汽車控制器（ECU）的案例
汽車分動器控制器
概述
分動器多用于四驅汽車，將變速箱輸出的動力分配到各驅動橋，并進一步增大扭矩，分配扭矩到前軸后軸，實現兩驅與四驅切換。博格華納是行業內的四驅系統提供商。目前經緯恒潤開發的分動器控制器硬件可以匹配博格華納 ESOF 分時四驅、NexTrac 適時四驅、TOD 適時四驅系統，實現可靠、智能的四驅控制。
產品特性
配套客戶
新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 汽車差速鎖控制器
概述
汽車差速器可以使同一驅動軸的左、右車輪實現以不同的轉速轉動，當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，保證兩側驅動車輪作純滾動運動。但是，當兩個車輪中有一個車輪發生打滑時，由于差速器本身的設計結構，扭矩被分配給了打滑的車輪，從而使車輛失去動力無法前行。差速鎖可以實現差速器的鎖止，禁止差動功能，保證動力可以傳遞給兩個車輪，讓汽車擺脫困境。
Eaton 差速鎖是行業內較好的差速鎖解決方案。經緯恒潤基于汽車電子行業領域豐富的研發經驗，為 Eaton 差速鎖提供具備市場競爭力的電子控制單元。配套 Eaton 差速鎖的電子控制單元是經緯恒潤開發的第 2 代差速鎖電子控制單元。
基于之前的差速鎖電子控制單元的開發經驗，經緯恒潤積極開發了第 3 代差速鎖電子控制單元，該電子控制單元滿足ISO26262 ASIL-B 功能安全等級，后期適配長城汽車、北汽越野等國內標桿車型。
產品特性
? 平臺化設計，通過診斷工具配置不同功能，便于整車廠進行二次開發，以滿足不同車型配置
? 支持 CAN-FD，具有網絡安全、FOTA 等功能
? 系統滿足 ISO16750、CISPR25-2008，ISO7637，ISO11452，ISO10605 規定的電性能及 EMC 性能要求
? 使用壽命長，按照 15 年或 25 萬公里使用壽命開發
? 功能安全等級ASIL-B
控制原理
? 接收 CAN 線或硬線差速鎖控制信號控制線圈電流執行解鎖、 鎖止動作
? 控制器可反饋差速鎖差速狀態、故障狀態等信息
? 根據地形信息在特定情況下執行自動上鎖、解鎖
主要參數
配套客戶
展開 
汽車頂燈控制器-經緯恒潤
概述
OHC(Over Head Console)即頂部控制終端系統，主要實現對車內飾燈以及天窗的控制功能。經緯恒潤OHC產品采用平臺化設計，并已通過國際知名整車廠的設計評審和試驗驗證，為特斯拉、福特、林肯、捷豹、路虎若干車型配套。
產品應用
? 車內照明燈控制
? 天窗控制
? 后排照明燈控制
產品特點
? 電容按鍵技術
? 防止誤觸發功能
? 靈敏度高
? 環境、EMC 抗干擾性強
? LED 配光設計
? 使用 LED 做為光源
? 光照配光設計
? 氛圍燈設計
? FPC 軟板技術
OHC 電氣連接—— 提供整套產品設計服務
關鍵技術 —— 電容觸摸技術
平臺產品——BOM 層復用
配套車型
平均年產量 120 萬 /Y
年均產品:超過 200 萬 / 年
展開 汽車自動駕駛域控制器研究
來源 |
煉金術資本
這些年汽車電子一個顯著的發展就是芯片使用量越來越多，從傳統的引擎控制系統、安全氣囊、防抱死系統、電動助力轉向、車身電子穩定系統、車燈控制、空調、水泵油泵、儀表、娛樂影音系統。
到現在已經廣泛使用的胎壓監測系統、無鑰匙進入啟動系統、電動座椅加熱調節，還有不斷成熟、方興未艾，正在普及推廣的輔助駕駛系統、矩陣大燈、氛圍燈。
還有電動汽車上的電驅控制、電池管理系統、車載充電系統，以及蓬勃發展的車載網關、T-BOX和自動駕駛系統等等，這些應用帶動了電子控制單元ECU數量的大幅增加。
傳統的汽車電子電氣架構都是分布式的（如下圖），汽車里的各個ECU都是通過CAN和LIN總線連接在一起，現在汽車里的ECU迅速增加到了幾十個甚至上百個，對分布式架構提出了挑戰，越來越向集中式靠攏。
用一個或幾個“大腦”來操控全車的ECU與傳感器的架構，DCU（Domain Control Unit），即汽車域控制器也就應運而生了。
分布式電子電氣架構
（一）DCU定義
汽車域控制器DCU（Domain Control Unit），最早是為了解決信息安全，以及電子控制單元的瓶頸問題。
根據汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成、智能座艙、自動駕駛、車輛安全、車身電子等幾個域，利用處理能力更強的多核 CPU/GPU 芯片相對集中的控制每個域，以取代目前分布式電子電氣架構。
展開 ST：用于智能網關解決方案的汽車微控制器和微處理器
ST：用于智能網關解決方案的汽車微控制器和微處理器
汽車電子 網關控制器
網關控制器是整車電子電氣架構中的核心部件，其作為整車網絡的數據交互樞紐，可將CAN、LIN、MOST、FlexRay、Ethernet 等網絡數據在不同網絡中進行路由。此外，由于獨立網關控制器的存在，整車電子電氣架構的設計可以更加優化，整車廠可以通過它來提高整車拓撲結構的可擴展性、整車的安全性、以及整車網絡數據的保密性。因此，網關控制器已經日益成為整車電子電氣架構中不可或缺的重要部件。
產品功能
? 基本功能
? 報文 / 信號路由功能
? 速率轉換與協議翻譯
? 整車網絡相關診斷
? 網關自診斷
? 網絡管理
? 本地喚醒
? Bootloader
? 開關采集
? 總線喚醒
? 特色功能
? 整車節點配置
? 整車數據信息備份
? 整車對外診斷接口
? 整車運輸模式控制
產品特點
產品平臺化，開發時間短，可有效配合客戶整車開發計劃。
展開 新能源汽車電機控制器
圖7
三、電機控制器軟件部分介紹
電機控制器軟件部分按目前行業比較熱門的AUTOSAR架構劃分為ASW層（ApplicationSoftware Layer應用層）,RTE層（RuntimeEnvironment Layer接口層）,BSW層（BasicSoftware Layer基礎軟件層），也許有人會問什么是AUTOSAR架構，AUTOSAR是Automotive Open System Architecture(汽車開放系統架構)的首字母縮寫，是一家致力于制定汽車電子軟件標準的聯盟。AUTOSAR是由全球汽車制造商、部件供應商及其它電子、半導體和軟件系統公司聯合建立，各成員保持開發合作伙伴關系。
ASW層AUTOSAR的軟件被組織在獨立的單位軟件組件（software-component）中，其中封裝了部分或全部汽車電子的功能與行為，包括對具體模塊功能的實現以及對應描述，但是對外界僅僅開放了定義好的接口，稱之為PortPrototypes，而所有ECU內部組件之間的通信及獲取其他ECU資源的動作就都必須要通過接口來訪問RTE來完成了。
RTE層提供基礎的通信服務，支持SoftwareComponent之間和Software Component到BSW的通信（包括MCU內部的程序調用、MCU外部的總線通信等情況）。RTE使應用層的軟件架構完全脫離于具體的單個ECU和BSW。BSW層主要是根據所選芯片參數進行的系統配置、底層算法等功能。具體如圖8所示：
圖8
同時對于軟件部分比較核心的是底層算法，每家可能略有區別，但是整體的控制原理都差不多，基本都是采用FOC控制。FOC（Field-Oriented Control），即磁場定向控制，也稱矢量變頻，是目前無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）高效控制的最佳選擇。
展開 新能源汽車驅動電機及控制器解析
驅動電機系統是電動汽車三大核心系統之一，是車輛行駛的主要驅動系統，其特性決定了車輛的主要性能指標，直接影響車輛動力性、經濟性和用戶駕乘感受。驅動電機系統由驅動電機、驅動電機控制器(MCU)構成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統連接。
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純電動汽車整車控制器原理及功能解析
整車控制器是電動汽車正常行駛的控制中樞，是整車控制系統的核心部件，是純電動汽車的正常行駛、再生制動能量回收、故障診斷處理和車輛狀態監視等功能的主要控制部件。
整車控制器包括硬件和軟件兩大組成部分，它的核心軟件和程序一般由生產廠商研發，而汽車零部件供應商能夠提供整車控制器硬件和底層驅動程序。現階段國外對純電動汽車整車控制器的研究主要集中在以輪轂電機驅動的純電動汽車。對于只有一個電機的純電動汽車通常不配備整車控制器，而是利用電機控制器進行整車控制。國外很多大企業都能夠提供成熟的整車控制器方案，如大陸、博世、德爾福等。
1. 整車控制器組成與原理
純電動汽車整車控制系統主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。
集中式控制系統的基本思想是整車控制器獨自完成對輸入信號的采集，并根據控制策略對數據進行分析和處理，然后直接對各執行機構發出控制指令，驅動純電動汽車的正常行駛。集中式控制系統的優點是處理集中、響應快和成本低；缺點是電路復雜，并且不易散熱。
分布式控制系統的基本思想是整車控制器采集一些駕駛員信號，同時通過CAN總線與電機控制器和電池管理系統通信，電機控制器和電池管理系統分別將各自采集的整車信號通過CAN總線傳遞給整車控制器。整車控制器根據整車信息，并結合控制策略對數據進行分析和處理，電機控制器和電池管理系統收到控制指令后，根據電機和電池當前的狀態信息，控制電機運轉和電池放電。分布式控制系統的優點是模塊化和復雜度低；缺點是成本相對較高。
展開 
基于電動汽車電池加熱器的控制方法優化
本文的加熱器是由三個不同加熱功率的PTC（PTC1、PTC2、PTC3）組成，每個PTC分別由1個，絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）控制通斷，通過汽車總線將加熱需求以及加熱檔位發送給PTC控制器，PTC控制器根據需求指令及當前狀態，控制不同的PTC工作將車載動力電源的電能轉化為熱能。加熱器的電氣結構見圖2，PTC1、PTC2、PTC3分別具有不同的加熱功率，通過請求不同的PTC或者請求多個PTC同時工作組合成6個加熱檔位，見表1，PTC的檔位請求采用脈沖寬度調制（Pulsewidthmodulation，PWM）信號作為IGBT驅動電路的輸入信號，通過改變PWM信號的占空比來控制加熱器以不同的檔位工作。
2.2 PTC沖擊電流PTC的陶瓷體電阻與自身溫度有關。在溫度很低時，PTC阻值隨著溫度的上升而下降，呈現負的溫度系數；PTC的溫度上升到一定值后，PTC阻值隨著溫度上升而上升，呈現正的溫度系數。圖3為PTC的電阻-溫度特性曲線，在曲線a點PTC的溫度較低，電阻比較小，在恒定電壓下PTC有較大的工作電流；隨著PTC產生的熱量逐漸增加，PTC溫度上升，電阻值會進一步下降到達b點，電流值此時達到最大；當PTC的溫度進一步升高達到c點后，電阻值開始有上升的趨勢，電流也會跟隨逐漸減小，c點以后很小的溫度上升就會導致電阻的大幅度增長，電流也會跟隨迅速降低。如上分析在PTC工作過程中電流一升一降就形成了沖擊電流。圖4統計了在PTC水溫40℃左右的條件下，每次檔位切換時產生的沖擊電流（因為PTC水溫的目標控制值在40℃以上，所以此處統計了40℃時不同檔位的沖擊電流），可以看出各個檔位下的沖擊電流較大，部分檔位最大的沖擊電流已經超過正常工作電流的一倍。
展開 電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
0 引言
伴隨著新能源汽車產業的發展，車用電子電氣系統的功能也日趨復雜，如何確保電子電氣系統的功能安全已成為行業關注的重點和研究的熱點。國際標準化組織（ISO）于2011年正式發布了ISO26262《道路車輛功能安全》標準，其提供了一套涵蓋系統（包括硬件和軟件）及其生產制造的完整功能安全設計流程與認證制度，以確保汽車行駛的安全性，并已成為汽車行業目前普遍接受的一套完整的評估并降低風險的方法，獲得了全球主要汽車制造商以及零部件供應商的廣泛認可和采用。盡管該標準針對功能安全性給出了完整的設計流程，對功能安全理念的引入發揮了至關重要的作用，但由于其并不涉及特定產品的具體設計，同時國內外的相關文獻也鮮有介紹，因此如何正確地實現產品級的功能安全，對設計人員而言仍然具有一定的難度。
作為純電動汽車核心動力部件，電機驅動控制器其功能安全的正確實施顯得尤為重要。本文將從純電動汽車電機驅動控制器的安全目標出發，詳細闡述針對不同微處理器結構如何實現系統架構設計層面的功能安全。
1 電動汽車電機驅動控制器安全完整性等級分析
1.1 安全目標及安全完整性等級ASIL
產品安全性開發的最終目的是為了符合安全目標。安全目標是系統最高層面的安全要求，是危害分析和風險評估（HARA）的結果。基于HARA分析可以得出針對安全目標的汽車安全完整性等級（ASIL）。根據文獻可知，ASIL等級的確定需要針對危害事件綜合考慮嚴重度（S）、暴露概率（E）和可控性（C）的因素，如表1所示，其中D代表最高等級，A代表最低等級，QM表示質量管理。
對于S，E，C指標，文獻中均有明確定義，本文不再贅述。需要說明的是，一個安全目標可能與多種危害相關，而多個安全目標也可能與某種單一的危害有關。
展開 江淮汽車：域控制器與主干網技術路線探討
作者 | 吳成東
來源 | 安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心
1. 當前E/E架構與整車廠的應用現狀概述
汽車電子電氣架構的發展趨勢是從分布式到集成式，再到域控制和車載電腦。當前分布式架構的優點是可裁剪、可擴展適應高低配的需求;按照功能分配控制單元，適應于整車開發組織架構;控制單元功能單一，供應商開發后可以應用不同OEM;零部件獨立開發，平臺化效率高，軟硬件開發均可依托供應商;整車采用基于網關和CAN通信成本低。但隨著汽車產品消費升級，配置下沉，控制器與線束的成本均較高;控制器之間的通信需求不斷增長，傳統CAN總線負載率提高，雖然通過網關劃分了網段，但有大量交互還是得通過網關的報文路由和信號路由。大量控制器軟件分布在供應商手中獨立開發，增加了整車集成和測試的難度，導致整車軟件開發效率較低，無法實現整車級的OTA。
但在此過程中，OEM掌握了部分軟件邏輯簡單、對功能安全要求不高的控制器的開發，例如車身控制器BCM、門模塊、空調控制等。逐步搭建的研發團隊、知識結構、技術積淀和供應鏈體系，無法徹底拋棄和另起爐灶。而造車新勢力則沒有這方面顧慮，可以完全從零開始。逐步過渡、迭代開發有利于傳統OEM充分利用現有資源，降低開發成本。
2. 汽車各控制領域的發展方向和需求
傳統車動力系統ECU+TCU的形式已經固化，新能源車的動力系統PCU+VCU+BMS+OBC的模式正在往集成化方向發展。底盤控制領域已經足夠成熟，高端車采用電控懸架提高舒適性，采用可變轉向比提高操控性。隨著混合動力開發， P4電機逐漸取代了傳統的分動器+傳動軸+驅動橋的四驅系統。在被動安全領域，獨立的安全氣囊控制器被幾個核心供應商所掌控。
汽車"新四化"影響較大的是自動駕駛領域、車身控制領域和智能座艙領域，是行業主要的發展方向。
展開 新能源汽車整車控制器（VCU\HCU）
概述
新能源汽車根據其動力源可分為純電動汽車(EV) 和混合動力車(HEV\PHEV)。整車控制器是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU、EMS、TCU 等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。
? 基于 AUTOSAR的軟件架構，產品功能滿足PHEV/EV VCU及HCU開發，合作模式靈活
? 提供涵蓋從功能規范定義、模型開發、MIL/HIL測試、實車標定，到批量生產整個生命周期的解決方案
? 具有豐富的算法模型庫，應用軟件平臺化開發
? VCU平臺迭代開發，覆蓋乘用車與商用車，配套車型三十余個
? 產品功能（可根據客戶需求進行功能定制）:
? 車輛模式判斷
? 整車驅動（扭矩管理）
? 能量回收控制
? 定速巡航
? 車輛防溜坡控制
? 車輛蠕行控制
? 整車能量分配
? 高壓上下電控制
? 高壓安全監控
? 整車熱管理
? 整車故障診斷及應對
? 整車狀態監控與顯示
? 充電監控
? 附件控制
? 車輛防盜
? 續航里程計算
? 程序在線升級和在線標定
? 其他整車自定義功能
主要參數
經緯恒潤
北京市海淀區知春路7號致真大廈D座6層
郵箱：market_dept@hirain.com
網址：www.hirain.com
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