一、概述

VCU（Vehicle Control Unit，整車控制器）能量回收功能是新能源汽車（如純電動汽車和混合動力汽車）中非常重要的一個環節。它主要是在車輛減速或制動過程中，將車輛的部分動能轉化為電能，并存儲在電池中，從而提高車輛的能量利用效率。能量回收的本質是根據整車狀態計算出能量回收扭矩(TER，TorqueEnergyRecovery并進行輸出，可分為能量回收使能(EnergyRecycleEnable)、能量回收扭矩請求(EnergyRecycleTorqueRequest)和能量回收扭矩限制(EnergyRecycleTorqueLimit)三個子模塊。

能量回收使能模塊是指 VCU 根據整車上電狀態、車速、擋位、電池 SOC 值、ABS 狀態、加速踏板狀態和剎車狀態等來判斷是否進行能量回收;能量回收扭矩請求模塊是指 VCU確定進行能量回收后，根據能量回收等級、能量回收模式、當前車速和擋位計算出的能量回收扭矩值;能量回收扭矩限制模塊主要從 DCDC 和電池所允許的最大充電功率、電機特性兩個方面對能量回收扭矩進行限制。

二、術語及縮寫

三、功能要求

VCU 能量回收功能規范的功能要求通常包括以下幾個方面：能量回收策略制定與執行、能量回收效率優化、系統協同與安全保障

1）能量回收策略制定與執行

滑行能量回收：當駕駛員松開加速踏板，車輛進入滑行狀態時，VCU 應能根據車速、電池 SOC（State of Charge，荷電狀態）等條件判斷是否開啟能量回收。例如，在較高車速下（如大于 30km/h），如果電池 SOC 低于設定閾值（如 80%），則開啟一定強度的滑行能量回收。回收強度可以根據車輛的設計和駕駛模式的不同而有所變化，一般可以通過調整電機的發電扭矩來實現不同程度的能量回收。

制動能量回收：在車輛制動過程中，VCU 需要協調制動系統和驅動電機，實現制動能量回收。它要區分機械制動和電制動的比例，這通常通過制動踏板傳感器來獲取制動意圖。例如，在輕踩制動踏板時，優先使用電制動進行能量回收；當制動踏板行程較大，需要更大的制動力時，機械制動和電制動同時工作，并且隨著制動強度的增加，機械制動的比例逐漸增大，電制動的比例相應減小，以保證車輛的制動安全。

2）能量回收效率優化

VCU 應確保能量回收系統具有較高的回收效率。這涉及到電機的發電效率、傳動系統的能量傳遞效率以及電池的充電效率等多個環節。例如，電機在發電過程中會有能量損耗，一般高效的電機發電效率能達到 80% - 90% 左右。VCU 需要通過優化控制策略，如調整電機的轉速 - 扭矩工作點，使電機工作在高效發電區域，從而提高整體的能量回收效率。同時，傳動系統的設計也很關鍵，低摩擦的傳動部件有助于減少能量損失。

3）系統協同與安全保障

與動力系統協調：VCU 要與驅動電機緊密配合。在能量回收過程中，驅動電機從驅動狀態切換到發電狀態，VCU 需要準確控制電機的扭矩反轉時間和大小。例如，在從加速狀態突然轉換到滑行能量回收狀態時，VCU 要確保電機扭矩的平穩過渡，避免車輛出現頓挫感。同時，對于混合動力汽車，還需要協調發動機和電機之間的工作模式，當發動機工作時，也要考慮如何合理地利用電機進行能量回收。

與電池管理系統協調：能量回收的電能要存儲到電池中，VCU 需要和電池管理系統（BMS）通信。BMS 負責監控電池的狀態，如電池溫度、SOC 等。VCU 在進行能量回收時，要根據 BMS 提供的信息，判斷電池是否能夠接收回收的電能。例如，如果電池溫度過高（如超過 45℃）或者 SOC 已經接近滿電狀態（如大于 95%），VCU 應該減少或停止能量回收，以保護電池的安全和壽命。

四、系統組成

硬線信號

總線信號

部件功能說明

4.1能量回收功能

4.11滑行能量回收

接口信號

1）輸入量

2）輸出量

3）標定量

滑行扭矩控制

滑行能量回收扭矩根據車速查表獲得，在不同車輛模式下，需查不同的 Map以保障不同的動力性和經濟性需求。為保證駕駛平順性，低車速時回收扭矩較小，隨車速增大回收扭矩逐漸增大，車速達到一定值后，滑行能量回收扭矩不再增大（滑行能量回收 Map 中體現）。

4.12制動能量回收

接口信號

1）輸入量：

2）輸出量：

3）標定量：

4.2matlab搭建模型

根據功能規范我們在Simulink中搭建模型

能量回收觸發條件模型：

能量回收限制模塊模型：

能量回收計算模塊模型：

來源：新能源汽車電控開發與測試