1 动力总成系统的基本认识
随着近几年新能源汽车的迅猛发展，800V，48V和12V锂电池都是先进技术发展与产品竞争力的代表点，自然成了新车销售的关键宣传点。基于这样的背景，我想介绍这方面的知识对大家应该是很有意义的，了解它们是什么，为什么需要？对我有什么好处。同时，作为从业者，感受到了快速的技术变革，本着与时俱进的想法，了解这些内容也是提升行业的认识，有更好的视野去看待自己正在做的事情。
以电压为出发点，介绍了新能源汽车的低压系统和高压系统，包括：
常规电器：比如如灯光、仪表盘、音响系统和雨刷等。 控制器：比如整车控制器、电池管理系统和电机控制器等。 辅助设备：比如低电压的电子设备和传感器。
source: Electric Vehicle Technology Certification Course
对于动力总成系统的开发，这是一个非常庞大的话题。根据个人经验和切身体会，侧重分享了功能开发方面的内容，分享的核心点是功能开发可以做什么，以及可以怎么做。当然我们也可以通过一个典型的动力总成功能开发岗位的招聘要求来了解，如下所示：
不难发现：首先需要对于动力总成系统具备一定的认识；然后职责本身-功能控制策略开发与测试验证，对于功能开发的关键点有：功能设计（竞品对标与发展趋势）与功能开发（控制策略，通信总线，网络管理，故障诊断和法规标准）；对于功能验证的关键点有：HIL台架测试与整车测试。因此，围绕这两点分享个人的一些想法：
总结起来就是想构建其功能开发的两个闭环：
开发的闭环，要准确定义好一个功能，包括其应用场景，实现方案和具体的控制策略等，并且不断积累整车的通讯拓扑及其通讯细节，以及功能的故障处理，以此修炼成一个内功深厚的Function Owner。
测试的闭环，通过HIL台架系统和整车验证功能是否达到预期，同时可以在虚拟仿真平台来构建动力总成的物理模型和功能软件，以此形成一个虚拟的动力总成仿真系统，逐步具备从最初的功能控制策略仿真验证到最终的与HIL台架系统相当的功能测试验证，也就是从真实的测试环境，过渡到虚实结合的测试环境，到最终虚拟的测试环境。
整车控制器（VCU）：负责整车的能量分配管理，包括扭矩管理、电机电池协调管理、充电管理以及故障诊断等。 电机控制器（MCU）：专门控制电动机的运行，根据VCU的指令调节电机的转速和扭矩，实现车辆的加速、减速和制动能量回收。 电池管理系统（BMS）：监控电池包的充放电状态、温度、电压和健康状况，确保电池安全工作，延长电池寿命，以及电池的均衡管理，防止单体电池过充或过放。 车载充电机（OBC）：负责将外部交流电源转换为直流电，为电池充电，以及将电池的直流电转换为交流电，为车内外的用电器件供电。 DC-DC转换器：将高压电池的直流电转换为12V或24V的低压直流电，供车辆的低压系统使用，比如灯光、音响和ECU等。 热管理系统控制器：负责车辆的热管理，包括电池、电机和乘员舱的温度控制等，当然有些集成在VCU，有些作为单独的控制器。 智能升压/升流模块：用于调整充电策略，适应不同电压等级的充电网络，比如400V升800V。
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有些控制器具体做什么的，从其名字就可以知道，所谓见文知意。有些可能不知道，比如VCU，其作为动力系统的核心，功能广泛，比如VCU功能包括以下这些方面：
行驶控制：解析驾驶员意图，通过加速踏板和制动踏板信号，控制电机输出适当的驱动力或再生制动力，确保车辆按照驾驶者的意图行驶；实现车辆的启动、加速、减速、停止等基本行驶功能，并根据路况和环境条件调整动力输出。 能量管理：负责电池的SOC管理，优化电池使用，延长续航里程；在电池电量较低时，限制高能耗附件的功率，如空调系统，以增加行驶距离；协调制动能量回收，当车辆制动时，控制电机进入发电模式，将部分动能转换为电能回充到电池中。 附件管理：控制DC-DC转换器、车载充电机、水泵、空调压缩机等，确保这些附件在适当的时候工作，并根据车辆状态进行功率调节；管理车辆热管理系统，如控制冷却液泵和风扇，以维持电池和电机的最佳工作温度。 网络管理：作为CAN总线网络中的核心节点，负责与其他控制器（如电机控制器、电池管理系统）通信，收集信息并发送控制指令；实现整车各子系统的协调工作，确保信息的高效传输和处理。 故障诊断与处理：监控整车状态，诊断系统故障，记录故障代码，并根据预设策略采取降级操作或安全停机措施；提供故障信息给驾驶员或维修人员，便于快速定位问题。 上下电控制：管理车辆的启动和关闭过程，包括高压系统的预充、继电器控制等，确保安全有序的电源管理； 综合仪表接口：与车辆的仪表盘通信，显示车辆状态信息，如电量、速度、行驶模式等，为驾驶员提供实时反馈。 安全控制：实施安全策略，如在紧急情况下切断高压电源，保护乘客和车辆安全。
source：纯电动汽车VCU标定与应用_vcu实现can标定
sensorless功能设计：sensorless是指在无速度传感器条件下实现电机高性能控制。一般是通过激励注入，通过自适应全阶或降阶观测器,滑模观测器,卡尔曼滤波器等求解电角度。这个功能设计要兼顾电流环带宽，防止整车端极端工况导致电流环发散，所以算法设计和标定都需要一定的工作量。 电流环：电流环是整个电驱控制的核心，电流环要有极佳的解耦性能，在数字采样延时基础上，anti-windup能力强。在功能安全设计中，对过流或过压有故障诊断。在调制方面，要保证扭矩纹波小，扭矩精度准确，满足自动控制中稳/准/快的要求。死区补偿、谐波抑制等功能也要在电流环中设计和标定测试。 弱磁控制：弱磁控制设计在恒功率高转速区域，对于弱磁一般通过实际标定实现。 热、电、机、磁是电机核心的四个方向。在电控外围领域，一般会对控制模块进行结温估算，对电机进行温度估算（与NTC采样温度不同）。比如：
结温估算：结温是半导体设备中的最高温度，结温估算在设计算法的基础上，通过实验设计标定相关参数，防止功率器件损坏或降低寿命。 电机温度估算：对永磁同步机，电机温度估算确估算可以防止磁钢永久退磁，同时发挥电机使用潜能，增加电机峰值转矩持续时间，实现电机定子成本降低。一般是构建电机温度模型，然后针对电机系统在不同环境温度、不同工作状态下的使用需求，基于台架试验数据建立算法中温度特性数值模型。
以上就是对2024年在纯电动车动力总成系统方面的介绍，实质上分享这些内容的源点更多是从功能开发者（FO）的视角，分享了一些从这个角色中所获得的一些经验与体会。
在此感谢各位的关注与支持，同时也感谢为此提供弹药的朋友和同行。@汽车电控知识，@汽车基础与软件，@车载卡恩，@新能源汽车电控开发与测试，@汽车电子与软件和@汽车ECU开发 等等。
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