本文淺談純電動汽車中的大三電。即整車控制器（VCU），電池管理系統（BMS）和電機控制器（MCU）的通用的功能和技術點。本文分四個要點闡述。

　　1.   大三電？小三電？

　　2.    VCU技術要點

　　3.    BMS技術要點

　　4.   MCU技術要點。

　　1.   大三電？小三電？

　　純電動車中的大三電一般指的是動力系統部分的控制器。純電動車的動力來源于動力電池，通俗點說，控制系統如下圖所示：

　　即將動力電池中的電，用來驅動圖中的驅動電機。當然，為了延長續航里程，需要盡可能將電池中的電傳輸給電機，提升效率。

　　盡管直流電機是可以直接使用直流電控制，但相比于交流電機，直流電機輸出效率比較低，而且因為有機械摩擦的問題，可靠性和穩定性都不如交流電機。所以一般驅動電機都選用交流電機。這就需要直流轉交流的控制器，即圖中的MCU（motor controlunit，電機控制單元）。它的作用就是接收加速減速急停等命令以后，控制電機，從而穩定和及時的響應。這就是MCU最主要的工作職責。

　　顧名思義，BMS（batterymanagement unit，電池管理單元）的作用就是管理電池的能量。包括電池的充電和放電，以及緊急狀態下的斷電操作。圍繞著電池狀態需要通過復雜的電路和算法，準確計算電池中的能量是多少，告訴駕駛員車還能跑多遠，以及電池健康狀況（有多少的損耗，是否需要更換）等。同時，在緊急狀態（撞車，熱失控等）下，一定要將動力電及時斷開，避免造成更嚴重的影響。

　　而VCU（VehicleControl Unit，整車控制器），其主要職責是，處理各種有其他控制器和傳感器發過來的信號，根據當前車的狀況去做出相應的判斷。舉個例子，油門踏板加速信號，剎車信號等都是將原始信號告訴它，它來知道是要多快的加速還是要多快的減速?？梢哉f他是動力系統的大腦，因而也非常重要。

　　上文就是大三電的簡單介紹，這三個單元是直接控制動力的，故稱為大三電。

　　簡單介紹一下小三電：DC/DC轉換器，車載充電機（OBC）和高壓配電盒，obc的主要功能就是將220V的電充電池中，DC/DC轉換器和高壓配電盒（PDU），都是將電能進行有效合理的分配的用途，這些是比較重要的部分，稱之為小三電。

　　2.    VCU技術要點

　　作為整車控制器，VCU主要就是接受從整車其他地方傳過來的信號，經過邏輯處理以后，做出一些驅動信號的執行，以及與其他電子控制器的通信。

　　其承擔的角色決定了它有如下特點：

　?。?）模擬量和數字量的準確采集，考慮到很多信號來自于各種不同的電子控制單元，數量非常多，各自的電氣屬性也不一致。電路設計時需要逐一分析。

　?。?）驅動信號的正確產生。一般說來，VCU的驅動信號電流都不會很大，也就安培級別的。電路設計時需要考慮不同負載的工況。

　?。?）通信。汽車電子中的對外傳輸，考慮到線束較長和穩定通信，常采用CAN，LIN，SENT通信方式。不同通信之間有區別，即使是同一種通信（例如CAN通信），設計時也需要關注其技術需求。

　?。?）診斷。這是VCU非常重要的一環。它要能判斷輸入的信號有沒有問題，能知道自己發出的驅動信號有沒有問題。最關鍵的，不僅要保證正常通信時報文能準確有效的發送和接收，而且遇到特殊情況不能亂對外發送通信報文。

　?。?）現在的電動車賣的不是很好，一個最直接的原因就是成本比較高。所以現在每個控制器的成本要求都比較嚴苛，VCU更是如此，可以看到這個基本都是弱電信號。對它的成本要求非常高。這也是考驗硬件工程師技術能力很重要的一環。

　　3.    BMS技術要點

　　BMS主要是負責動力電池管理。這樣解釋比較難懂，通俗點說估計就明白了。

　　如今純電動車容易被人關注的兩個點，這兩點都和BMS強相關。

　　（1）電動車能否準確計算剩余電量能跑多遠。電動車不像燃油車，加油就能跑，純電動車一旦沒電就趴窩了，一點辦法都沒有，這個準確性一直是老百姓關注的，這電量的負責者就是BMS。

　?。?）電動車的電池熱失控起火問題。這個自然主要是電池相關的問題，BMS如何盡可能的提前預警和預防熱失控，很關鍵。

　　當然，BMS功能遠不止這些，還有如下：

　?。?）電池的充電和放電管理，要準確和充電進行數據交互，管理電池的充電與放電，避免過充和過放，這些都是大大影響電池壽命的。

　?。?）電池的電量，健康情況等的處理，這是BMS最核心的業務。其算法非常多，網上也有大段的材料介紹這個，這里就不多提及了

　　（3）緊急狀況下的處理。這里緊急情況就比較多了，比如電機控制器失控了，這時候BMS就要將動力電掐斷。

　　作為能量管理單元，軟件算法自然最關鍵，但為了準確的計算剩余電量等信息，BMS會要求其硬件的高精度，穩定性和一致性，以提升估算的精度。

　　4.    MCU技術要點

　　它是電機控制器，即動力輸出。通俗點說，就是你要加速他讓電機轉得快一些，要剎車他能讓電機轉的慢一點。

　　所以，他有如下特點：

　?。?）響應快，這個很容易理解，但其實不好做，因為工況比較復雜。舉一個簡單的例子就能感覺到。同樣是加速，有的發生在平地，有的發生在上坡，有的發生在下坡。平地和上坡都還好，因為是克服阻力。但是發生在下坡時就比較尷尬了，因為有個重力分量，不僅有控制器給電機施加力量，也有地球媽媽在拉著它。有時候坡度較大，如果控制不好，會有比較強的頓挫感，這在駕駛時就比較嚇人了。所以電機控制器的算法是比較難的，要平穩，低調才行。

　?。?）穩定可靠。這個也好理解，但是做起來也很頭疼，因為這里都是大功率，電流電壓什么的很容易來一個尖峰之類的，還有發熱對器件的影響，這些都需要認真考慮。要保證MCU穩定運行。

　?。?）緊急情況。這個分幾種，一種是車輛遇到緊急情況，電機做出及時的響應，這里因為是動力，響應一定要及時；第二種就是內部故障，比如某個大功率器件出現了問題，這個MCU本身就是工作不正常了，也要及時作出響應。

　?。?）架構和成本。為了降本，電機控制器需要做一些簡化，這就要從整車角度去考慮了，有時候會將電機和MCU做成一體的，這樣可以有效節省空間和降低成本，同時在硬件設計和軟件設計時要坐下來一塊討論討論整體架構，才能最初最合適的設計出來。

　　總結

　　上述就是大三電的基本介紹，為了實現科普效果，盡可能不用專業術語，希望能達到讀著能看懂并有個直觀認知。系能源車（混合動力，純電動）是我們想在汽車工業領域實現彎道超車的重要策略，也希望更多的小伙伴愿意加入我們，腳踏實地為中國汽車電子貢獻自己一份小小的力量，