汽車電子控制單元剖析

來源：電控知識搬運工

1. 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)

發(fā)動機電子控制系統(tǒng)（EECS）通過對發(fā)動機點火、噴油、空氣與燃油的比率、排放廢氣等進(jìn)行電子控制，使發(fā)動機在最佳工況狀態(tài)下工作，以達(dá)到提高其整車性能、節(jié)約能源、降低廢氣排放的目的。

01電控點火裝置（ESA）

電控點火裝置由微處理機、傳感器及其接口、執(zhí)行器等構(gòu)成。該裝置根據(jù)傳感器測得的發(fā)動機參數(shù)進(jìn)行運算、判斷，然后進(jìn)行點火時刻的調(diào)節(jié)，可使發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣量等條件下，保證在最佳點火提前角下工作，使發(fā)動機輸出最大的功率和轉(zhuǎn)矩，降低油耗和排放，節(jié)約燃料，減少空氣污染。

02電控燃油噴射（EFI）

電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而逐漸取代了機械式或機電混合式燃油噴射系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動機工作時，該裝置根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編制的程序進(jìn)行運算后與內(nèi)存中預(yù)先存儲的最佳工況時的供油控制參數(shù)進(jìn)行比較和判斷，適時調(diào)整供油量，保證發(fā)動機始終在最佳狀態(tài)下工作，使其在輸出一定功率的條件下，發(fā)動機的綜合性能得到提高。

03廢氣再循環(huán)控制（EGR）

廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)是目前用于降低廢氣中NOx 排放的一種有效措施。其主要執(zhí)行元件是數(shù)控式EGR閥， 作用是獨立地對再循環(huán)到發(fā)動機的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。ECU 根據(jù)發(fā)動機的工況適時地調(diào)節(jié)參與再循環(huán)廢氣的循環(huán)率， 發(fā)動機在負(fù)荷下運轉(zhuǎn)時，EGR閥開啟， 將一部分排氣引入進(jìn)氣管與新混合氣混合后進(jìn)入氣缸燃燒，從而實現(xiàn)再循環(huán)，并對送入進(jìn)氣系統(tǒng)的排氣進(jìn)行最佳控制， 從而抑制有害氣體NOx的生成，降低其在廢氣中的排出量。但過量的廢氣參與再循環(huán)， 將會影響混合氣的點火性能，從而影響發(fā)動機的動力性，特別是在發(fā)動機怠速、低速、小負(fù)荷及冷機時，再循環(huán)的廢氣會明顯地影響發(fā)動機性能。

04怠速控制（ISC）

怠速控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)空氣通道面積以控制進(jìn)氣流量的方法來實現(xiàn)的，主要執(zhí)行元件是怠速控制閥（ISC）。ECU 根據(jù)從各傳感器的輸入信號所確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根據(jù)比較得出的差值，確定相當(dāng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制量，去驅(qū)動控制空氣量的執(zhí)行機構(gòu)，使怠速轉(zhuǎn)速保持在最佳狀態(tài)附近。

除以上控制裝置外，發(fā)動機部分利用的電子技術(shù)還有：節(jié)氣門正時、二次空氣噴射、發(fā)動機增壓、油氣蒸發(fā)、燃燒室的容積、壓縮比等方面，并已在部分車型上得到了應(yīng)用。

2. 動力傳動電子控制系統(tǒng)

01電控自動變速器（ECAT）

一般來說， 汽車驅(qū)動輪所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩， 與發(fā)動機所能提供的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩有較大差別，因而需要傳動系統(tǒng)來改變從發(fā)動機到驅(qū)動輪之間的傳動比，將發(fā)動機的動力傳至驅(qū)動輪，以便能夠適應(yīng)外界負(fù)載與道路條件變化的需要。此外，停車、倒車等也靠傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)，適時地協(xié)調(diào)發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的工作狀況，充分發(fā)揮動力傳動系統(tǒng)的潛力，使其達(dá)到最佳的匹配，這是變速控制系統(tǒng)的根本任務(wù)。

ECAT可以根據(jù)發(fā)動機的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)計算、判斷后自動改變變速桿的位置，按照換擋特性精確控制變速比，從而實現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，得到最佳擋位和最佳換擋時間。該裝置具有傳動效率高、油耗低、換擋舒適性好、行駛平穩(wěn)性好以及變速器使用壽命長等優(yōu)點。采用電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)控制變速系統(tǒng)，已經(jīng)成為當(dāng)前汽車實現(xiàn)自動變速功能的主要方法。

02電控四輪驅(qū)動技術(shù)（4WD）

汽車的驅(qū)動力來源于輪胎對地面的附著， 四輪驅(qū)動充分利用了車輪對地面的附著， 當(dāng)然會獲得好的驅(qū)動性能。但因轉(zhuǎn)向時各輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，車輪轉(zhuǎn)動的速度也就不同（內(nèi)外、前后），四個車輪不能通過剛性傳動系統(tǒng)連接， 必須在左右兩輪間以及前后驅(qū)動軸間設(shè)置差速器。帶來的問題是四個車輪的驅(qū)動力受與地面摩擦力最小的輪的限制，需要再設(shè)置差速鎖。電控四輪驅(qū)動技術(shù)是通過傳感器感知四個車輪在路面上的情況，通過微電腦進(jìn)行分析判斷，通過電磁閥驅(qū)動，改變黏液耦合器的特性，在前后驅(qū)動軸之間以及左右輪上分配驅(qū)動力。

3. 制動控制系統(tǒng)

01防抱死制動系統(tǒng)（ABS）

通過安裝在各車輪或傳動軸上的轉(zhuǎn)速傳感器檢測各車輪的轉(zhuǎn)速，計算車輪滑移率，并與理想的滑移率相比較，做出增大或減小制動器制動壓力的決定，命令執(zhí)行機構(gòu)及時調(diào)整制動壓力，以保持車輪處于理想的制動狀態(tài)，即能夠使車輪始終維持在有微弱滑移的滾動狀態(tài)下制動， 不會抱死。這已成為目前小型載客汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。

02電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）

汽車制動時， 如果四個輪胎附著地面的條件不同，四輪與地面的摩擦力不同，在制動時（四個輪子的制動力相同）就容易產(chǎn)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象。

EBD的功能就是在汽車制動的瞬間， 高速計算出四個輪胎由于附著不同而導(dǎo)致的摩擦力數(shù)值，然后調(diào)整制動裝置，使其按照設(shè)定的程序在運動中高速調(diào)整，達(dá)到制動力與摩擦力（牽引力）的匹配，以保證車輛的平穩(wěn)和安全。該系統(tǒng)與ABS配合可大大提高制動性能。

03驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）

汽車制動防抱死系統(tǒng)的功能完善和擴展則是驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR），兩系統(tǒng)有許多共同組件。該系統(tǒng)利用驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)速傳感器感受驅(qū)動輪是否打滑，當(dāng)打滑時，控制元件便通過制動或通過油門降低轉(zhuǎn)速，使其不再打滑。它實質(zhì)上是一種速度調(diào)節(jié)器，可以在起步和彎道中速度發(fā)生急劇變化時，改善車輪與路面間的縱向附著力，提供最大的驅(qū)動力，提高其安全性，維持汽車行駛的方向穩(wěn)定性。

04車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）

這是一套防滑系統(tǒng)，ESP能夠識別到車輛不穩(wěn)定狀態(tài)，并通過對制動系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)和變速器管理系統(tǒng)實施控制，從而有針對性地彌補車輛滑動，以防車輛滑出車道。

其他公司類似產(chǎn)品如下：

日產(chǎn)：車輛行駛動力學(xué)調(diào)整系統(tǒng)（Vehicle Dynamic Control，VDC）。

豐田：車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control，VSC）。

本田：車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Assist Control，VSA）。

寶馬：動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Control，DSC）。

05電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）

該系統(tǒng)是指將行車過程中的臨時性制動和停車后的長時性制動功能整合在一起，并且由電子控制方式實現(xiàn)停車制動的技術(shù)。

EPB是由電子控制方式實現(xiàn)停車制動的技術(shù)， 其工作原理與機械式駐車制動器相同，均是通過拉索拉緊后輪剎車蹄進(jìn)行制動。另一種則是使用電子機械卡鉗，通過電動機卡緊剎車片產(chǎn)生制動力來達(dá)到控制停車制動的目的。

EPB從基本的駐車功能延伸到自動駐車功能（AUTO HOLD）。自動駐車功能技術(shù)的運用，使得駕駛者在車輛停下時不需要長時間制動， 以及在啟動自動電子駐車制動的情況下，能夠避免車輛不必要的滑行，簡單地說就是車輛不會后溜。

4. 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

01電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）

當(dāng)操縱方向盤時， 裝在轉(zhuǎn)向軸上的扭矩傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的扭矩信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元（ECU）。電子控制單元根據(jù)這些輸入信號確定助力扭矩的大小和方向，電動機的扭矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使其得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。

02電控四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)（4WS）

汽車在行駛中轉(zhuǎn)向時，由于受側(cè)向力的作用， 前輪有不足轉(zhuǎn)向的特性，后輪有過度轉(zhuǎn)向的傾向。后者會引起汽車失去轉(zhuǎn)向行駛的穩(wěn)定性，車速越快問題越明顯，甚至出現(xiàn)側(cè)滑翻車。

解決措施一般是通過使后輪在與前輪相同的方向轉(zhuǎn)動1°～2°角進(jìn)行補償。電控四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是通過傳感器感知前輪的轉(zhuǎn)速、方向盤的轉(zhuǎn)角、車身的偏轉(zhuǎn)等，通過微電腦處理，由伺服電動機驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)向，響應(yīng)時間在幾十毫秒內(nèi)。

5. 行駛控制系統(tǒng)

01

自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)（ASS）

自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時負(fù)荷， 自動、適時地調(diào)整懸掛的阻尼特性及懸架彈簧的剛度，以適應(yīng)瞬時負(fù)荷，保持懸掛的既定高度，極大地提高了車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。

02巡航控制系統(tǒng)（CCS）

巡航控制（Cruise Control） 又稱恒速行駛系統(tǒng)， 是讓駕駛員無須操作油門踏板就能保證汽車以某一固定的預(yù)選車速行駛的控制系統(tǒng)。在長途行駛時，可采用巡行控制系統(tǒng)，駕駛員不必經(jīng)常踩油門踏板，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動調(diào)整節(jié)氣門開度以調(diào)整車速在恒速狀態(tài)附近。

若遇爬坡，車速有下降趨勢，微機控制系統(tǒng)則自動加大節(jié)氣門開度；在下坡時，又自動關(guān)小節(jié)氣門開度，以調(diào)節(jié)發(fā)動機功率。當(dāng)駕駛員換低速擋或制動時，這種控制系統(tǒng)則會自動斷開。

該系統(tǒng)可以減輕駕駛員長途駕駛的疲勞，給駕駛帶來很大的方便，同時也可以得到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

03汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）

該系統(tǒng)是一種能對汽車輪胎氣壓、溫度進(jìn)行自動檢測，并對輪胎異常情況進(jìn)行報警的預(yù)警系統(tǒng)。

系統(tǒng)可分為兩種：一種是間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)， 通過輪胎的轉(zhuǎn)速差來判斷輪胎是否異常；另一種是直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，通過在輪胎里面加裝四個胎壓監(jiān)測傳感器，在汽車靜止或者行駛過程中對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實時自動監(jiān)測，并對輪胎高壓、低壓、高溫進(jìn)行及時報警，避免因輪胎故障引發(fā)交通事故，以確保行車安全。

6. 安全性電控系統(tǒng)

01安全氣囊（SRS）

該系統(tǒng)是國內(nèi)外汽車上一種常見的被動安全裝置。在車輛相撞時，由電控元件用電流引爆安置在方向盤中央（有的在儀表盤板、雜物箱后邊）等處氣囊中的滲氮物，迅速燃燒產(chǎn)生氮氣，瞬間充滿氣囊。氣囊的作用是在駕駛員與方向盤之間、前座乘員與儀表板之間形成一個緩沖軟墊，避免硬性撞擊而受傷。此裝置一定要與安全帶配合使用，否則效果大為降低。

02碰撞警示和預(yù)防系統(tǒng)（CWAS）

該系統(tǒng)有多種形式， 有的在汽車行駛中， 當(dāng)兩車的距離小到安全距離時，即自動報警，若繼續(xù)行駛，則會在即將相撞的瞬間，自動控制汽車制動器將汽車停??；有的是在汽車倒車時，顯示車后障礙物的距離，有效地防止倒車事故發(fā)生。

7. 舒適性電控系統(tǒng)

01自動空調(diào)系統(tǒng)

汽車空調(diào)自動溫度控制（Automatic Temperature Control，ATC），俗稱恒溫空調(diào)系統(tǒng)。一旦設(shè)定目標(biāo)溫度，ATC系統(tǒng)即自動控制與調(diào)整， 使車內(nèi)溫度保持在設(shè)定值。自動空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、通風(fēng)（配氣） 系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)五部分組成。

全自動溫度控制系統(tǒng)的組成包括溫度傳感器、控制系統(tǒng)ECU、執(zhí)行機構(gòu)等。其中溫度傳感器包括車外氣體溫度傳感器、車內(nèi)氣體溫度傳感器、日照傳感器（陽光強度傳感器）和蒸發(fā)器溫度傳感器。

02自動調(diào)節(jié)座椅系統(tǒng)（AAS）

該裝置是人體工程技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它通過傳感器感知乘坐人員的體態(tài)， 并使座椅狀態(tài)與其相適應(yīng)， 滿足乘客的舒適性要求。

03自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS）

自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)可在前照燈照明范圍內(nèi)， 根據(jù)車身的動態(tài)變化、轉(zhuǎn)向機構(gòu)的動作特性等綜合因素進(jìn)行計算和判斷，從而判定汽車當(dāng)前的行駛狀態(tài)，對前照燈近光進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并能在會車時自動啟閉和防眩。它能夠有效地降低駕駛者在夜晚彎路上行車的疲勞程度，使駕駛者能夠看清轉(zhuǎn)彎處的實際路況，使駕駛者能夠擁有充分的時間進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱和應(yīng)對緊急情況，從而明顯提高夜晚彎路上行車的安全性。在日本，一些汽車商在其高檔轎車中已標(biāo)配AFS， 如豐田汽車公司在“獵犬” 上采用了可變式“自適應(yīng)性前照燈系統(tǒng)”。

04夜視系統(tǒng)（NVS）

夜視系統(tǒng)是全天候的電子眼，延伸了駕駛員的視力范圍， 使其視力范圍達(dá)到近光燈照射距離的3～5倍， 且能幫助駕駛員看到遠(yuǎn)處來車的燈光， 在雨雪、濃霧天氣時，對公路上的物體也能盡收眼底，大大提高了汽車行駛的安全性。車載夜視系統(tǒng)是根據(jù)紅外成像原理工作的，屬被動式紅外成像技術(shù)。該系統(tǒng)本身不發(fā)出任何信號，而是通過一個起攝影作用的傳感器來探測前方物體熱量，熱能被集中到一個可以通過各種紅外線波長的探測器，被探測器的紅外線敏感元件（與溫度有關(guān)的電容器，其電容大小隨所接收紅外線的多少而變化） 吸收， 而后將輻射依次轉(zhuǎn)換為電信號和數(shù)字信號， 再通過眼前顯示（HUD）或車內(nèi)顯示屏將圖像顯示給駕駛者。目前， 越來越多的汽車廠家開始開發(fā)和使用車載夜視系統(tǒng)，但由于價格原因，國外各大汽車生產(chǎn)廠家只是在其頂級豪華車型中使用了該系統(tǒng)，像悍馬H2SUT、寶馬7系列轎車、奔馳全新S級轎車、卡迪拉克帝威等。隨著科技的發(fā)展和夜視系統(tǒng)生產(chǎn)成本的降低，車載夜視系統(tǒng)將會得到全面普及。

8. 多媒體通信系統(tǒng)

多媒體通信系統(tǒng)包括汽車導(dǎo)航與定位系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。

01汽車導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)（NTIS）

該系統(tǒng)可在城市或公路網(wǎng)范圍內(nèi)， 定向選擇最佳行駛路線，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置，以及到達(dá)目的地的方向和距離。這實質(zhì)是汽車行駛向智能化發(fā)展的方向，再進(jìn)一步就可成為無人駕駛汽車。

02語音系統(tǒng)（VS）

該系統(tǒng)包括語音報警和語音控制兩類。語音報警是在汽車出現(xiàn)異常，如燃油溫度、冷卻液溫度、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動液量、手制動等出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或自診斷系統(tǒng)測出有故障時，計算機經(jīng)過邏輯判斷后輸出信息至揚聲器或警示器報警。語音控制是指用駕駛員的聲音來指揮和控制汽車的某個部件、設(shè)備進(jìn)行動作。

03信息系統(tǒng)（IS）

該系統(tǒng)可將發(fā)動機的工況和其他信息參數(shù)， 通過微處理機處理后，輸出對駕駛員有用的信息。顯示的信息除冷卻液溫度、油壓、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等常見的內(nèi)容外，還有瞬時耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、車外溫度等，根據(jù)駕駛員的需要，可隨時調(diào)出顯示這些信息。

04通信系統(tǒng)（CS）

這方面真正使用且采用最多的是汽車電話， 在美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)較普及，目前的水平在不斷地提高，除車與路之間、車與車之間、車與飛機等交通工具之間的通話外，還可通過衛(wèi)星與國際電話網(wǎng)相聯(lián)，實現(xiàn)行駛過程中的國際間電話通信、網(wǎng)絡(luò)信息交換、圖像傳輸?shù)取，F(xiàn)在由于汽車有了支持無線電話網(wǎng)絡(luò)、寬帶數(shù)字信號、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及其他新興的無線通信技術(shù)，使人們能夠隨時隨地獲取信息和服務(wù)。

05車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（T-BOX）

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含四部分， 即主機、車載T-BOX、手機APP及后臺系統(tǒng)。主機主要用于影音娛樂以及車輛信息顯示；車載T-BOX主要用于和后臺系統(tǒng)/手機APP通信，實現(xiàn)手機APP的車輛信息顯示與控制。

當(dāng)用戶通過手機APP發(fā)送控制命令后，TSP后臺會發(fā)出監(jiān)控請求指令到車載T-BOX，車輛在獲取到控制指令后，通過CAN 總線發(fā)送控制報文并實現(xiàn)對車輛的控制， 最后反饋操作結(jié)果到用戶的手機APP上，這個功能可以幫助用戶遠(yuǎn)程啟動車輛、打開空調(diào)、調(diào)整座椅至合適位置等。

審核編輯：湯梓紅