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ECU设计开发到底难在哪?

2018-09-06 22:40:50·  来源:Sean weINcar  
 
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ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元作为现代汽车电子的核心元件之一 ,和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统 ,随时监控着输入的各种数据,因此也被人称为汽车的大脑。正因为ECU的重要性,它的研发技术大多集中在博世、电装、大陆、西门子、德尔福等少数知名供应商手中。ECU的开发到底难在哪?国内
ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元作为现代汽车电子的核心元件之一 ,和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统 ,随时监控着输入的各种数据,因此也被人称为“汽车的大脑”。
正因为ECU的重要性,它的研发技术大多集中在博世、电装、大陆、西门子、德尔福等少数知名供应商手中。
ECU的开发到底难在哪?国内有没有比较成熟的ECU供应商?

今天的文章里, 某品牌主机厂Hybrid Powertrain标定工程师Sean就会和大家分享:

“ECU 设计开发到底难在哪里?”



文 | Sean


科普

ECU--Electric Control Unit,中文电子控制单元,简称控制器。

通常厂家开发ECU,并不仅仅是考虑将控制单元做出来,而是从控制系统的角度来考虑。


上图就是我说的控制系统。一般由几个部分构成:

传感器:Sensor,功能是捕捉车辆上各类信号,发送给控制器,就好像人的鼻子,耳朵,眼。

执行器:Actuator,功能是执行控制器发出的指令,进而影响车辆的状态。比如喷油器多喷油,节气门开度增大,就会让发动机扭矩转速扭矩增大,车辆速度提高。

控制器:就是ECU,负责进行大量的计算,根据传感器捕捉到的信息进行运算,判断驾驶员的意图和车辆状态,综合各方面因素后,发出指令给执行器。

按照红色箭头的方向,大家可以看到这个基本思路。

举个简单例子:小明正开着车,看到前面路况很好,于是他一脚油门下去,这时候会发生什么?

从发动机控制系统的角度来说(不考虑变速箱等系统),加速踏板传感器捕捉到电压信号,发送给发动机控制器,控制器会计算驾驶员当前的需求扭矩,然后计算应有的喷油量和进气量,有了这些目标值,进而控制节气门增大开度,喷油器增大喷油脉宽,发动机的扭矩就会增大,车辆的速度就快了。

说这么多废话,就是想说明控制系统的几个要素:控制器、传感器、执行器。


难点

技术难点

1)硬件

硬件就是以单片机/DSP/FPGA为核心,外围搭配数字和模拟电路等辅助功能的一块嵌入式计算机。

硬件开发的难点在于可靠性,做出个DEMO,对于目前的技术水平来说难度不大,难的是在大批量,大强度使用的过程中,保证产品的稳定性。

2)软件

软件分为底层驱动和应用层算法。底层驱动一般芯片的供应商会提供一部分,需要供应商自己完成一部分,这并不是最难的,最难的是应用层算法。

应用层算法是控制的核心,比如发动机在什么工况下,喷多少油,进多少气,都是由应用层算法决定的。

这部分的难度一是积累,比如参数如何计算,不同的MAP图,不同的修正方式。二是验证,不光是在实验室的验证,还需要一些试错的机会,比如整车厂有时候要给供应商机会,供应商才能在大批量的状态下验证自己的控制器。

控制器1000个不出故障,和10000个不出故障,差别非常大。

再比如ESP,国内不少高校和企业都能做出DEMO,但是能配套的目前没有。

其他难点

1)国际巨头的挤压。一般来说国际巨头有技术优势,供货周期优势,常常还有价格优势,如果几个同时具备,那国内供应商还怎么玩?

2)体制。原谅我说这么虚的词。就我所知,控制器开发这类业务,私企做的多,国企做的少(具体的原因我还说不清楚)。

对于私企来说,资金的压力更大,在这种情况下,想要做出稳定可靠的产品,就需要整车厂的容忍和支持,整车厂方面又会担心自己的产品质量出了问题,影响销量,因此不敢使用国内小供应商的产品。

尤其是安全相关的控制器(比如动力系统和底盘类),要打破僵局这个难度就更大。


目前行业情况

供应商分为Tier1和Tier2。

Tier1是系统级供应商,比如国际巨头Bosch,Continental,Delphi,DENSO,TRW等等。

Tier2是模块供应商,负责提供控制系统中的一部分,比如ECU,或者某个执行器。国内供应商大多数Tier2级别的。

国内:上海海能,可以配套发动机控制器,很不错。

恒润,可以配套BCM,网关,AFS等。还有很多,不一一说了。