统、热管理系统等的管理(VCU的控制简图如图1所示)，具体包括档位、加速踏板、制动踏板的控制，根据实时的动力电池的电量，计算出需要输出的扭矩控制，整车的低压、高压的上下电、能量回收等控制，VCU的内部结构简图如2所示。

　　在开车的时候，有没有遇到过有时候挂挡挂不上去，比如不踩刹车，是挂不上D档的。这个就是VCU控制的。当你在挂挡时，档位控制器将档位请求信号发送给VCU，VCU判断换挡条件是不是满足，再执行档位切换。都有哪些条件呢？

　　在车辆上电时，VCU默认向档位控制器发送P档请求，并且在仪表盘上点亮P档指示灯。

　　在车辆正常运行时，会检测上述的那些条件是否都满足，只有全满足后才能正常进行档位切换。主要的输入信号如下所示：

　　输入信号：档位请求；当前车速信号，高压状态信号，钥匙信号，制动踏板信号。

　　踏板信号包括油门和刹车，其是整车最重要的输入量之一，直接反映了驾驶员的操作意图，并且影响车辆和人员的安全，因此这两个信号通常是有冗余的，通常是各有两路独立的信号采集链路，在此基础上，还有很严格的错误检测机制，比如：

　　当上述的前三条条故障中任意一条发生，VCU中使用该信号的软件模块不会再使用该信号做处理，并且车辆进入跛行，点亮仪表盘上的故障灯。

　　如图1中，VCU负责局域网内控制器的上下电管理。当VCU收到钥匙信号时，VCU首先被唤醒，并且开始自检，自检最重要的包含上电过程中是否有故障报出、低压蓄电池电压是否在正常范围，自检通过后利用互联网管理报文或者是KL15硬线，将局域网的控制器节点进行唤醒。

　　下电过程则是，当VCU检测到钥匙信号OFF后，VCU首先停发网络管理报文，等待局域网内其他各节点都停发网络管理报文后，再一起停发应用报文，同步将进入下电休眠。

　　车辆驱动管理包括驾驶模式管理，扭矩输出管理、定速巡航管理、自适应巡航管理等。

　　驾驶模式管理主要是按ECO、NORMAL、SPORT三种模式来管理动力输出和功率输出。

　　在ECO模式下通过限制功率输出、车速来降低能量消耗，达到节能经济的目的。NORMAL通常为整车默认模式，能耗、车速都相对均衡，运动模式下通常是默认整车设计的上限功率输入，提供强劲的动力表现。

　　这些控制都是通过油门开度与不同的扭矩响应来达到的，在不同模式下有不同的映射表,也就是所说的map。在ECO模式下，扭矩输出比较柔和。在SPORT模式下，映射表中的对应值更高，也就从另一方面代表着响应更加快速，动力来的更加澎湃。

　　其中之一为VCU根据不同驾驶模式下，标定的map表中当前转速对应的最大扭矩与油门开发的乘积。

　　VCU根据这三个值，选择其中最小的发送给电驱总成，进行扭矩响应。另外为了能够更好的保证油门响应更加线性，在将扭矩请求值发送给电驱总成之前还会收扭矩变化率map影响。在ECO模式下，扭矩变化率更加平缓，则动力响应偏慢，比较柔和，SPORT模式下扭矩变化率比较激进，扭矩变化率更大，动力响应快。

　　高压系统(如图3所示)的上下电，在纯电车中，这是很重要的一环，首先高压存在安全问题，另外如果高压无法上电，车辆是无法开动的，类似于传统车上，发动机没有启动，车辆动不了一样。

　　首先高压上电功能需求最重要的包含：钥匙上电、直流/交流充电、远程控制(例如远程打开空调)，这三种场景仅仅是唤醒的方式不一样，高压上电的逻辑和时序是差不多的。

　　对于整个上电过程，通过会有时间要求，比如要求1s内局域网内各ECU(通常包括VCU、DCDC、DCU、BMS等)应完成上电流程，并进入工作模式。

　　在上电流程中，首先是VCU被唤醒(钥匙唤醒、网络唤醒、或者充电cc信号硬线唤醒)，启动后发送请求闭合HVIL回路使能线V低压继电器的CAN报文，同时监控HVIL回路状态，然后DCU、DC/DC、BMS被唤醒(VCU发送的网络管理报文或者IG ON信号唤醒)并进行自检，监控HVIL回路状态，对于BMS来说还需计算绝缘阻值，确认绝缘是不是正常，无故障后进入待机模式(standby状态)。

　　随后VCU请求BMS闭合主继电器，BMS则先后闭合主负继电器和预充继电器，当检测到母线电压达到阈值后，判断预充电成功，然后闭合主正继电器，并断开预充继电器，到这则高压上电完成，在VCU请求BMS闭合主继电器时，同时也会请求DCU、DC/DC进入工作模式，时序图如图2所示。

　　为什么要预充呢？对低压来说，例如平时用的电池或者是12V低压蓄电池，是不需要开关，直接拔电池不会有什么风险。但对高压而言，直接接电池是不行的，有一定的概率会产生较大的冲击，烧坏功率器件。

　　预充是将预充电阻串联到高压回路中，由预充电阻分掉一部分电压，然后，随着各ECU内的电容充电上来，等到电压上升到某一阈值，主正继电器闭合，这样预充回路就完成了它的工作了，如图4。

　　在正常下电流程中，当检测到钥匙信号、硬线信号关闭或网络唤醒信号停发，VCU立即请求DCU离开工作模式，并且功率器件迅速降低功率，随后VCU请求DC/DC离开工作模式，然后VCU在请求BMS断开继高压继电器，BMS完成响应后，VCU断开HVIL回路和低压继电器，各节点进入下电休眠流程，如图5所示。

　　在正常上电状态下，假如慢慢的出现绝缘阻值低于阈值、高压互锁断开、IGBT过流等严重故障时，VCU会进行紧急下高压电流程，首先VCU请求DC/DC脱离工作模式，DCU进入failure模式，随后VCU请求BMS断开高压继电器，并且断开HVIL回路，随后 VCU 请求 IPU 进入紧急放电模式， DCU在规定时间内完成余电泄放， 若钥匙为关闭状态，则各节点进入休眠流程，如图6所示。

　　能量管理是VCU根据动力电池充放电能力、车辆运行模式、运作时的状态，以及各用电负载的优先级，实时调整各用电负载的功率。

　　在常规工况下，各个用电负载的用电优先级为DCDC＞电池制热/制冷＞乘员舱制冷＞乘员舱制热＞电机功率；

　　在急加速工况下，通过判断驾驶员是否有紧急加速意图，VCU的能量管理优先满足动力需求，限制空调等系统的工作。

　　除了以上简介的之外，还有PTC的控制，无人驾驶中的定速巡航，自适应巡航都是需要VCU来实现的。

　　集成化是指将整车控制管理系统中的部分控制功能集成到一个控制器中，例如比亚迪E3.0平台中的八合一，其就是将原来分开的VCU、电机控制器、BMS、车载充电器集成到一个控制器中，如图7所示。

　　域控化是在集成化的基础上将VCU升级为动力域的域控制平台，更高性能的芯片将使其支持整车实现SOA服务架构，另外能够尝试更复杂的模型预测控制算法，让VCU对需求扭矩、能量分配和管理做更好，更精准的控制和分配，进而达到整车电耗的优化，提升电车的续航能力。

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