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，車上的電子設備或者發(fā)動機、變速箱等核心部件才能正常工作，可以說，汽車的ECU就相當于計算機的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)動機以及相關(guān)機械功能的工作都是純機械驅(qū)動；沒有空調(diào)，沒有燈。車輛發(fā)動機也沒有連接皮帶帶動發(fā)電機或壓縮機。早期車輛使用化油器，將汽油霧化形成油氣混合物。每個氣缸在吸氣沖程時把油氣混合汽吸入缸內(nèi)，再被點燃。

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

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

ECU首次出現(xiàn)應該是20世紀中期，首次使用并不是運用在汽車行業(yè)，而是運用在航天行業(yè)，隨著人們對汽車要求的不斷提升，汽車功能逐漸增多的同時，各種參數(shù)也在不斷增加，于是在50年代，ECU被運用到了汽車行業(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，對信號進行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平；從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數(shù)字信號，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后傳遞給微機；微機將上述已經(jīng)預處理過的信號進行運算處理，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，使其驅(qū)動被控的調(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)動機管理系統(tǒng)，應用在包括汽油機PFI（如上圖）、GDI，柴油機，混合動力系統(tǒng)等，主要控制發(fā)動機的噴油、點火、扭矩分配等功能。 TCU（Transmision Control Unit）自動變速箱控制單元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自動變速器中，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、電動窗、天窗、電動后視鏡、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)的車輛行駛動力學調(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)車都會配備這個模塊。 BMS（Battery Management System）電池管理系統(tǒng)，顧名思義這個控制器是專門針對配備有動力電池的電動車或者混合動力車準備的。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，用于混合動力/純電動汽車動力系統(tǒng)的總成控制器，負責協(xié)調(diào)發(fā)動機、驅(qū)動電機、變速箱、動力電池等各部件的工作，提高新能源汽車的經(jīng)濟性、動力性、安全性并降低排放污染。

圖：VCU控制結(jié)構(gòu)三.ECU設計開發(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)層面上分析這個現(xiàn)象，他把ECU涉及到的技術(shù)分為4個部分： （1）控制策略開發(fā)：根據(jù)讀到的油門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣壓力等傳感器（相當于人的眼睛、耳朵）的輸入信號，ECU（相當于人的大腦）需要做一些處理，根據(jù)處理結(jié)果ECU輸出信號控制噴油嘴、點火線圈等執(zhí)行器（相當于人的手、腳）工作。“ECU做哪些處理”是由控制策略決定的。 （2）匹配標定：設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。如何設置X、Y使整車性能最佳？Y太小，動力不足；Y太大，耗油。匹配標定就是定一個最佳的X、Y。 （3）軟件開發(fā)：將控制策略用軟件實現(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，做各種測試，保證量產(chǎn)ECU符合EMC標準以及在各種惡劣的外界環(huán)境下也能正常工作。 在這四項之中，硬件開發(fā)和軟件開發(fā)做出來較為簡單，但是很難控制成本，而控制策略與匹配標定則是難點，需要時間積累。 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，人力和時間的投入。從前期研發(fā)技術(shù)儲備到量產(chǎn)需要至少七到十年的的時間。今天車上賣的實際上是很久之前就搞出來的技術(shù)了。德國工程師協(xié)會每年會在巴登巴登召開汽車電子大會，我們今天看到運用的技術(shù)之前就開會談了好久了。某德國OEM研發(fā)部門將進有千人的工程師（內(nèi)部和外部員工一起）進行平臺開發(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)行和對供應商進行流程檢查。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)揮自己的長處。不要浪費時間重復勞動。 而2022年我們回頭看整個市場格局，會發(fā)現(xiàn)ECU的市場格局早就開始發(fā)生改變了，很多原以為高高在上觸不可及的技術(shù)和場景，被國內(nèi)的汽車人一個個攻破，國外tier1壟斷供應的局面也被打破或即將被打破。 一位自動駕駛工程師分享了3個經(jīng)驗給國內(nèi)的汽車工程師們：

1、基本功要扎實，該補的課得補全面

ECU的產(chǎn)品開發(fā)中，功能 -> 性能 -> 成本，難度依次增大。 從功能實現(xiàn)的角度，以目前嵌入式軟硬件市場的成熟度，招到有相關(guān)經(jīng)驗的工程師，挖來行業(yè)巨頭里面經(jīng)驗豐富的專家，逆向或者以外流資料為基礎(chǔ)甚至全新正向開發(fā)，做出來能實現(xiàn)功能的ECU軟硬件都不會很難。開發(fā)流程，測試驗證這些流程經(jīng)驗，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)燃機動力系統(tǒng)控制技術(shù)和匹配標定技術(shù)上有足夠的積累和經(jīng)驗。這些積累的背后是專業(yè)理論上的深入和實驗數(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)界競爭的最強大武器，傳統(tǒng)巨頭的成本優(yōu)勢是供應鏈管理、出貨量、技術(shù)平臺化長期演化的結(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、匹配應用、售后管理等。這個領(lǐng)域，國外巨頭們都是有著幾十年產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，想要和他們競爭，首先需要把基本功做扎實，就算是抄作業(yè)也要把該補的課補全面。 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run起來才能活

有了性能不錯成本合理的產(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用一個新廠家的產(chǎn)品呢？還有采購，質(zhì)保，售后，各級領(lǐng)導等，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)務需求端看，比如tier1大廠看不上的機會，降本換代的機會，自主知識產(chǎn)權(quán)項目的機會，國家項目的機會，這些業(yè)務量可能很小，甚至都是虧本在做，但是對產(chǎn)品的成熟度，團隊的錘煉，經(jīng)驗的積累，固定資產(chǎn)的投入是大有裨益的。必須想方設法把業(yè)務run起來，才能把第一條說的基本功和補課做起來。 另一個角度是要想辦法搞錢，考驗團隊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)變革的機會

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

四.總結(jié)

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

審核編輯 ：李倩