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　　如何設計能符合適用於不同電動車輛應用之整車控制器，是目前鑽研電動化車輛

開發之產、學、研等單位，積極投入研究的一大課題，車輛中心 (ARTC) 投入電動車

輛整車控制器發展已有多年，並累積相當多的開發經驗，茲介紹如下：

///////////////////////////////////////////

　　為因應不同電動化車種搭載使用，達到

泛用型之目的，首先針對各車種之系統架構

與訊號介面進行需求盤點，並考慮個訊號 I/

O 之使用及擴充裕度，進而選擇合適之晶

片。針對目前車上之動力系統、儲能系統與

電動附件系統，進行對應控制組件與訊號盤

點。圖 1 為純電動車之控制架構與訊號需

環保與空污已是現今各國政府亟待處理的重大議題，因此，電動車使用與推行又再度受到

重視並掀起話題，然而除了高單價與環境建構的問題外，最被廣泛討論的除了電池使用壽

命外，還有掌握車輛驅控、安全防護與診斷等功能的「整車控制器」。

車輛中心 研究發展處 /陳建安

加速VCU 人機介面

驅動器 雙速馬達 變速箱

變速箱控制

充電器

DC/DC

EMS

BMS

電池組(H)

電池組(L)

動力輪

空壓機

液壓泵

壓縮機

馬達

馬達

馬達

驅動器

驅動器

驅動器

煞車

轉向

空調

低壓輔助系統

高壓輔助系統

動力驅動系統

燈光 音響 車窗 ...

減速

檔位 CAN (J1939)

▲圖 1. 電動車系統架構圖

系統架構、訊號介面與零件選用

求，分析不同組件與控制功能需求，由系統

展開到組件與 VCU( 整車控制器 ) 間之介

面。一般而言，VCU 除了基本之車身控制訊

號與輸出命令為類比或數位訊號外，大都以

CAN BUS 為通訊介面，但部分特殊車輛上

未具備 CAN BUS 網路者，仍需依各組件 I/

O 特性進行 VCU 設計，綜合以上考量，目

前 ARTC 已開發完成一通用型 VCU，相關

規格如下表：

通用型電動車整車控制器開發介紹

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　　通用型控制器適合各類型電動車輛之使

用，因應不同之控制功能需求，將各控制功

能予以模組化，依需求進行增減，並與失效

防護及整車流程進行整合。目前 ARTC 之

VCU 開發，係採用Ｖ模型之開發流程，並採

用 Model Based 之程式開發，從需求設計

起始，針對需求功能進行設計，其次進行驗

證與功能確認，透過此開發流程之執行，與

Model Based 功能模組化之設計，對於各類

型之車種需求，僅透過短時間之控制調適，即

可裝車與調校，加速了專案開發時程，圖 2 為

ARTC 通用型電動車整車控制器開發流程。

▼通用型 VCU 規格表

項目 規格

控制晶片 Infineon (16-bit)

輸入電壓 9~32V ( 電源具備監控與異常警示管理 )

操作溫度 -40 ~ 85° C

通訊介面 CAN 2.0A/B、RS-232/485

I/O 介面數量

( 具備診斷功能、

高 / 低壓側訊號

隔離設計 )

共地型介面 隔離型介面

Analog In x 14 Analog In x 16

Digital In x 16 Digital In x 16

Frequency In x 4 Analog Out x 8

Analog Out x 4 SW Out x 20

Digital & PWM Out x 4 Digital & PWM Out x 4

Low Side Driver x 6 Low Side Driver x 2

RS-232 x 1 RS-232 x 1

RS-485 x 1 RS-485 x 1

CAN bus x 2 CAN bus x 2

功能模組化設計，V-Model 開發流程

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功能邏輯流程設計

模塊C code轉檔

功能邏輯與

流程設計

功能需求展開

控制架構

與關聯設計

系統

整合設計

單元測試

軟硬體

整合測試

實車測試

Model-baseddesign platform

確認與驗證

需求清單

單元測試

功能展開

功能邏輯流程開發

與模型建立

整車整合流程設計

與功能模塊

Dave I/O設定 &

Tasking 程式整合

▲圖 2. 通用型電動車整車控制器開發流程

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46▲圖 3. ARTC 電動車整車控制器搭載實績

　　目前 ARTC 之通用型整車控制器已成功

搭載至小型車輛、電動清運車與電動巴士如圖

3，足以因應各類型車輛系統 I/O 需求，並預

留備用 I/O pin 腳，並開發性能調校之人機介

面，透過控制參數設定可輕易實現各項控制功

能。ARTC 開發之整車控制器已累積相當多

運行時機與數據，目前已具備動力控制、安全

防護、次系統狀態監控、通訊管理與故障診斷

等功能，達成通用型整車控制器設計目標。

VCU I

VCU技術應用

代步車

機車

轎車 沙灘車

巴士 清運車

可應用於

各類型電動車輛

高爾夫球車

VCU II

VCU III

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各車型實車搭載，驗證控制器效能

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　　目前 ARTC 所完成通用型整車控制器如

圖 5，除適用大範圍電源操作外，並具備動力

控制、安全防護、具電路保護與自我診斷功

能，已實車搭載於小客車、電動垃圾清運車

與電動巴士等電動化車輛，完成各項功能整

合驗證，相關經驗成果可提供國內業者參考

與技術服務。

概念階段

產品開發階段

生產、運行階段

項目定義 安全生命週期初始化

ISO 26262-3

生產規劃

ISO 26262-7

操作規劃

ISO 26262-7

ISO 26262-3

產品開發-硬體層級

ISO 26262-3

產品開發-軟體層級

ISO 26262-6

產品開發-系統層級

ISO 26262-4

危害分析與風險評估

ISO 26262-3

操作、服務與退役

ISO 26262-7

功能安全概念

ISO 26262-3

生產核可生產

ISO 26262-7

▲圖 4. ISO 26262 之安全生命週期模型

　　ARTC 針對電動汽車整車控制器進行了

工作電源測試、短路測試、環境測試、電池

相容測試與 CAN 通訊電氣測試，以針對硬體

性能及可靠度進行測試及評價。其次為因應

功能安全議題，目前亦引入 ISO 26262 之設

計準則，進行危害分析與風險評估 (Hazard

analysis and risk assessment)、安全目標

/////////////////////////////////////////// (Safety Goals)、功能安全需求 (Functional

Safety Requirements)、 技 術 安 全 需 求

(Technical Safety Requirements) 與 硬 體

與軟體需求 (Hardware & Software Safety

Requirements )，以確保整車控制器之功能

安全及安全無虞，並保護駕駛與乘客之安全，

其相關 ISO 26262 之安全生命週期模型，如

圖 4 所示。

▲圖 5. 通用型電動車整車控制器

安全第一，符合相關測試基準，配合需求發展