今天想谈一谈汽车电控这个话题,虽然不确定能否写明白,但是尽量把自己的思考表达出来,毕竟从事这个方向已经将近十年了。
先从以下2个方面简单谈谈:汽车上的电子控制具体有哪些?汽车上各电控单元之间有什么关联?
1、汽车电控具体有哪些?
电控从本质上说,就是控制电机或者控制电磁阀,实现电到力的转化。下面从传统车、新能源车、智能驾驶车这个角度来介绍。
传统燃油车上电控单元主要存在于汽车的三大件上。
1)发动机管理系统(EMS):通过控制进气、喷油、点火实现发动机动力性、经济性、排放等性能的均衡,整车的扭矩解析功能集成在于EMS。
2)变速箱控制单元(TCU):通过电磁阀控制油压,实现离合器自动接合或者分离,在合适的时机完成档位切换,提高车辆的动力性、经济性、平顺性。
3)电动助力转向(EPS):通过电机辅助驾驶员进行转向,降低驾驶难度。
车身稳定控制(ESC):集合了TCS、ABS、ESC等功能,通过控制轮端制动力实现车辆的稳定行驶。
主动悬挂系统(MRC):控制电磁阀调节悬挂系统高度或阻尼,提高车辆行驶稳定性、舒适性。
新能源车由于动力系统的变化,电控单元有所变化和增加(这里以混动车为例)。
1)整车控制器(VCU):吸收了传统车上的扭矩解析功能,在加上混动车特有的能量管理、高压管理等等功能,形成一个整车控制的枢纽,协调各控制单元配合工作。
2)混动变速箱(TCU):混动变速箱相比于传统变速箱,结构有所变化,往往会集成1个或2个电机,实现串联、并联或功率分流模式,主要通过电机、离合器的配合工作,实现模式的切换。
3)电池管理系统(BMS):主要包括状态监控、高低压控制、充放电控制、SOC估算、电池均衡等功能,实现电池安全高效运行。
4)电机控制器(DCU):通过控制逆变器的输出电流,实现电机扭矩的精确稳定控制。
5)交流充电机(OBC):将220V交流电经过整流变成直流,再经过DCDC变换后给电池充电。
6)电动助力制动(Ibooster):新能源汽车为了尽可能多的实现能量回收,开发了电动助力制动系统,辅助驾驶员进行制动助力,也能在小范围内实现制动解耦,提高能量回收效率。
智能驾驶车目前还未成熟,主流的厂商目前在L2的级别。常见的智驾功能有以下几个:
1)自适应续航(ACC):车辆根据前车运动情况,在保持安全的行车距离的情况下,通过控制驱动力或制动力,尽量跟随驾驶员的期望车速,解放驾驶员的手脚。
2)车道保持辅助(LKA):在识别车道线的基础上,控制方向盘转角,保持车辆处于车道中央行驶。
3)自动紧急制动(AEB):在紧急情况下,控制制动力车辆停车,避免碰撞事故发生。
以上常见的智驾功能其实是可以放在一个ECU里面控制的,因为它们都属于上层的控制计算,需要其他ECU及其执行机构去配合实现功能。
2、各电控单元之间有什么关联?
ECU之间的关联交互来源于功能需求,更来源于功能背后的汽车理论支撑。
传统车上各ECU相对比较独立,基本上各自就可以独立实现某个功能,有交互的主要是ESP与EMS,在ESP(包括TCS)激活时,往往会伴随发动机的降扭请求。安全性能高于一切,任何时候ESP有需求,其他ECU都需要配合。
新能源车由于存在多种工作模式,需要各动力部件之配合工作,所以VCU、EMS、TCU、DCU之间涉及扭矩、转速等交互;另外,由于电池可以随时切换充放电状态,未避免过充过放,VCU、BMS、DCU、EMS之间也存在功率上的交互。
智能驾驶车的各上层功能需要下层执行器去实现,所以智驾ECU与EPS(转向)、ESP(制动)、EMS(驱动)等有车辆运动控制上的交互。不同配置的车辆实现同一功能的方式可能有所不同,例如:传统车上实现AEB的减速控制,一般是通过ESP主动增压来实现制动;而新能源车一般配有Ibooster,可以选择更高效的Ibooster来实现制动。
以上仅谈到部分功能交互,信号交互很多,很难一一例举。
以上,简要介绍了汽车ECU以及它们之间的关联,看似很多,其实电控都是一家,永远逃脱不了传感、控制、执行的范畴。只要研究明白其中一个,再换下一个也是水到渠成。