新能源汽車技術分類及三大關鍵技術詳解

表2為世界主流VCU供應商的技術參數，代表著VCU的發展動態。

表2 VCU技術參數

3.2MCU

MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元，通過接收VCU的車輛行駛控制指令，控制電動機輸出指定的扭矩和轉速，驅動車輛行駛。實現把動力電池的直流電能轉換為所需的高壓交流電、并驅動電機本體輸出機械能。同時，MCU具有電機系統故障診斷保護和存儲功能。

MCU由外殼及冷卻系統、功率電子單元、控制電路、底層軟件和控制算法軟件組成，具體結構如圖4所示。

圖4 MCU組成

MCU硬件電路采用模塊化、平臺化設計理念(核心模塊與VCU同平臺)，功率驅動部分采用多重診斷保護功能電路設計，功率回路部分采用汽車級IGBT模塊并聯技術、定制母線電容和集成母排設計;結構部分采用高防護等級、集成一體化液冷設計。

與VCU類似，MCU底層軟件以AUTOSAR開放式系統架構為標準，達到ECU開發共同平臺的發展目標，模塊化軟件組件以軟件復用為目標。

應用層軟件按照功能設計一般可分為四個模塊：狀態控制、矢量算法、需求轉矩計算和診斷模塊。其中，矢量算法模塊分為MTPA控制和弱磁控制。

MCU關鍵技術方案包括：基于32位高性能雙核主處理器;汽車級并聯IGBT技術，定制薄膜母線電容及集成化功率回路設計，基于AutoSAR架構平臺軟件及先進SVPWM PMSM控制算法;高防護等級殼體及集成一體化水冷散熱設計。

表3為世界主流 MCU硬件供應商的技術參數，代表著MCU的發展動態。

表3 MCU技術參數

3.3電池包和BMS

電池包是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅動電能，它主要通過金屬材質的殼體包絡構成電池包主體。模塊化的結構設計實現了電芯的集成，通過熱管理設計與仿真優化電池包熱管理性能，電器部件及線束實現了控制系統對電池的安全保護及連接路徑;通過BMS實現對電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。

電池包組成如圖5所示，包括電芯、模塊、電氣系統、熱管理系統、箱體和BMS。BMS能夠提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。

圖5 電池包組成

BMS是電池包最關鍵的零部件，與VCU類似，核心部分由硬件電路、底層軟件和應用層軟件組成。但BMS硬件由主板(BCU)和從板(BMU)兩部分組成，從版安裝于模組內部，用于檢測單體電壓、電流和均衡控制;主板安裝位置比較靈活，用于繼電器控制、荷電狀態值(SOC)估計和電氣傷害保護等。

BMU硬件部分完成電池單體電壓和溫度測量，并通過高可靠性的數據傳輸通道與BCU 模塊進行指令及數據的雙向傳輸。BCU 可選用基于汽車功能安全架構的32 位微處理器完成總電壓采集、絕緣檢測、繼電器驅動及狀態監測等功能。

底層軟件架構符合AUTOSAR標準，模塊化開發容易實現擴展和移植，提高開發效率。

應用層軟件是BMS的控制核心，包括電池保護、電氣傷害保護、故障診斷管理、熱管理、繼電器控制、從板控制、均衡控制、SOC估計和通訊管理等模塊，應用層軟件架構如圖6所示。