新能源汽車整車控制器VCU市場分析（新能源汽車系列報告二）

本頭條號將陸續發布新能源汽車領域系列報告，敬請關注。

【導讀】相對於傳統汽車可採用逆向開發的模式，電動汽車由於各總成系統的緊密關聯性，要想開發出高品質和具有核心競爭力的電動汽車，產品設計必須採用正向開發模式。必須進行頂層設計，首先站在整車性能的全局角度，對整車進行全面系統的功能理解，制定能清晰定位產品功能及性能的整車電控系統解決方案，以VCU設計為主的系統設計，並通過充分依託VCU及整車控制系統整體解決方案，對包括BMS、MCU、ABS、PDU、BCM、TCU 等控制器在內的整體動力系統及各大執行總成系統進行選型設計。

電控是電動汽車三大核心零部件之一，包括整車控制器（VCU）、電機控制器（MCU）和電池管理系統（BMS）。電動汽車整車控制器（VCU，Vehicle Control Unit）是電動汽車（混合動力汽車、純電動汽車）動力系統的總成控制器，負責協調發動機、驅動電機、變速箱、動力電池等各部件的工作，具有提高車輛的動力性能、安全性能和經濟性等作用。

1、技術

VCU是實現整車控制決策的核心電子控制單元，在傳統汽車上需求很小。整車控制器的開發包括軟、硬體設計。核心軟體一般由整車廠研發，硬體和底層驅動軟體可選擇由汽車零部件廠商提供。

VCU採集電機控制系統信號、加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，根據駕駛員的駕駛意圖綜合分析並作出響應判斷後，監控下層的各部件控制器的動作，對汽車的正常行駛、電池能量的制動回饋、網路管理、故障診斷與處理、車輛狀態監控等功能起著關鍵作用。

圖表 1 整車控制器工作原理及結構圖

整車控制系統能夠實現對汽車動力、舒適度、安全性以及能耗等多方面進行調整優化，配合大數據讓電動汽車擁有更好的操作性和可靠性，具體來講整車控制器對電動汽車主要有以下功能：

1）數據交互管理：整車控制器要實時採集駕駛員的操作信息和其他各個部件的工作狀態信息，這是實現整車控制器其他功能的基礎和前提。該層接受CAN匯流排的信息，對直接饋入整車控制器的物理層進行採樣處理，並且通過CAB發送控制命令，通過I/O、D／A和PWM提供對顯示單元、繼電器等的驅動信號。

2）安全故障管理層：實車運行中，任何部件都可能產生差錯，從而可能導致器件損壞甚至危及車輛安全。電動汽車控制器要能對汽車各種可能的故障進行分析處理，這是保證汽車行駛安全的必備條件。對車輛而言，故障可能出現在任何地方，但對整車控制器而言，故障只體現在第一層中繼承的數據中。對繼承的數據進行分析判斷將是該層的主要工作之一。在檢測出錯誤后，該層會做出相應的處理，在保證車輛足夠安全的條件下，給各部件提供可使用的工作範圍，以便儘可能地滿足駕駛員的駕駛意圖。

3）駕駛員意圖層：駕駛員的所有與驅動駕駛相關的操作信號都直接進入整車控制器，整車控制器對採集的駕駛員操作信息進行正確的分析處理，計算出驅動系統的目標轉矩和車輛的需求功率來實現駕駛員的意圖。

4）能量流管理層：該層的主要工作是電動汽車控制器在多個能量源之間進行需求功率分配，這是提高燃料電池及電動汽車經濟性的必要途徑。

在整車控制技術方面，日本及歐美企業走在全球前列，國外大部分汽車企業在電動汽車領域積累充足，控制策略成熟度高，整車節油效果良好，控制器產品通過市場檢驗證實了其可靠性。

國內整車控制企業能夠完成整車控制器硬體結構設計，但由於我國晶元集成力量相對比較薄弱，製造能力較差，可靠性和穩定性仍有很大的提升空間。總體來講，我國整車控制器硬體水平與國外存在一定差距。大部分企業推出量產電動汽車產品時更傾向於選擇國外整車控制器硬體供應商。前幾年，控制器基礎硬體、開發工具等基本依賴進口。目前，隨著我國新能源汽車運行量逐漸增多，整車控制技術已完成了前期的積累階段，國內整車企業及汽車電子企業開始掌握核心技術，對相關硬體的進口依賴逐漸減少，產業化能力已得到較大地提升。

目前整車控制器的標準化已引起相關企業的關注。由全球汽車製造商、部件供應商及電子、半導體和軟體系統公司，聯合建立了汽車開放系統架構聯盟，形成了AUTOSAR（汽車開放系統架構）標準，簡化了開發流程並使ECU軟體具有復用性，是控制器開發的一個趨勢。

2、市場

整車控制系統技術含量高，具有較高的進入壁壘，國內汽車零部件企業、整車企業及科研機構也進行了技術積累及產業布局。我國在上世紀就有相關規劃及技術儲備，「863」計劃中我國整車控制器主要是以高校為依託進行研究，如清華大學、同濟大學、北京理工大學等，上世紀主要停留在技術探索和積累階段。目前已掌握了整車控制器的軟、硬體開發能力。產品功能較為完備，可以滿足電動汽車需求，目前已經大量應用到電動汽車產品上。

目前各主流廠家基本掌握整車控制器開發技術，但不同企業技術積累存在差異，水平參差不齊。一般大型品牌車企業均有自己的整車控制核心技術，同時也實現產品的更新換代，不斷提升性能滿足電動汽車的需求。

國內電動汽車企業在整車控制器研發及重視程度上也存在差異。一部分汽車主機廠商對電動汽車開發的理念和思路仍然停留在以傳統汽車開發為理解基礎，在電動汽車補貼的「誘惑」下，為了賺取的國家補貼，導致部分主機廠仍然採取各大總成模塊「快速」拼接的逆向開發模式，整車控制器技術的更新跟不上市場快速發展的需求。一部分整車企業重視核心技術的積累與掌握，與國外公司進行合作，吸收國外相關技術和經驗，增強自主開發能力。

從趨勢來看，隨著電動汽車市場逐漸繁榮與成熟，整車控制器市場格局也將出現分化。部分擁有核心技術的車企將自己研發生產整車控制器，而不具備研發實力的企業將不得不通過外購的形式解決。由此車企的將會因為核心零部件的差異存在明顯的梯隊競爭格局。

另一方面，動力電池、電控、整車企業之間的聯繫將越來越緊密，整車企業、動力電池企業對電控系統的滲透將越來越深。新能源汽車供應鏈企業之間加強協作是未來發展方向，整車控制器企業將與動力電池、電機、整車等企業協同發展，深入研究動力電池、電動汽車應用過程中的工作特性，在動力電池、動力系統和整車之間尋求最佳方案。整車控制系統將逐漸發展成為方案提供商，硬體部分將逐漸趨於專業化，由專門的汽車電子企業研發生產。

3、企業

從全球格局來看，各汽車電子零部件巨頭，如德爾福、大陸、博世集團都紛紛進行整車控制器研發和生產。部分汽車設計公司也為整車廠提供整車控制器技術方案，如AVL、FEV、RICARDO等，在電動汽車整車控制器領域也有不少成功的案例。

國內整車控制器生產企業主要分為以下幾類：整車廠、電機電控企業、汽車電子企業。作為電動汽車核心零部件，車企大多自己研發生產整車控制器及系統設計，國內諸如比亞迪、長安、上汽、宇通、金龍等企業均為自己配套，只有部分產品及零部件通過外購。電機電控企業也進入該領域，如大洋電機、方正電機、匯川技術等。

圖表 2 國內整車控制器第三方生產企業及車企配套

註：表中只統計部分整車控制器第三方生產企業，不包括整車、晶元等元器件企業。

資料來源：一覽眾諮詢

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