汽車各類控制器簡述

汽車各控制單元方案

汽車各控制系統按大類分為：舒適系統、安全系統和動力系統

1. 車身控制單元（BCM）

車身控制單元（BCM）適合應用于12V和24V兩種電壓工作環境，可用于轎車、大客車和商用車的車身控制。輸入模塊通過采集電路采集各路開關量和模擬量信息輸入，LIN接收模塊接收控制手柄單元信號（燈光、雨刮、洗滌等信號），輸出模塊采用功率驅動和繼電器驅動實現，有很好的性價比，CAN 通信模塊實現與其它汽車電子模塊信息交換。主要實現車身門控制包括門鎖、各種燈光、前后洗滌、前后雨刮、電動車窗等控制。在軟件上實現了NM（CAN）網絡管理、UDS診斷、CCP標定等功能并通過DV實驗。

2. EPS 電子助力轉向系統

EPS是提供輔助轉向動力的系統。駕駛員在操縱方向盤進行轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據轉矩傳感器檢測到的轉距電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。

3. 方向盤轉角傳感器（SAS）

方向盤轉角傳感器用于檢測車輛行駛過程中方向盤的轉角和轉速，為車輛的其他控制系統如ESC、EPS、AFS等提供信號。所開發的方向盤轉角傳感器基于巨磁場效應，在測量精度、分辨率、線性度、使用壽命等方面具有良好的性能。使用了Infineon雙傳感器的方案，正確標定和初始化后，轉角信息在掉電時不丟失，因而在量程范圍內可輸出絕對轉角位置。該項目是由清華大學開發，根據安裝尺寸及位置的不同，分為A和B兩種形式。其原理結構如下圖所示。

4. 電子駐車制動系統（EPB）

電子駐車制動系統是由電子控制方式實現停車制動的技術，它將行車過程中的臨時性制動和停車后的長時性制動功能整合在一起，控制方式從之前的機械式手剎拉桿變成了電子機械控制。EPB的結構和原理如圖所示。

本項目所開發的EPB電子控制單元具有兩種版本，分別適用于單電機拉索式和雙電機集成卡鉗式EPB。電子控制單元采用主CPU加安全監控CPU的雙CPU方案，提高系統的可靠性。電子控制單元采集相關信號，控制電機和機械執行機構能分別實現臨時停車制動、坡道起步輔助、動態緊急制動和自動駐車（Autohold）四項功能。

5. 電子穩定性系統ESP

適用于車身電子穩定系統，糾正車輛產生的過度轉向或轉向不足的現象，主動干預確保車輛操縱的穩定性。

ESP系統通過采集車輪速度信號、制動主缸壓力信號、制動開關信號、方向盤轉角信號以及橫擺和加速度信號等等，判斷出駕駛員的意圖和車輛的行駛狀態，并通過電磁閥和泵電機的控制、發動機和變速箱控制調整等措施，使其在合適的車輪上施加制動力而對車輛產生糾正力矩，以糾正車輛產生的過度轉向或轉向不足的現象，主動干預確保車輛操縱的穩定性。結構組成如下圖所示。

6. 電動助力轉向系統電控單元EPS

該電控單元適合應用于12V供電環境，可用于轎車和純電動汽車的轉向控制。主控MCU采用英飛凌的XC2300系列單片機，通過采集發動機轉速信號、車速信號、扭矩傳感器信號、點火信號等車輛狀態信息，并送入到控制器ECU進行綜合、分析、判斷和運算后輸出電流信號控制EPS電機。EPS電機通過傳動機構產生助力轉矩，該助力扭矩施加到轉向軸上，從而輔助駕駛員完成轉向操作。該系統低速時轉向控制輕便，高速時轉向助力小，操縱平穩不發飄。結構組成如下圖所示。