随着国家第三阶段汽车油耗节能惠民政策的实施，汽车企业都在想尽各种办法降低油耗。发动机燃烧技术的应用是主流，但要想提高发动机的燃烧效率，达到好的节油效果需要付出很大努力和较高的成本。当前汽车电子设备较多，如何较好地控制这些电子设备，降低其功耗，也是节能很重要的手段。本文以汽车中常见的电子设备（油泵、发电机、空调、大灯、风扇）为例，从电子技术优化控制方面进行节能研究。

    1 汽车燃油泵
    当前中国市场上的汽车燃油泵仍旧是回油式稳压燃油泵。如图1所示，ECU控制油泵继电器使油泵工作，燃油通过泵油管到达油轨。由于燃油喷射控制对油轨供油压力要求很高，所以一旦油轨压力超过要求值，就通过泄压阀泄油，由回油管返回到油箱。为了保证油轨压力的稳定，油泵不停地泵油（油泵转速不可调），泄压阀不停地泄油，从而导致油泵效率较低。还有一种改进型结构，省掉回油管路，让回油在油泵直接泄压回油，但是这不仅影响车辆动态工况下的油轨压力的稳定性，而且同样有功耗损失。无论是回油式控制，还是回油改进式控制，只要车辆运行，油泵就以恒定的额定转速泵油。然后为了保持油轨压力的稳定，不停地泄油。这种不间断地泄油自然浪费了能耗。

    国外很多车辆使用PWM控制燃油泵，如图2所示，由ECU直接驱动油泵，通过油压传感器信号获得油轨压力，来控制油泵的转速或者开／关。结构不仅简单可靠，且控制精度高、油泵效率大大提升。当点火钥匙上电的时候，为了快速建立油压，ECU给出PWM占空比为100%信号给油泵，油泵全速运转。油轨压力传感器作为输入信号给ECU，对当前油轨压力和目标压力进行比较，对油泵转速进行PI闭环控制。

    由此可见，PWM控制燃油泵相对于回油稳压控制，在油轨压力控制精度上更加准确。同时，回油稳压控制一直让油泵在额定转速下运转，而PWM控制式燃油泵基本上都在额定转速以下运转。显然，PWM控制燃油泵能耗更低。通常油泵额定转速下的电流为10A左右，蓄电池电压为12～14 V之间，额定功率约为120W。使用PWM控制式燃油泵功率不超过60 W，可以节约50％的能耗。

    2 汽车发电机
    汽车发电机有单功能调节器和多功能调节器之分。单功能电子调节器发电机，输出电压的控制是其最基本的功能。多功能调节器发电机，除了具备电厌调节功能外，还具有DF（软加载）和FR（负载反馈）功能。其中FR负载反馈功能可由ECU利用发电机PWM负载信号自动调节发动机的运行状态。我们可以利用多功能发电机调节器的FR功能，对怠速转速进行控制来实现节能的目的。
    ECU利用发电机PWM负载信号进行怠速转速控制，这样的好处是：①在轻负载的情况下，尽量降低怠速转速，减少油耗；②在重负载的情况，提高目标怠速转速，避免整车亏电及熄火等危险。
    如图3所示，发电机PWM信号大于怠速转速干预PWM限值Value 1，表示发电机重负载，怠速转速目标值增加Value3。当电负载下降的时候，PWM值小于怠速转速恢复门限值Value2的时候，怠速恢复到低怠速状态。利用迟滞环Hysteresis，可以避免发电机PWM信号在Value 1附近导致频繁的怠速控制切换，有利于怠速的稳定控制。

    怠速是汽车上最常用的运行工况，由于怠速不对外做功，所以降低怠速时的油耗也是汽车节能的一个重要手段。比如ISS自动起停功能，在怠速时，直接停掉发动机，这样在怠速下就没有燃油消耗。但ISS功能很多驾驶者感觉不便，不易被接受。而降低汽车怠速转速不仅有利于降低怠速噪声，同时也有利于降低怠速油耗。我国目前采用欧洲油耗和排放法规的驾驶循环（ECE+EUDC），此驾驶循环中有13次怠速，整个驾驶循环1220s中有224s为怠速工况。怠速油耗约占整个驾驶工况的6.3%，而实际城市（ECE）工况占比更大。针对市场上某款车型进行测试，在同样点火角的情况下，怠速650 r/min时，喷油脉宽为2.32 ms；怠速850 r/min时，喷油脉宽为2.63 ms。怠速工况时，目标怠速650 r/min相对850 r/min节油11.8%。这样下来，整个ECE+EUDC工况，把怠速从850 r/min降低到650 r/min，可节油0.74%。而实际的城市工况，节油率更高。
    总结下来，多功能发电机在汽车怠速控制上的应用，不仅可以满足用电设备的电平衡，而且可以实现节油的目的。无论是单功能发电机，还是多功能发电机，只要发动机运转，发电机都会通过皮带随着发动机运转，机械损失不可避免。未来技术发展到发电机转速自由可控的时候，其机械损失能耗又将实现优化。

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