整車控制器VCU（Vehicle control unit）是伴随着電動汽車而出現的電子控制單元，它作為電動汽車的中央控制單元，是整個控制系統的核心。随着汽車電動化、智能化、網聯化及共享化的浪潮，整個EEA架構慢慢由分布式向集中式發展，這使得整車控制器的功能及架構也必将發生重大的變化。本文主要從功能及架構兩方面來介紹整車控制器的發展趨勢。

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1. 整車控制器的常見功能

（1） 整車高壓上下電控制。VCU通過感知外部輸入信号，根據預定策略制定相應的控制邏輯，并通過控制高壓繼電器或接觸器完成整車電源模式的管理。整車電源模式主要包括：下電、低壓、高壓、可行車、充電等，BMS、MCU基于此狀态實現内部狀态機的切換。

（2） 整車運動控制。通過采集油門踏闆、刹車踏闆的狀态完成對駕駛員駕駛意圖的判斷，并通過内置算法計算所需扭矩，然後将扭矩下發給MCU控制電機扭矩輸出，實現駕駛員驅動、蠕行控制、能量回收、溜坡控制、電子限速等功能。随着車輛電動化的進一步發展，還會接收來自ADAS輔助駕駛、TCS底盤動力幹預等系統的輸入。

（3） 整車熱管理。通過控制空調、水泵工作，使得驅動電機、動力電池始終處于良好的工作溫度環境，延長電機和電池的使用壽命。一般來說，整車熱管理需求包括電池冷卻需求、電池加熱需求、電機電控冷卻需求、乘客艙加熱冷卻需求、座椅加熱需求等。加冷加熱需求由各部件提出并叫VCU統一協調控制。

（4） 整車能量管理和優化。在電動汽車中，電池除了給電機供電以外，還要給電動附件供電，如空調、加熱器等，因此為了獲得最大的續航裡程，VCU将負責整車的能量管理，以提高能量利用率。比如在電池的SOC值比較低的時候，VCUVCU将對某些電動附件發出指令，限制電動附件的功率消耗，達到增加續航裡程的目的。

（5） 故障診斷。VCU作為電動汽車大腦，需要監控各部件是否安全正常運行，并根據不同的故障采取相應措施以保證車輛處于安全可控狀态，在出現極端故障情況下，VCU可控制電機降低功率輸出、請求BMS下電等操作。另外，VCU需根據各部件的工作狀态、故障标志位等信息制定故障碼，并對故障等級進行劃分。

（6） 整車網絡管理。在電動汽車中有衆多的電子控制單元，這些電控單元之間主要通過CAN總線進行通信，形成了一個複雜的通信網絡。在整車網絡管理中，VCU是信息控制的中心，負責信息的組織和傳輸，負責網絡狀态的監控、網絡節點的管理以及網絡故障的診斷和處理等。

（7） 車輛狀态的監測。VCU對車輛狀态進行實時監測，并将各子系統的信息發送給車載信息顯示單元進行顯示，幫助駕駛員了解車輛狀态。顯示的内容包括電機轉速、車速、電池電量、溫度、續航裡程、故障信息等。随着電動汽車智能化的進一步發展，顯示的内容還将進一步增加。

（8） 制動能量回饋控制。電動汽車制動時，可将電動機作為發電機利用制動發電，并将電能饋送至動力電池，達到延長續航裡程的目的。在制動過程中，VCU根據制動踏闆的開度以及動力電池的SOC值來判斷是否能夠進行制動能量回饋以及以多大的充電功率進行回饋，在能量回饋的同時保護動力電池免受損害。

（9） 充電管理。實現充電的連接、監控充電過程、報告充電狀态、充電結束等。

2. 發展趨勢

随着電動汽車電動化、智能化和網聯化的發展，對整車控制器提出了越來越多的要求，主要表現在以下幾個方面：

（1） 功能更加集中

為了給消費者提供更多的便利性和舒适性體驗，OEM制造商給汽車賦予了越來越多的功能，随之帶來的後果就是汽車内部的電控單元越來越多，控制邏輯和通信網絡越來越複雜，給整個電控系統的開發和升級、維護等帶來極大挑戰。因此未來的汽車電子電氣架構将向集中式發展，而支撐這種集中式架構的就是域控制器。

域控制器的處理能力更加強大，一般采用多核微控制器，其内部集成了更多功能，可以取代目前分布式架構中的多個控制器，大大減少了系統内控制器的數量，既減少了線束長度，也減輕了系統重量，整個系統結構更加簡潔。

另外，采用域控制器之後，之前很多需要在系統總線上傳輸的數據，改為在域控制器内部電子部件之間傳輸，減輕了總線負載。

（2） 功能安全

在汽車設計中始終應該以安全為第一要素，随着ISO26262标準的推出，OEM制造商對電控單元的功能安全也越來越重視，因此在整車控制器的設計中功能安全的實施會是一個繞不開的話題。

VCU的功能安全設計包括硬件功能安全和軟件功能安全兩大部分，其中硬件功能安全設計包括電路架構的設計、微處理器的選擇（必須滿足一定的功能安全等級）、安全相關電路的設計等。其中微處理器的功能安全指标是重中之重，一些常見措施包括鎖步核的實現、時鐘監控、電源監控、RAM和FLASH 校驗、内存訪問權限、FCCU、内部電路自檢等。

（3） 信息安全

随着電動汽車網聯化的發展，汽車與外部世界交互的接口越來越多，包括藍牙、WIFI、以太網、GPS、4G/5G等，這也意味着黑客侵入汽車内部網絡的渠道越來越多，所以必須确保汽車與外部世界交互的數據的安全性和保密性，這就對整車控制器的信息安全性提出了更高的要求。

（4） OTA升級

随着“軟件定義汽車”口号的提出，未來汽車電控單元的功能将不再是一成不變的，而是可以通過OTA手段不斷增加新的功能，或者升級已有系統的性能，給消費者提供常用常新的用車體驗。另外，通過OTA升級也大大減輕了OEM制造商召回汽車的費用，可以方便地對電控單元進行缺陷修複、補丁升級等操作。

以上介紹了電動汽車整車控制器的常用功能，以及在電動汽車四化浪潮下整車控制器的發展趨勢。随着汽車技術的不斷發展，整車控制器無論從功能還是架構方面必須做出改變以滿足新的技術需求，不斷自我革新，更好地發揮其電動汽車大腦的作用。