ECU是Elecmal Control Unit的縮寫，意為電子控制單元，又稱為汽車的“行車電腦”，它們的用途就是控制汽車的行駛狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)其各種功能。主要是利用各種傳感器、總線的數(shù)據(jù)采集與交換，來判斷車輛狀態(tài)以及司機(jī)的意圖并通過執(zhí)行器來操控汽車。

有資料顯示，截至2019年9月，市面上所有汽車都含有ecu。只有ecu能正常工作，車上的電子設(shè)備或者發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等核心部件才能正常工作，可以說，汽車的ECU就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU。

接下來，小編帶大家一起看看ECU是怎么發(fā)展而來的。

一.ECU的誕生

早期的車輛是沒有電氣系統(tǒng)的，發(fā)動(dòng)機(jī)以及相關(guān)機(jī)械功能的工作都是純機(jī)械驅(qū)動(dòng)；沒有空調(diào)，沒有燈。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)也沒有連接皮帶帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或壓縮機(jī)。早期車輛使用化油器，將汽油霧化形成油氣混合物。每個(gè)氣缸在吸氣沖程時(shí)把油氣混合汽吸入缸內(nèi)，再被點(diǎn)燃。

如果我們可以在農(nóng)村找到一臺(tái)老式的農(nóng)用車，我就可以找到?jīng)]有任何電子系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，它就是純機(jī)械的結(jié)構(gòu)。

純機(jī)械結(jié)構(gòu)蘊(yùn)藏著機(jī)械的魅力，但若汽車一直是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，那汽車就將永遠(yuǎn)只能作為代步工具，而且是舒適性不高的代步工具，駕駛員的駕駛體驗(yàn)較之現(xiàn)在也會(huì)大打折扣。

ECU首次出現(xiàn)應(yīng)該是20世紀(jì)中期，首次使用并不是運(yùn)用在汽車行業(yè)，而是運(yùn)用在航天行業(yè)，隨著人們對(duì)汽車要求的不斷提升，汽車功能逐漸增多的同時(shí)，各種參數(shù)也在不斷增加，于是在50年代，ECU被運(yùn)用到了汽車行業(yè)。 二.ECU 的工作原理 ECU的工作原理可以被概述為：輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平；從傳感器送到ECU輸入電路的信號(hào)既有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳遞給微機(jī)；微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路；輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。 現(xiàn)如今ECU已經(jīng)成為汽車上最為常見的部件之一，依據(jù)功能的不同可以分為不同的類型。最常見的有如下幾種ECU： EMS（Engine Mangement System）發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，應(yīng)用在包括汽油機(jī)PFI（如上圖）、GDI，柴油機(jī)，混合動(dòng)力系統(tǒng)等，主要控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油、點(diǎn)火、扭矩分配等功能。 TCU（Transmision Control Unit）自動(dòng)變速箱控制單元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自動(dòng)變速器中，根據(jù)車輛的駕駛狀態(tài)采用不同的檔位策略。

圖：TCU任務(wù)調(diào)度 BCM（Body Control Module）車身控制模塊，主要控制車身電器，比如整車燈具、雨刮、洗滌、門鎖、電動(dòng)窗、天窗、電動(dòng)后視鏡、遙控等。 ESP（Electronic Stability Program）車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯。ESP是博世公司的專門叫法，譬如日產(chǎn)的車輛行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)整系統(tǒng)VDC（Vehicle Dynamic Control ），豐田的車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)VSC（Vehicle Stability Control ），本田的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSA（Vehicle Stability Assist Control），寶馬的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)DSC（Dynamic Stability Control ）等?，F(xiàn)如今很多中高端合資車、國產(chǎn)車都會(huì)配備這個(gè)模塊。 BMS（Battery Management System）電池管理系統(tǒng)，顧名思義這個(gè)控制器是專門針對(duì)配備有動(dòng)力電池的電動(dòng)車或者混合動(dòng)力車準(zhǔn)備的。主要功能就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。 VCU（Vehicle Control Unit）整車控制器，用于混合動(dòng)力/純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的總成控制器，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱、動(dòng)力電池等各部件的工作，提高新能源汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、安全性并降低排放污染。

圖：VCU控制結(jié)構(gòu)三.ECU設(shè)計(jì)開發(fā)挑戰(zhàn) ECU開發(fā)存在著一定的困難，2014年左右ECU的供應(yīng)幾乎被博世、電裝、西門子等公司所壟斷，2014年有網(wǎng)友從技術(shù)層面上分析這個(gè)現(xiàn)象，他把ECU涉及到的技術(shù)分為4個(gè)部分： （1）控制策略開發(fā)：根據(jù)讀到的油門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力等傳感器（相當(dāng)于人的眼睛、耳朵）的輸入信號(hào)，ECU（相當(dāng)于人的大腦）需要做一些處理，根據(jù)處理結(jié)果ECU輸出信號(hào)控制噴油嘴、點(diǎn)火線圈等執(zhí)行器（相當(dāng)于人的手、腳）工作?！癊CU做哪些處理”是由控制策略決定的。 （2）匹配標(biāo)定：設(shè)置控制策略中的參數(shù)。比如，有一條控制策略是用戶踩了X%的油門，噴Y毫秒的油。如何設(shè)置X、Y使整車性能最佳？Y太小，動(dòng)力不足；Y太大，耗油。匹配標(biāo)定就是定一個(gè)最佳的X、Y。 （3）軟件開發(fā)：將控制策略用軟件實(shí)現(xiàn)，并保證軟件在各種條件下跑也無bug。 （4）硬件開發(fā)：為軟件提供硬件環(huán)境。畫電路圖，畫PCB，做各種測(cè)試，保證量產(chǎn)ECU符合EMC標(biāo)準(zhǔn)以及在各種惡劣的外界環(huán)境下也能正常工作。 在這四項(xiàng)之中，硬件開發(fā)和軟件開發(fā)做出來較為簡(jiǎn)單，但是很難控制成本，而控制策略與匹配標(biāo)定則是難點(diǎn)，需要時(shí)間積累。 從中可以看出，成功的ECU或功能的開發(fā)需要以下條件： 1. 投入，人力和時(shí)間的投入。從前期研發(fā)技術(shù)儲(chǔ)備到量產(chǎn)需要至少七到十年的的時(shí)間。今天車上賣的實(shí)際上是很久之前就搞出來的技術(shù)了。德國工程師協(xié)會(huì)每年會(huì)在巴登巴登召開汽車電子大會(huì)，我們今天看到運(yùn)用的技術(shù)之前就開會(huì)談了好久了。某德國OEM研發(fā)部門將進(jìn)有千人的工程師（內(nèi)部和外部員工一起）進(jìn)行平臺(tái)開發(fā)。（product line approach）不包括具體車型的開發(fā)和前期研發(fā)。 2. 流程的控制，有人說德國人都是處女座的，真的是差不離，德國OEM愿意花大量投入控制流程的執(zhí)行和對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行流程檢查。流程是汽車功能質(zhì)量的保證。 3. 工具的開發(fā)和使用。讓不同領(lǐng)域的工程師最大限度發(fā)揮自己的長(zhǎng)處。不要浪費(fèi)時(shí)間重復(fù)勞動(dòng)。 而2022年我們回頭看整個(gè)市場(chǎng)格局，會(huì)發(fā)現(xiàn)ECU的市場(chǎng)格局早就開始發(fā)生改變了，很多原以為高高在上觸不可及的技術(shù)和場(chǎng)景，被國內(nèi)的汽車人一個(gè)個(gè)攻破，國外tier1壟斷供應(yīng)的局面也被打破或即將被打破。 一位自動(dòng)駕駛工程師分享了3個(gè)經(jīng)驗(yàn)給國內(nèi)的汽車工程師們：

1、基本功要扎實(shí)，該補(bǔ)的課得補(bǔ)全面

ECU的產(chǎn)品開發(fā)中，功能 -> 性能 -> 成本，難度依次增大。 從功能實(shí)現(xiàn)的角度，以目前嵌入式軟硬件市場(chǎng)的成熟度，招到有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的工程師，挖來行業(yè)巨頭里面經(jīng)驗(yàn)豐富的專家，逆向或者以外流資料為基礎(chǔ)甚至全新正向開發(fā)，做出來能實(shí)現(xiàn)功能的ECU軟硬件都不會(huì)很難。開發(fā)流程，測(cè)試驗(yàn)證這些流程經(jīng)驗(yàn)，行業(yè)里面的理解也不是十多年前的狀態(tài)了。 而要把性能做好，則需要在內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)控制技術(shù)和匹配標(biāo)定技術(shù)上有足夠的積累和經(jīng)驗(yàn)。這些積累的背后是專業(yè)理論上的深入和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的累積，沒有若干年的辛苦，靠急功近利是做不到的。 成本則是業(yè)界競(jìng)爭(zhēng)的最強(qiáng)大武器，傳統(tǒng)巨頭的成本優(yōu)勢(shì)是供應(yīng)鏈管理、出貨量、技術(shù)平臺(tái)化長(zhǎng)期演化的結(jié)果。 想在性能和成本上做好，需要深入硬件和底層，在自主工具鏈和組織管理上做到全面覆蓋，從基于模型開發(fā)到生產(chǎn)組織、匹配應(yīng)用、售后管理等。這個(gè)領(lǐng)域，國外巨頭們都是有著幾十年產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，想要和他們競(jìng)爭(zhēng)，首先需要把基本功做扎實(shí)，就算是抄作業(yè)也要把該補(bǔ)的課補(bǔ)全面。 所幸國內(nèi)這些年的工程師紅利和發(fā)展紅利，人才匹配，產(chǎn)業(yè)配套，工具鏈開發(fā)的難度都大幅降低了。

2、要能茍，想盡各種辦法茍，業(yè)務(wù)run起來才能活

有了性能不錯(cuò)成本合理的產(chǎn)品，就能大殺四方了么？這也too naive了。旁邊放著博世電裝的成熟產(chǎn)品，憑什么讓工程師冒險(xiǎn)用一個(gè)新廠家的產(chǎn)品呢？還有采購，質(zhì)保，售后，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)等，決策鏈條上的人多了去了，怎么搞定呢？ 所以必須茍，想盡辦法去茍。從業(yè)務(wù)需求端看，比如tier1大廠看不上的機(jī)會(huì)，降本換代的機(jī)會(huì)，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，國家項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，這些業(yè)務(wù)量可能很小，甚至都是虧本在做，但是對(duì)產(chǎn)品的成熟度，團(tuán)隊(duì)的錘煉，經(jīng)驗(yàn)的積累，固定資產(chǎn)的投入是大有裨益的。必須想方設(shè)法把業(yè)務(wù)run起來，才能把第一條說的基本功和補(bǔ)課做起來。 另一個(gè)角度是要想辦法搞錢，考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)核心的融資能力和大的融資環(huán)境。啥都要用錢，保持資金鏈正常是活下去的基礎(chǔ)。

3、抓住行業(yè)變革的機(jī)會(huì)

諸葛亮給劉備的《隆中對(duì)》中說“天下有變，則命一上將將荊州之軍以向宛、洛……”。機(jī)會(huì)的重要性至關(guān)重要，比亞迪，寧德時(shí)代這些企業(yè)也是借著新能源汽車革命的浪潮發(fā)展壯大。 行業(yè)變革的機(jī)會(huì)可以大的超乎想象，一位友人的底盤電控零部件公司去年年底時(shí)候還處于非常困難狀態(tài)，借助今年新能源汽車市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，這會(huì)兒已經(jīng)處于業(yè)務(wù)做不過來的狀態(tài)。 而這樣的機(jī)會(huì)可預(yù)見的還有不少，比如環(huán)保排放政策要求，車用動(dòng)力能源結(jié)構(gòu)切換需求，甚至芯片供應(yīng)鏈安全需求，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的有識(shí)之士應(yīng)該已經(jīng)在做準(zhǔn)備了。

四.總結(jié)

汽車電子的發(fā)展將會(huì)以一個(gè)前所未有的姿態(tài)發(fā)展下去，作為智能汽車的大腦，ECU想要以更強(qiáng)的工作、更好的拓展性發(fā)展下去，汽車工程師的努力，將會(huì)賦予ECU更強(qiáng)大的功能。

審核編輯 ：李倩