汽车中各类控制器原理介绍

发布于：2023-03-16 14:26:16 来自：电气工程/电气工程原创版块 [复制转发]

知识点：控制器

汽车各控制系统按大类分为：舒适系统、安全系统和动力系统

1. 车身控制单元（BCM）：

车身控制单元（BCM）适合应用于12V和24V两种电压工作环境，可用于轿车、大客车和商用车的车身控制。输入模块通过采集电路采集各路开关量和模拟量信息输入，LIN接收模块接收控制手柄单元信号（灯光、雨刮、洗涤等信号），输出模块采用功率驱动和继电器驱动实现，有很好的性价比，CAN通信模块实现与其它汽车电子模块信息交换。主要实现车身门控制包括门锁、各种灯光、前后洗涤、前后雨刮、电动车窗等控制。在软件上实现了NM（CAN）网络管理、UDS诊断、CCP标定等功能并通过DV实验。

2. EPS 电子助力转向系统

EPS是提供辅助转向动力的系统。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。

3. 方向盘转角传感器（SAS）

方向盘转角传感器用于检测车辆行驶过程中方向盘的转角和转速，为车辆的其他控制系统如ESC、EPS、AFS等提供信号。所开发的方向盘转角传感器基于巨磁场效应，在测量精度、分辨率、线性度、使用寿命等方面具有良好的性能。使用了Infineon双传感器的方案，正确标定和初始化后，转角信息在掉电时不丢失，因而在量程范围内可输出绝对转角位置。该项目是由清华大学开发，根据安装尺寸及位置的不同，分为A和B两种形式。其原理结构如下图所示。

4. 电子驻车制动系统（EPB）

电子驻车制动系统是由电子控制方式实现停车制动的技术，它将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，控制方式从之前的机械式手刹拉杆变成了电子机械控制。EPB的结构和原理如图所示。

本项目所开发的EPB电子控制单元具有两种版本，分别适用于单电机拉索式和双电机集成卡钳式EPB。电子控制单元采用主CPU加安全监控CPU的双CPU方案，提高系统的可靠性。电子控制单元采集相关信号，控制电机和机械执行机构能分别实现临时停车制动、坡道起步辅助、动态紧急制动和自动驻车（Autohold）四项功能。

5. 电子稳定性系统ESP

适用于车身电子稳定系统，纠正车辆产生的过度转向或转向不足的现象，主动干预确保车辆操纵的稳定性。

ESP系统通过采集车轮速度信号、制动主缸压力信号、制动开关信号、方向盘转角信号以及横摆和加速度信号等等，判断出驾驶员的意图和车辆的行驶状态，并通过电磁阀和泵电机的控制、发动机和变速箱控制调整等措施，使其在合适的车轮上施加制动力而对车辆产生纠正力矩，以纠正车辆产生的过度转向或转向不足的现象，主动干预确保车辆操纵的稳定性。结构组成如下图所示。

6. 电动助力转向系统电控单元EPS

该电控单元适合应用于12V供电环境，可用于轿车和纯电动汽车的转向控制。主控MCU采用英飞凌的XC2300系列单片机，通过采集发动机转速信号、车速信号、扭矩传感器信号、点火信号等车辆状态信息，并送入到控制器ECU进行综合、分析、判断和运算后输出电流信号控制EPS电机。EPS电机通过传动机构产生助力转矩，该助力扭矩施加到转向轴上，从而辅助驾驶员完成转向操作。该系统低速时转向控制轻便，高速时转向助力小，操纵平稳不发飘。结构组成如下图所示。