汽車發動機ECU系統研發技術解析

引　言

隨著技術的進步，汽車的數字化程度越來越高。目前汽車電子信息產品已經平均占到汽車總成本的1/3，并且這個比率還在不斷提高，有專家認為，未來10年內，這個比率將達到40%。例如像寶來這樣的中檔轎車至少擁有十幾個汽車電子控制單元（ECU）。所謂ECU，實際上就是一部帶單片機的嵌入式系統，有自己的處理器、I/O設備和存儲器，能獨立控制汽車的某一系統，例如發動機管理系統EMS和ABS系統等。至于高檔轎車，往往擁有幾十個甚至上百個 ECU，這些ECU通過數字總線結構連接在一起，形成一個復雜的計算機局域網。

1　汽車ECU開發流程

汽車ECU開發流程見圖1。

1.1　汽車ECU開發的V循環方法

1.1.1　設計計算

　　發動機匹配項目設計計算的目的是根據汽車要求的性能確定發動機和變速器等部件的類型和參數。它分為以下3種方法。

　　（1）手工計算

　　主要是根據汽車驅動力與行使阻力的平衡圖來確定汽車在不同檔位情況下的最高車速、加速能力和爬坡能力，從而評價變速器的不同傳動比對汽車性能的影響，確定發動機和變速器的參數。這種方法計算繁瑣，結果不夠準確。

　　（2）仿真計算

　　在設計汽車和各部件模型的基礎上，輸入發動機和變速器等汽車部件和整車的性能參數，指定要求的行駛循環，最后計算出汽車的動力性、經濟性、排放性能和制動性能。它可以在計算機上顯示和打印各種分析報告和圖表結果，計算快速準確，能反映汽車系統中任何參數的變化對整車性能的影響。目前國內常見的車輛仿真商業軟件有奧地利李斯特內燃機及測試設備公司（AVLLIST GmbH）開發的汽車性能仿真分析軟件CRUISE。

　　（3）參數優化

　　將汽車的動力性、經濟性、排放性能和制動性能作為目標函數，將發動機功率、汽車重量和變速器的各檔傳動比等參數作為優化變量，在一定范圍內，尋求最優匹配組合，使汽車達到最佳性能價格比。

1.1.2　發動機和變速器的布置

　　在完成發動機匹配設計計算后，根據初步確定的計算參數和汽車布置形式，可以從市場上選擇一款或多款發動機和變速器，然后選擇和開發相應制動、轉向和空調系統等部件，在發動機艙和車身上試布置。也可以通過建立汽車和部件的CAD數字模型，在CAD軟件環境中試裝配，檢查干涉情況，并進行調整。在確定汽車主要部件的位置后，可以進行后續工作。