汽车电子控制单元及其作用盘点

智能汽车电子与软件 2022-09-06 17:02

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来源：电控知识搬运工

1. 发动机电子控制系统

发动机电子控制系统（EECS）通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行电子控制，使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放的目的。

电控点火装置（ESA）

电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，可使发动机在不同转速和进气量等条件下，保证在最佳点火提前角下工作，使发动机输出最大的功率和转矩，降低油耗和排放，节约燃料，减少空气污染。

电控燃油喷射（EFI）

电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工作时，该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断，适时调整供油量，保证发动机始终在最佳状态下工作，使其在输出一定功率的条件下，发动机的综合性能得到提高。

废气再循环控制（EGR）

废气再循环控制系统是目前用于降低废气中NOx 排放的一种有效措施。其主要执行元件是数控式EGR阀，作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。ECU 根据发动机的工况适时地调节参与再循环废气的循环率，发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送入进气系统的排气进行最佳控制，从而抑制有害气体NOx的生成，降低其在废气中的排出量。但过量的废气参与再循环，将会影响混合气的点火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。

怠速控制（ISC）

怠速控制系统是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的，主要执行元件是怠速控制阀（ISC）。ECU 根据从各传感器的输入信号所确定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速保持在最佳状态附近。

除以上控制装置外，发动机部分利用的电子技术还有：节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油气蒸发、燃烧室的容积、压缩比等方面，并已在部分车型上得到了应用。

2. 动力传动电子控制系统

电控自动变速器（ECAT）

一般来说，汽车驱动轮所需的转速和转矩，与发动机所能提供的转速和转矩有较大差别，因而需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比，将发动机的动力传至驱动轮，以便能够适应外界负载与道路条件变化的需要。此外，停车、倒车等也靠传动系统来实现，适时地协调发动机与传动系统的工作状况，充分发挥动力传动系统的潜力，使其达到最佳的匹配，这是变速控制系统的根本任务。

ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经计算、判断后自动改变变速杆的位置，按照换挡特性精确控制变速比，从而实现变速器换挡的最佳控制，得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、油耗低、换挡舒适性好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统，已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。

电控四轮驱动技术（4WD）

汽车的驱动力来源于轮胎对地面的附着，四轮驱动充分利用了车轮对地面的附着，当然会获得好的驱动性能。但因转向时各轮的转弯半径不同，车轮转动的速度也就不同（内外、前后），四个车轮不能通过刚性传动系统连接，必须在左右两轮间以及前后驱动轴间设置差速器。带来的问题是四个车轮的驱动力受与地面摩擦力最小的轮的限制，需要再设置差速锁。电控四轮驱动技术是通过传感器感知四个车轮在路面上的情况，通过微电脑进行分析判断，通过电磁阀驱动，改变黏液耦合器的特性，在前后驱动轴之间以及左右轮上分配驱动力。

3. 制动控制系统

防抱死制动系统（ABS）

通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器检测各车轮的转速，计算车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态，即能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，不会抱死。这已成为目前小型载客汽车的标准配置。

电子制动力分配系统（EBD）

汽车制动时，如果四个轮胎附着地面的条件不同，四轮与地面的摩擦力不同，在制动时（四个轮子的制动力相同）就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。

EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。该系统与ABS配合可大大提高制动性能。

驱动防滑系统（ASR）

汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展则是驱动防滑系统（ASR），两系统有许多共同组件。该系统利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑，当打滑时，控制元件便通过制动或通过油门降低转速，使其不再打滑。它实质上是一种速度调节器，可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时，改善车轮与路面间的纵向附着力，提供最大的驱动力，提高其安全性，维持汽车行驶的方向稳定性。

车身电子稳定系统（ESP）

这是一套防滑系统，ESP能够识别到车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速器管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动，以防车辆滑出车道。

其他公司类似产品如下：

日产：车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control，VDC）。

丰田：车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control，VSC）。

本田：车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control，VSA）。

宝马：动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control，DSC）。

电子驻车制动系统（EPB）

该系统是指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。

EPB是由电子控制方式实现停车制动的技术，其工作原理与机械式驻车制动器相同，均是通过拉索拉紧后轮刹车蹄进行制动。另一种则是使用电子机械卡钳，通过电动机卡紧刹车片产生制动力来达到控制停车制动的目的。

EPB从基本的驻车功能延伸到自动驻车功能（AUTO HOLD）。自动驻车功能技术的运用，使得驾驶者在车辆停下时不需要长时间制动，以及在启动自动电子驻车制动的情况下，能够避免车辆不必要的滑行，简单地说就是车辆不会后溜。

4. 转向控制系统

电动助力转向系统（EPS）

当操纵方向盘时，装在转向轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元（ECU）。电子控制单元根据这些输入信号确定助力扭矩的大小和方向，电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使其得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。

电控四轮转向技术（4WS）

汽车在行驶中转向时，由于受侧向力的作用，前轮有不足转向的特性，后轮有过度转向的倾向。后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性，车速越快问题越明显，甚至出现侧滑翻车。

解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1°～2°角进行补偿。电控四轮转向技术是通过传感器感知前轮的转速、方向盘的转角、车身的偏转等，通过微电脑处理，由伺服电动机驱动后轮转向，响应时间在几十毫秒内。

5. 行驶控制系统

自适应悬挂系统（ASS）

自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度，以适应瞬时负荷，保持悬挂的既定高度，极大地提高了车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。

巡航控制系统（CCS）

巡航控制（Cruise Control）又称恒速行驶系统，是让驾驶员无须操作油门踏板就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。在长途行驶时，可采用巡行控制系统，驾驶员不必经常踩油门踏板，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度以调整车速在恒速状态附近。

若遇爬坡，车速有下降趋势，微机控制系统则自动加大节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以调节发动机功率。当驾驶员换低速挡或制动时，这种控制系统则会自动断开。

该系统可以减轻驾驶员长途驾驶的疲劳，给驾驶带来很大的方便，同时也可以得到较好的燃油经济性。

汽车胎压监测系统（TPMS）

该系统是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。

系统可分为两种：一种是间接式胎压监测系统，通过轮胎的转速差来判断轮胎是否异常；另一种是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里面加装四个胎压监测传感器，在汽车静止或者行驶过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、低压、高温进行及时报警，避免因轮胎故障引发交通事故，以确保行车安全。

6. 安全性电控系统

安全气囊（SRS）

该系统是国内外汽车上一种常见的被动安全装置。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安置在方向盘中央（有的在仪表盘板、杂物箱后边）等处气囊中的渗氮物，迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板之间形成一个缓冲软垫，避免硬性撞击而受伤。此装置一定要与安全带配合使用，否则效果大为降低。

碰撞警示和预防系统（CWAS）

该系统有多种形式，有的在汽车行驶中，当两车的距离小到安全距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离，有效地防止倒车事故发生。

7. 舒适性电控系统

自动空调系统

汽车空调自动温度控制（Automatic Temperature Control，ATC），俗称恒温空调系统。一旦设定目标温度，ATC系统即自动控制与调整，使车内温度保持在设定值。自动空调系统由制冷系统、取暖系统、通风（配气）系统、自动控制系统、空气净化系统五部分组成。

全自动温度控制系统的组成包括温度传感器、控制系统ECU、执行机构等。其中温度传感器包括车外气体温度传感器、车内气体温度传感器、日照传感器（阳光强度传感器）和蒸发器温度传感器。

自动调节座椅系统（AAS）

该装置是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物，它通过传感器感知乘坐人员的体态，并使座椅状态与其相适应，满足乘客的舒适性要求。

自适应前照灯系统（AFS）

自适应前照灯系统可在前照灯照明范围内，根据车身的动态变化、转向机构的动作特性等综合因素进行计算和判断，从而判定汽车当前的行驶状态，对前照灯近光进行相应的调整，并能在会车时自动启闭和防眩。它能够有效地降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳程度，使驾驶者能够看清转弯处的实际路况，使驾驶者能够拥有充分的时间进行转向操纵和应对紧急情况，从而明显提高夜晚弯路上行车的安全性。在日本，一些汽车商在其高档轿车中已标配AFS，如丰田汽车公司在“猎犬” 上采用了可变式“自适应性前照灯系统”。

夜视系统（NVS）

夜视系统是全天候的电子眼，延伸了驾驶员的视力范围，使其视力范围达到近光灯照射距离的3～5倍，且能帮助驾驶员看到远处来车的灯光，在雨雪、浓雾天气时，对公路上的物体也能尽收眼底，大大提高了汽车行驶的安全性。车载夜视系统是根据红外成像原理工作的，属被动式红外成像技术。该系统本身不发出任何信号，而是通过一个起摄影作用的传感器来探测前方物体热量，热能被集中到一个可以通过各种红外线波长的探测器，被探测器的红外线敏感元件（与温度有关的电容器，其电容大小随所接收红外线的多少而变化）吸收，而后将辐射依次转换为电信号和数字信号，再通过眼前显示（HUD）或车内显示屏将图像显示给驾驶者。目前，越来越多的汽车厂家开始开发和使用车载夜视系统，但由于价格原因，国外各大汽车生产厂家只是在其顶级豪华车型中使用了该系统，像悍马H2SUT、宝马7系列轿车、奔驰全新S级轿车、卡迪拉克帝威等。随着科技的发展和夜视系统生产成本的降低，车载夜视系统将会得到全面普及。

8. 多媒体通信系统

多媒体通信系统包括汽车导航与定位系统、语音系统、信息系统、通信系统等。

汽车导航系统与定位系统（NTIS）

该系统可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离。这实质是汽车行驶向智能化发展的方向，再进一步就可成为无人驾驶汽车。

语音系统（VS）

该系统包括语音报警和语音控制两类。语音报警是在汽车出现异常，如燃油温度、冷却液温度、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动等出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时，计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警。语音控制是指用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。

信息系统（IS）

该系统可将发动机的工况和其他信息参数，通过微处理机处理后，输出对驾驶员有用的信息。显示的信息除冷却液温度、油压、车速、发动机转速等常见的内容外，还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等，根据驾驶员的需要，可随时调出显示这些信息。

通信系统（CS）

这方面真正使用且采用最多的是汽车电话，在美国、日本、欧洲等发达国家和地区较普及，目前的水平在不断地提高，除车与路之间、车与车之间、车与飞机等交通工具之间的通话外，还可通过卫星与国际电话网相联，实现行驶过程中的国际间电话通信、网络信息交换、图像传输等。现在由于汽车有了支持无线电话网络、宽带数字信号、互联网络以及其他新兴的无线通信技术，使人们能够随时随地获取信息和服务。

车联网系统（T-BOX）

车联网系统包含四部分，即主机、车载T-BOX、手机APP及后台系统。主机主要用于影音娱乐以及车辆信息显示；车载T-BOX主要用于和后台系统/手机APP通信，实现手机APP的车辆信息显示与控制。

当用户通过手机APP发送控制命令后，TSP后台会发出监控请求指令到车载T-BOX，车辆在获取到控制指令后，通过CAN 总线发送控制报文并实现对车辆的控制，最后反馈操作结果到用户的手机APP上，这个功能可以帮助用户远程启动车辆、打开空调、调整座椅至合适位置等。