ECU是怎么发展而来的

ECU是Elecmal Control Unit的缩写，意为电子控制单元，又称为汽车的“行车电脑”，它们的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。

有资料显示，截至2019年9月，市面上所有汽车都含有ecu。只有ecu能正常工作，车上的电子设备或者发动机、变速箱等核心部件才能正常工作，可以说，汽车的ECU就相当于计算机的CPU。

接下来，小编带大家一起看看ECU是怎么发展而来的。

一.ECU的诞生

早期的车辆是没有电气系统的，发动机以及相关机械功能的工作都是纯机械驱动；没有空调，没有灯。车辆发动机也没有连接皮带带动发电机或压缩机。早期车辆使用化油器，将汽油雾化形成油气混合物。每个气缸在吸气冲程时把油气混合汽吸入缸内，再被点燃。

如果我们可以在农村找到一台老式的农用车，我就可以找到没有任何电子系统的发动机，它就是纯机械的结构。

纯机械结构蕴藏着机械的魅力，但若汽车一直是纯机械结构，那汽车就将永远只能作为代步工具，而且是舒适性不高的代步工具，驾驶员的驾驶体验较之现在也会大打折扣。

ECU首次出现应该是20世纪中期，首次使用并不是运用在汽车行业，而是运用在航天行业，随着人们对汽车要求的不断提升，汽车功能逐渐增多的同时，各种参数也在不断增加，于是在50年代，ECU被运用到了汽车行业。 二.ECU 的工作原理 ECU的工作原理可以被概述为：输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平；从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机；微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路；输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。 现如今ECU已经成为汽车上最为常见的部件之一，依据功能的不同可以分为不同的类型。最常见的有如下几种ECU： EMS（Engine Mangement System）发动机管理系统，应用在包括汽油机PFI（如上图）、GDI，柴油机，混合动力系统等，主要控制发动机的喷油、点火、扭矩分配等功能。 TCU（Transmision Control Unit）自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器中，根据车辆的驾驶状态采用不同的档位策略。

图：TCU任务调度 BCM（Body Control Module）车身控制模块，主要控制车身电器，比如整车灯具、雨刮、洗涤、门锁、电动窗、天窗、电动后视镜、遥控等。 ESP（Electronic Stability Program）车身电子稳定控制系统，车身电子稳定控制系统。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP是博世公司的专门叫法，譬如日产的车辆行驶动力学调整系统VDC（Vehicle Dynamic Control ），丰田的车辆稳定控制系统VSC（Vehicle Stability Control ），本田的车辆稳定性控制系统VSA（Vehicle Stability Assist Control），宝马的动态稳定控制系统DSC（Dynamic Stability Control ）等。现如今很多中高端合资车、国产车都会配备这个模块。 BMS（Battery Management System）电池管理系统，顾名思义这个控制器是专门针对配备有动力电池的电动车或者混合动力车准备的。主要功能就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。 VCU（Vehicle Control Unit）整车控制器，用于混合动力/纯电动汽车动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，提高新能源汽车的经济性、动力性、安全性并降低排放污染。

图：VCU控制结构三.ECU设计开发挑战 ECU开发存在着一定的困难，2014年左右ECU的供应几乎被博世、电装、西门子等公司所垄断，2014年有网友从技术层面上分析这个现象，他把ECU涉及到的技术分为4个部分： （1）控制策略开发：根据读到的油门、发动机转速、进气压力等传感器（相当于人的眼睛、耳朵）的输入信号，ECU（相当于人的大脑）需要做一些处理，根据处理结果ECU输出信号控制喷油嘴、点火线圈等执行器（相当于人的手、脚）工作。“ECU做哪些处理”是由控制策略决定的。 （2）匹配标定：设置控制策略中的参数。比如，有一条控制策略是用户踩了X%的油门，喷Y毫秒的油。如何设置X、Y使整车性能最佳？Y太小，动力不足；Y太大，耗油。匹配标定就是定一个最佳的X、Y。 （3）软件开发：将控制策略用软件实现，并保证软件在各种条件下跑也无bug。 （4）硬件开发：为软件提供硬件环境。画电路图，画PCB，做各种测试，保证量产ECU符合EMC标准以及在各种恶劣的外界环境下也能正常工作。 在这四项之中，硬件开发和软件开发做出来较为简单，但是很难控制成本，而控制策略与匹配标定则是难点，需要时间积累。 从中可以看出，成功的ECU或功能的开发需要以下条件： 1. 投入，人力和时间的投入。从前期研发技术储备到量产需要至少七到十年的的时间。今天车上卖的实际上是很久之前就搞出来的技术了。德国工程师协会每年会在巴登巴登召开汽车电子大会，我们今天看到运用的技术之前就开会谈了好久了。某德国OEM研发部门将进有千人的工程师（内部和外部员工一起）进行平台开发。（product line approach）不包括具体车型的开发和前期研发。 2. 流程的控制，有人说德国人都是处女座的，真的是差不离，德国OEM愿意花大量投入控制流程的执行和对供应商进行流程检查。流程是汽车功能质量的保证。 3. 工具的开发和使用。让不同领域的工程师最大限度发挥自己的长处。不要浪费时间重复劳动。 而2022年我们回头看整个市场格局，会发现ECU的市场格局早就开始发生改变了，很多原以为高高在上触不可及的技术和场景，被国内的汽车人一个个攻破，国外tier1垄断供应的局面也被打破或即将被打破。 一位自动驾驶工程师分享了3个经验给国内的汽车工程师们：

1、基本功要扎实，该补的课得补全面

ECU的产品开发中，功能 -> 性能 -> 成本，难度依次增大。 从功能实现的角度，以目前嵌入式软硬件市场的成熟度，招到有相关经验的工程师，挖来行业巨头里面经验丰富的专家，逆向或者以外流资料为基础甚至全新正向开发，做出来能实现功能的ECU软硬件都不会很难。开发流程，测试验证这些流程经验，行业里面的理解也不是十多年前的状态了。 而要把性能做好，则需要在内燃机动力系统控制技术和匹配标定技术上有足够的积累和经验。这些积累的背后是专业理论上的深入和实验数据的累积，没有若干年的辛苦，靠急功近利是做不到的。 成本则是业界竞争的最强大武器，传统巨头的成本优势是供应链管理、出货量、技术平台化长期演化的结果。 想在性能和成本上做好，需要深入硬件和底层，在自主工具链和组织管理上做到全面覆盖，从基于模型开发到生产组织、匹配应用、售后管理等。这个领域，国外巨头们都是有着几十年产业化基础，想要和他们竞争，首先需要把基本功做扎实，就算是抄作业也要把该补的课补全面。 所幸国内这些年的工程师红利和发展红利，人才匹配，产业配套，工具链开发的难度都大幅降低了。

2、要能苟，想尽各种办法苟，业务run起来才能活

有了性能不错成本合理的产品，就能大杀四方了么？这也too naive了。旁边放着博世电装的成熟产品，凭什么让工程师冒险用一个新厂家的产品呢？还有采购，质保，售后，各级领导等，决策链条上的人多了去了，怎么搞定呢？ 所以必须苟，想尽办法去苟。从业务需求端看，比如tier1大厂看不上的机会，降本换代的机会，自主知识产权项目的机会，国家项目的机会，这些业务量可能很小，甚至都是亏本在做，但是对产品的成熟度，团队的锤炼，经验的积累，固定资产的投入是大有裨益的。必须想方设法把业务run起来，才能把第一条说的基本功和补课做起来。 另一个角度是要想办法搞钱，考验团队核心的融资能力和大的融资环境。啥都要用钱，保持资金链正常是活下去的基础。

3、抓住行业变革的机会

诸葛亮给刘备的《隆中对》中说“天下有变，则命一上将将荆州之军以向宛、洛……”。机会的重要性至关重要，比亚迪，宁德时代这些企业也是借着新能源汽车革命的浪潮发展壮大。 行业变革的机会可以大的超乎想象，一位友人的底盘电控零部件公司去年年底时候还处于非常困难状态，借助今年新能源汽车市场的快速扩张，这会儿已经处于业务做不过来的状态。 而这样的机会可预见的还有不少，比如环保排放政策要求，车用动力能源结构切换需求，甚至芯片供应链安全需求，产业内的有识之士应该已经在做准备了。

四.总结

汽车电子的发展将会以一个前所未有的姿态发展下去，作为智能汽车的大脑，ECU想要以更强的工作、更好的拓展性发展下去，汽车工程师的努力，将会赋予ECU更强大的功能。

审核编辑 ：李倩