电动汽车与传统内燃机汽车虽然有着完全不同的动力总成部件，但从动力系统架构上来看依然可大致分为储能单元和驱动单元两部分。电动汽车采用动力电池系统取代了油箱来储能，因此增加了电池管理系统BMS。同时电动汽车采用了驱动电机取代内燃机来驱动车辆，因此电机控制器（MCU）代替了发动机控制单元（ECU）。那么为什么电动汽车还需要比内燃机汽车多增加一个整车控制器VCU（Vehicle Control Unit ）呢

  VCU（Vehicle Control Unit）即整车控制器，是如今新能源汽车控制管理系统的核心控制单元。

  VCU是电动车的核心部件之一，堪称新能源汽车的 “大脑”，它主要的作用就是采集各种信号，根据驾驶员的意图综合分析做出相应判定后监控下层的各部件控制器的动作，保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作。

  在新能源汽车中，VCU负责管理和协调其他控制器产品。正如人的大脑会根据外界环境做出一定的反应，了解你的意图，然后思考采取何种动作，最终控制你的身体做出相应的行为一样，VCU在工作时会通过采集例如加速踏板信号、制动踏板信号等部件信号, 来监控车辆的状态信息及驾驶员的行驶意图，然后根据扭矩模型等算法做出相应判断，再控制动力总成域内各部件控制器及执行器的动作，驱动汽车正常行驶。

  作为新能源汽车的控制管理中心，VCU基本功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、充电管理、通讯及网络管理、故障诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。

  驱动力矩控制：根据驾驶员加速踏板的位置、档位、制动踏板力等操作意图，计算出电动机所需转矩等参数，协调各动力部件运动，保证电动汽车正常行驶。

  整车能量管理和优化：结合实际工况，对整车来管理，监控电动汽车充电和制动能量的回收，控制车上其他用电设备，实现能量高效分配，提高整车经济性，延长整车使用寿命。

  整车通信和网络管理：电动汽车上除了整车控制器，还有电动机控制器、电池管理系统等各个子控制管理系统，这些控制器之间需要通信，整车控制器通过CAN通信网络将各个子控制管理系统连接在一起，协调管理整个通信网络。

  故障处理与诊断：实时监控各设备正常运行状态，对出现的异常情况进行诊断、提示和主动修复，保证电动汽车安全运行。

  汽车状态显示：对汽车的状态信息进行采集和处理，将重要的状态和故障信息发送给仪表进行显示，如车速、电动机转速、电池剩余电量、电动机或者电池故障信息等。

  整车控制器主要由硬件和软件组成，硬件包括壳体和硬件电路，软件分为应用软件和底层软件。硬件为软件提供了运行的物理平台，而软件则赋予了硬件 “智慧”，让它能够按照预定的逻辑进行工作，两者缺一不可，共同构成了一个完整的 VCU 控制系统。

  VCU 的硬件部分堪称一个精密的 “小宇宙”，由多个关键组件协同构成 。其中，高性能微处理器是其中的核心，承担着数据处理和运算的重任，其强大的计算能力确保了 VCU 能够快速且精准地对各种信号进行分析和处理。存储器负责存储各种程序和数据，信号采集模块负责采集来自车辆各个角落的信号，如加速踏板位置信号，制动踏板信号，电池状态信号灯。

  软件部分是 VCU 的 “灵魂” 所在，它主要涵盖嵌入式操作系统和应用层程序 。嵌入式操作系统是整个软件体系的基础，负责管理 VCU 的硬件资源，为应用层程序提供稳定的运行环境。常见的嵌入式操作系统有 Linux、QNX 等，它们以高度的可靠性和实时性，保障了 VCU 软件的稳定运行。

  应用层程序则是实现 VCU 各种控制功能的关键，它根据车辆的运作时的状态和驾驶员的操作意图，制定相应的控制策略。例如，在加速过程中，应用层程序会根据加速踏板的开度和车辆的当前速度，计算出合适的电机转矩指令，并通过 CAN 总线发送给电机控制器，实现车辆的平稳加速 。同时，应用层程序还负责能量管理、故障诊断等重要功能，确保车辆在各种工况下都能安全、高效地运行。

  VCU 在不同的工作模式下，有着各自独特的运行逻辑和任务，就像一位全能的运动员，在不同的比赛项目中展现出不同的技能 。

  VCU的工作模式主要有：自检模式、启动模式、起步模式、行驶模式、制动模式、停车模式、故障模式和充电模式。

  VCU 就像是拥有 “读心术” 一般，能够精准解读驾驶员的意图。它通过采集油门踏板、刹车踏板、档位等信号，进行快速而精准的分析，从而判断驾驶员是想要加速、减速还是转向 。比如，当驾驶员缓缓踩下油门踏板时，VCU 会立刻捕捉到这一信号，根据踏板的开度和变化率，计算出驾驶员期望的加速程度，然后向电机控制器发送指令，控制电机输出合适的转矩，实现车辆的平稳加速 。

  在整车能量管理方面，VCU 堪称一位精打细算的 “小能手” 。它时刻关注着电池的状态，优化电池能量分配，确保每一份电能都能得到最合理的利用。

  制动能量回收是 VCU 的又一能量管理 “法宝”。当车辆制动时，VCU 会控制电机转换为发电机模式，将车辆的动能转化为电能并储存回电池中。这一过程不仅实现了能量的回收再利用，还减少了制动系统的磨损，可谓一举两得 。在日常驾驶中，频繁的制动会使车辆的动能白白浪费，但有了 VCU 的制动能量回收功能，这些能量就能被巧妙地收集起来，为车辆的下一次行驶提供动力支持 。

  VCU 还是一位尽责的 “医生”，实时监测着车辆的健康状态。它通过种种传感器和 CAN 总线，收集车辆各个系统的运行数据，包括电机的转速、温度，电池的电压、电流、SOC（荷电状态）等信息 。一经发现某个参数异常，VCU 就会迅速进行故障诊断，判断故障的类型和严重程度，并采取对应的措施 。

  当检测到电池过热时，VCU 会立即启动电池冷却系统，降低电池温度，防止电池因过热而损坏；假如发现电机发生故障，VCU 会限制电机的输出功率，甚至切断电机的电源，以保护车辆和人员的安全 。同时，VCU 还会将故障信息通过仪表显示或故障灯的形式告知驾驶员，提醒驾驶员及时做维修 。在新能源汽车的日常使用中，VCU 的这些故障诊断和安全保护机制，为车辆的可靠运行提供了坚实的保障 。

  随着新能源汽车朝着智能化、网联化的方向快速的提升，VCU 也面临着诸多严峻的挑战 。

  在智能化浪潮下，汽车的智能驾驶辅助系统（ADAS）功能日益丰富，从简单的自适应巡航到复杂的自动泊车、车道保持等功能不断涌现。这就要求 VCU 具备更强大的数据处理能力和运算速度，以应对大量传感器数据的快速处理和复杂算法的高效运行 。

  同时，汽车网联化的发展使得车辆与外界的信息交互愈发频繁，车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）、车与人（V2P）之间的通信需求持续不断的增加 。这对 VCU 的通信能力提出了更高的要求，需要其具备更高的通信速度和更稳定的通信连接，以确保信息的实时、准确传输 。但目前的 CAN 总线通信速度相对有限，难以满足未来高速、大容量数据传输的需求，如车辆在进行远程软件升级（OTA）时，可能会因为通信速度慢而导致升级时间过长，甚至会出现升级失败的情况 。

  另外，安全性和可靠性始终是 VCU 设计中不容忽视的主要的因素 。新能源汽车涉及高压电系统，一旦 VCU 发生故障，可能会引发严重的安全事故，威胁驾乘人员的生命安全。随着汽车功能的持续不断的增加，VCU 的软件代码量也在大幅度增长，这使得软件的复杂性和出错的概率相应增加。如何在保证功能实现的同时，确保 VCU 的软件具备高度的稳定性和可靠性，是当前亟待解决的问题。

  VCU 作为新能源汽车的 “大脑”，从诞生之初就肩负着推动汽车行业变革的使命。它不仅让新能源汽车拥有了更高效的动力控制和能量管理，还为汽车的智能化和网联化发展奠定了基础 。未来，随技术的不断突破，VCU 将在新能源汽车领域发挥更为关键的作用，推动行业朝着更加智能、高效、安全的方向发展 。

  VCU的工作模式主要有：自检模式、启动模式、起步模式、行驶模式、制动模式、停车模式、故障模式和充电模式。

  VCU 就像是拥有 “读心术” 一般，能够精准解读驾驶员的意图。它通过采集油门踏板、刹车踏板、档位等信号，进行快速而精准的分析，从而判断驾驶员是想要加速、减速还是转向 。比如，当驾驶员缓缓踩下油门踏板时，VCU 会立刻捕捉到这一信号，根据踏板的开度和变化率，计算出驾驶员期望的加速程度，然后向电机控制器发送指令，控制电机输出合适的转矩，实现车辆的平稳加速 。

  在整车能量管理方面，VCU 堪称一位精打细算的 “小能手” 。它时刻关注着电池的状态，优化电池能量分配，确保每一份电能都能得到最合理的利用。

  制动能量回收是 VCU 的又一能量管理 “法宝”。当车辆制动时，VCU 会控制电机转换为发电机模式，将车辆的动能转化为电能并储存回电池中。这一过程不仅实现了能量的回收再利用，还减少了制动系统的磨损，可谓一举两得 。在日常驾驶中，频繁的制动会使车辆的动能白白浪费，但有了 VCU 的制动能量回收功能，这些能量就能被巧妙地收集起来，为车辆的下一次行驶提供动力支持 。

  VCU 还是一位尽责的 “医生”，实时监测着车辆的健康状态。它通过种种传感器和 CAN 总线，收集车辆各个系统的运行数据，包括电机的转速、温度，电池的电压、电流、SOC（荷电状态）等信息 。一经发现某个参数异常，VCU 就会迅速进行故障诊断，判断故障的类型和严重程度，并采取对应的措施 。

  当检测到电池过热时，VCU 会立即启动电池冷却系统，降低电池温度，防止电池因过热而损坏；假如发现电机发生故障，VCU 会限制电机的输出功率，甚至切断电机的电源，以保护车辆和人员的安全 。同时，VCU 还会将故障信息通过仪表显示或故障灯的形式告知驾驶员，提醒驾驶员及时做维修 。在新能源汽车的日常使用中，VCU 的这些故障诊断和安全保护机制，为车辆的可靠运行提供了坚实的保障 。

  随着新能源汽车朝着智能化、网联化的方向快速的提升，VCU 也面临着诸多严峻的挑战 。

  在智能化浪潮下，汽车的智能驾驶辅助系统（ADAS）功能日益丰富，从简单的自适应巡航到复杂的自动泊车、车道保持等功能不断涌现。这就要求 VCU 具备更强大的数据处理能力和运算速度，以应对大量传感器数据的快速处理和复杂算法的高效运行 。

  同时，汽车网联化的发展使得车辆与外界的信息交互愈发频繁，车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）、车与人（V2P）之间的通信需求持续不断的增加 。这对 VCU 的通信能力提出了更高的要求，需要其具备更高的通信速度和更稳定的通信连接，以确保信息的实时、准确传输 。但目前的 CAN 总线通信速度相对有限，难以满足未来高速、大容量数据传输的需求，如车辆在进行远程软件升级（OTA）时，可能会因为通信速度慢而导致升级时间过长，甚至会出现升级失败的情况 。

  另外，安全性和可靠性始终是 VCU 设计中不容忽视的主要的因素 。新能源汽车涉及高压电系统，一旦 VCU 发生故障，可能会引发严重的安全事故，威胁驾乘人员的生命安全。随着汽车功能的持续不断的增加，VCU 的软件代码量也在大幅度增长，这使得软件的复杂性和出错的概率相应增加。如何在保证功能实现的同时，确保 VCU 的软件具备高度的稳定性和可靠性，是当前亟待解决的问题。

  VCU 作为新能源汽车的 “大脑”，从诞生之初就肩负着推动汽车行业变革的使命。它不仅让新能源汽车拥有了更高效的动力控制和能量管理，还为汽车的智能化和网联化发展奠定了基础 。未来，随技术的不断突破，VCU 将在新能源汽车领域发挥更为关键的作用，推动行业朝着更加智能、高效、安全的方向发展 。