汽车电子控制单元

汽车电子控制单元简称电控单元、汽车电控单元或集成电路控制单元、多路控制装置等等。汽车制造公司不同叫法也不同。它是由集成电路组成的用于实现对数据的分析处理发送等一系列功能的控制装置。目前在汽车上广泛应用，并且集成度越来越高。

电控单元主要由硬件和软件两大部分组成。

硬件部分主要包括系统电路、电源电路、输入采集接口电路、输出

驱动电路等。

1.系统电路：

系统电路以所选定的单片机为核心，主要有存储区扩展电路、时钟电路、复位电路、通信电路等。

2.输入接口电路：

输入接口主要将从传感器中采集到的转速、油门踏板位置、冷却水温度等各种发动机信号进行放大、整形、电压转换、滤波处理等，保证实时准确地为CPU提供发动机的各种参数，以便CPU进行监控。

3.驱动电路：

驱动电路主要是将CPU根据发动机状态和操作人员的要求计算得到的控制信号放大驱动，实现对油量控制机构和定时控制机构的控制。

4.输出电路：

输出电路是微型计算机与执行器之间建立联系的一个装置。它的功能是将微型计算机发出的指令信号转变成控制信号，以驱动执行器工作。

1.接受控制信息，主要指接受操作人员的各种控制指 令，如油门指令。

2.系统参数的采集处理功能，应用单片机丰富的接口 资源采集发动机的工况和状态参数，之后加以转换处理。

3.在控制软件的管理下，完成各种控制功能，根据采集的系统参数进行工况判断，实现喷油量控制和喷油定时控制。

4.输出驱动功能，根据系统处理后所得的控制信息，进行信号输出放大，驱动油量控制机构和定时控制机构。

5.具备系统自诊断功能，如果检测到故障，则启用后备功能。

6.与监控系统进行实时通讯的功能。

车用ECU所处的环境十分恶劣复杂，除了湿度、温度、振动、冲击、灰尘、泥砂、水、油污、波动电压等环境因素外，电磁环境更是个不可忽视的问题。为了能使ECU适应汽车内恶劣电磁环境，在设计汽车电子产品时考虑ECU所处的环境以及对ECU进行检测和评估就显得十分重要。

ECU的实验室检测

1.环境温度的考核：

进行温度考核的原因：ECU主要部件的半导体受温度影响很大。

温度的考核通常分为操作温度和存储温度，ECU的特性在室温、低温（-20°C）和高温（65 °C ）三种操作温度下测量，由此确定ECU的实际适应能力，以保障其性能。测试内容包括温度特性、高温工作、高温搁置、温度循环测试和热冲击测试等。

2.电磁干扰测试：

目前规定用四种瞬变电压对汽油机进行测试:

j 在负载猝减时产生的瞬变电压；

k 点火启闭时产生的瞬变电压；

l 各种感应负荷断开时产生的电压；

m 感性或容性耦合产生的瞬变电压。

3.电压波动测试：

通常用于考核电源电压变化对ECU的影响，包括当发动机启动时产生的异常波动电压，发动机电压调节器故障时产生的过压，以及电源线反接造成的负压等。

4. ECU的电磁兼容性也要通过衡电磁波传输小室测试考核。

5. 其它包括静电测量用于检测各部件之间的静电对ECU的影响；由无线电台和电视台等产生的较强电磁干扰；以及ECU本身包括数字电路也会产生电磁波干扰其它电子元件的正常工作。

ECU在实际工作环境中的检测

对车用电子产品的基本要求就是高可靠性和耐用性，各个以ECU为核心的电子系统，必须能够在恶劣的温度、湿度、振动、灰尘和电磁干扰环境中完成其应有的功能。因此必须进行实际的综合测试。以汽车作为一个整体进行测试，要在实验室中模拟汽车行驶过程中所遇到的各种情况。在模拟环境的实验室和试车场进行各种恶劣条件下的试验。

⑴适应ECU的具体工作环境，采用可靠性设计；

⑵电路采用模块化设计方法；

⑶采用低功耗高性能的元器件、简化电路、降低功耗、提高控制精度；

⑷采用车上低压电池供电，选用先进的开关电源；

(5)系统具有较好的抗振和抗电磁干扰能力，能在各种环境温度下可靠工作；

(6)ECU硬件系统安装调试方便，便于维修，质量轻；

(7)采用标准化开放式设计方法，便于系统的扩展、移植和修改；

(8)在软件设计中，采用层状结构体系和模块化技术便于修改和扩展。

汽车电子控制单元的工作过程复杂而有序、工作速度快捷而有条不紊。下面以发动机电控单元为例，简要介绍电控单元的工作过程。

发动机启动时，电子控制器ECU进入工作状态，某些运行程序或操作指令从存储器ROM中调入中央处理单元CPU。这些程序可以控制燃油喷射、点火时刻、怠速转速等等。在CPU的控制下，一个个指令按照预先编制的程序有条不紊地进行循环。在程序运行过程中所需要的发动机工况信息由各种传感器提供。

当曲轴位置传感器CPS检测的发动机转速与转角信号(脉冲信号)、进气歧管压力传感器MAP检测的负荷信号（模拟信号）()和冷却液温度传感器CTS检测的温度信号(模拟信号)等输入ECU后，首先通过输入回路进行信号处理。如果是数字信号，就根据CPU的安排经缓冲器和I/O接口电路直接进入CPU。如果是模拟信号，则首先经过模/数（A/D）转换器转换成数字信号，以便数字式单片机处理，然后才能经I/O接口电路输入CPU。大多数信息暂时存储在RAM中，根据控制指令再从RAM传送到CPU。

下一步是将预先存储在ROM中的最佳试验数据引入CPU，将传感器输入的信息与其进行比较。CPU将来自传感器的各种信息依次取样，与最佳试验数据进行逻辑运算，通过比较作出判定结果并发出指令信号，经I/O接口电路、输出回路控制执行器动作。如果是喷油器驱动信号，就控制喷油开始时刻、喷油持续时间，完成控制喷油功能；如果是点火器驱动信号，就控制点火导通角和点火时刻，完成控制点火功能。如果执行器需要线性电流量驱动，单片机就控制占空比来控制输出回路导通与截止，使流过执行器电磁线圈的平均电流线性增大或减小。

发动机工作时，微机运行速度相当快，如点火时刻控制，每秒钟可以修正上百次，因此控制精度很高，点火时刻十分准确。