第一章 第一节 VCU的结构与工作原理（课件）-《电动汽车控制系统及检修》同步精品课堂（机工版）

《电动汽车控制系统及检修》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第一章 整车控制系统(VCU)及检修 第一节 VCU的结构与工作原理 知识目标 1.能够描述VCU的组成结构 2.能够描述VCU的工作原理 能力目标 1.能够检索资料并认识VCU控制原理图 情感目标 1.培养良好的职业道德和工匠精神 2.培养安全意识和团队协作精神 3.培养自我管理和自主学习能力 三维目标 第一节 VCU的结构与工作原理 导入情景 一、VCU 功能 VCU通过接收、处理驾驶人的驾驶操作指令，并向各个部件发送控制指令，使车辆按驾驶人的期望行驶;同时与电机控制系统(MCU)、DC-DC变换器、动力蓄电池管理系统(BMS)等进行通信;在系统运行过程中，VCU针对关键信号的输人判断车辆的状态，启动保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以关掉驱动电机及切断母线高压系统。 01 新知学习 如下图所示为 VCU控制结构图。它主要围绕VCU 展开，通过检测电子档位信号、加速踏板信号和制动踏板信号，通过数据总线控制驱动电机的正反转、转速和转矩，通过咸速输出转速和转矩，调整整车车速。 02 新知学习 如下图所示为整车控制架构图，从中可以看出，整个系统主要由动力控制系统、车身电控系统两大部分组成。动力控制系统主要田绕储能[BMS、车载充电机(OBC)]和耗能(MCU、DC - DC变変换器及控制系统、PTC加热器及控制系统、空调压缩机及控制系统)两大系统展开;车身电控系统主要围绕空调、制动、仪表、电子转向、车辆防盗、导航、座椅、天窗、安全气囊、电子稳定控制系统(ESC)、电子驻车(EPB)等系统展开。 02 新知学习 VCU根据车辆运行的不同情况，包括档位、车速、动力蓄电池荷电状态(SOC)、加速踏板位置传感器、制动开关、温度等参数来决定电机输出转矩、功率及旋转方向，同时根据辅助电气信号及充电状态信号来控制车辆运行，主要有以下几个功能: 1.驾驶人意图解析 主要是对驾驶人操作信号进行分析处理，也就是将驾驶人的加速踏板信号和制动踏板信号根据某种规则转化成电机的转矩需求命令。 当驾驶人踩下加速踏板或制动踏板时，驱动电机输出一定的驱动功率或再生制动功率。加速踏板开度越大，驱动电机的输出功率越大。因此，VCU要合理解析驾驶人操作，接收整车各系统的反馈信号，为驾驶人提供决策反馈，对整车各子系统发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。如下图所示为驾驶人操作车辆控制原理图。 02 新知学习 2.驱动控制 根据驾驶人对车辆的操纵输人(加速踏板、制动踏板以及选档开关)、车辆状态、道路及环境状况，经分析和处理，在动力蓄电池技术状态允许的前提下，向MCU发出相应的指令，控制电机的驱动转矩来驱动车辆，以满足驾驶人对车辆的动力性要求，同时根据车辆状态，向MCU发出相应指令，从而保证车辆的安全性、舒适性。 02 新知学习 3.制动能量回收控制 VCU根据加速踏板和制动踏板的开度、车辆行驶状态信号以及动力蓄电池的状态信号(如 SOC值)来判断某一时刻能否进行制动能量回收，在满足安全性能、制动性能以及驾驶人舒适性的前提下回收部分能量。 电动汽车以驱动电机作为驱动转矩的输出机构，驱动电机同样具有回馈制动的性能，此时驱动电机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量储存在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力蓄电池组。在这一过程中，VCU 根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力蓄电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回收，如果可以进行，VCU向 MCU发出指令，回收部分能量。如教材P3图1-4所示为电动汽车制动能量回收控制流程图。回收过程包括滑行和制动过程中的驱动电机制动转矩控制。 02 新知学习 (1)制动能量回收过程 制动能量回收可以分为两个阶段: 阶段一:是在车辆行驶过程中驾驶人松开加速踏板但没有跺下制动踏板这段时间， 阶段二:是在驾驶人踩下制动踏板后开始的这段时间。 (2)制动能量回收原则 在车辆制动能量回收过程中应遵循以下原则: 1)制动能量回收不应干预ABS(防抱死制动系统)的工作。 2) ABS进行制动力调节时，制动能量回收不工作。 3)当ABS报警时，制动能量回收不工作。 4)当驱动电机驱动系统有故障时，制动能量回收不工作。 02 新知学习 4.整车能量优化管理 通过对电动汽车的电机驱动系统、BMS、传动系统以及其他车载能源动力系统(如空调、电动泵等)的协调和管理，提高整车能量利用效率，延长续驶里程。 5.充电过程控制 VCU与 BMS 共同完成充电过程中的充电功率控制，VCU 接收到充电信号后，会禁止高压系统上电，保证车辆在充电状态下处于行驶锁止状态，并根据动力蓄电池状态信号限制充电功率，保护动力蓄电池。 02 新知学习 连接