第二章汽车电子控制系统的核心—ECU
汽车中的汽车ecu名词解释
汽车中的汽车ecu名词解释随着科技的进步，汽车越来越智能化，而ECU（Engine Control Unit）作为汽车电子控制系统中的重要组成部分，起着至关重要的作用。
本文将解释汽车中的ECU，并探讨其在汽车行业中的重要性和功能。
一、ECU的定义ECU是指引擎控制单元，它是一种嵌入式系统，能够监测和控制汽车引擎的运行。
ECU通过传感器接收来自引擎和其他相关部件的信息，并根据预先设定的算法来控制燃油喷射、点火时机、和其他影响引擎性能的参数。
因此，ECU可以被认为是引擎的"大脑"，它将汽车的性能与燃油效率进行平衡调控。
二、ECU的组成ECU由两个核心组件构成，即中央处理器（CPU）和存储器（Memory）。
中央处理器负责执行计算任务，针对传感器和执行器的数据进行处理。
存储器则负责存储算法和参数数据，以便ECU根据数据进行计算和控制。
除此之外，ECU还包括输入和输出接口，用于与其他系统和设备通信，如显示屏、诊断设备等。
三、ECU的功能和应用1. 发动机控制：作为引擎控制单元，ECU的首要任务是控制发动机的各种操作。
它可以根据驾驶条件和环境要求调节燃油喷射量，点火正时以及其他参数，以实现更好的燃烧效果和驾驶性能。
2. 排放控制：ECU还负责监测和控制车辆的排放情况，以满足环保法规要求。
它利用传感器检测废气组成和排放量，并根据这些数据来精确控制燃油喷射量和其他关键参数，以降低污染物排放。
3. 诊断和故障检测：ECU内部拥有自主的自诊断系统，可以检测和记录车辆的故障代码。
一旦发现问题，ECU会发出警报并将故障代码存储，以便车主、技师或诊断设备进行进一步的故障排查和修复。
4. 系统集成和互联：ECU还扮演着整个车辆电子系统的重要角色。
它可以集成并控制其他功能模块，如制动系统、安全气囊系统、车身稳定系统等，以实现系统间的协同操作。
此外，ECU还可以通过车辆总线系统（如CAN总线）与其他设备进行通信，包括车载娱乐系统、导航系统等。
ECU功能说明书
汽车发动机电子控制单元（ECU）功能说明书菱电变频、概述汽车发动机电子控制单元（ECU是汽车发动机控制系统的核心，它可以根据发动机的不同工况，向发动机提供最佳空燃比的混合气和最佳点火时间，使发动机始终处在最佳工作状态，发动机的性能（动力性、经济型、排放性）达到最佳。
汽车发动机机电子控制单元（ECU的主要功能：1燃油喷射（EFI）控制⑴、喷油量控制发动机控制器（ECU）将进气量和发动机负荷作为主要控制信号，以确定喷油脉冲宽度（即基本喷油量），并根据循环水温度、进气温度、进气压力、尾气氧含量等信号修正喷油量，最后确定总喷油量。
⑵、喷油正时控制采用多点顺序燃油喷射系统的发动机，ECU除了控制喷油量外，还要根据发动机各缸的点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使燃油充分燃烧。
⑶、断油控制减速断油控制：汽车在正常行驶中，驾驶员突然松开油门踏板时，ECU 自动中断燃油喷射，直至发动机转速下降到设定的低转速时再恢复喷油。
超速断油控制：当发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU 自动中断喷油，直至发动机转速低于安全转速一定值且车速低于最高车速一定值时恢复喷油。
⑷、燃油泵控制当打开点火开关后，ECU 控制燃油泵工作 3 秒钟，用于建立必要的油压。
若此时发动机不起动，ECU 控制燃油泵停止工作。
在发动机起动和运转过程中，ECU 控制燃油泵正常运转。
2、点火（ESA）控制⑴、点火提前角控制发动机运转时，ECU 根据发动机的转速和负荷信号，计算相应工况下的点火提前角，并根据发动机的水温、进气温度、节气门位置、爆震信号等修正点火提前角，最后得到一个最佳的点火正时。
在点火正时前的某一预定角，ECU 控制点火线圈的初级通电，在到达点火正时角时，ECU 切断点火线圈初级电流并在次级线圈中感应出高压电使相应气缸的火花塞跳火，点燃混合气。
⑵、通电时间（闭合角）控制点火线圈初级电路在断开时需要保证足够大的电流，以使次级线圈产生足够高的电压。
车辆电子控制系统-控制器ECU (2)
信息与报警
⑧ 安全气囊电子控制系统。 ⑨ 汽车安全电子防盗系统。
⑩ 汽车电子仪表。
3.3.2 ECU的基本结构 1. ECU的基本结构
❖ 功用决定结构 功用（1）:将来自传感器的输入
信号进行转换，使其成为能 够处理和分析的信息。
功用（2）:根据控制要求进行算 术运算或逻辑运算。
功用（3）：将运算结果转换成 驱动执行机构工作的信号。
a. A／D转换器(模／数转换器)：
➢ 模/数转换和数/模转换的概念： 能将数字量转换为模拟量的装置称为数/模 转换器，简称D/A转换器或DAC；能将模 拟量转换为数字量的装置称为模/数转换器， 简称A/D转换器或ADC。
DAC和ADC是联系数字系统和模拟系统 的“桥梁”，也可称之为两者之间的接
3.3.2 ECU的基本结构－输入接口 模/数和数/模转换的原理框图：
iv. 逐次比较下去，一直到最低位为止。寄存 器的逻辑状态就是对应于输入电压Ui的输 出数字量。
3.3.2 ECU的基本结构－输入接口 模拟量转换过程示例：
输 入 接 口
3.3.2 ECU的基本结构－输入接口
b. 数字输入调理器（或称数字输入缓冲器）：
➢ 对频率量的处理：
放大、
输
限幅、
整形
入
接
频压
车辆电子控制系统－控制器ECU
收 集 信 息 输入 信息处理器 输出 控 制 部 件
的传感器
(ECU)
的执行器
3.3 电子控制器ECU
3.3.1 ECU概述 ❖ ECU：Electronic Control Unit，
即电子控制单元或电子控制器。 ❖ 不同的名称：
美国通用（GM）：ECM，PCM； 美国福特（Ford）：MCU，EEC 日本丰田（TOYOTA）：EFI。
ecu工作原理
ecu工作原理
ECU（Engine Control Unit）是发动机控制单元，是汽车电子控制系统中的核心部件之一，负责监测和调节发动机的各项参数，以保证发动机的正常运行。
ECU的工作原理可以分为以下几个重要步骤：
1. 传感器采集：ECU通过各种传感器（如氧气传感器、气体温度传感器、转速传感器等）获取发动机运行过程中的各项参数，如气门的位置、油耗、进气温度、转速等。
2. 数据处理：ECU通过内部的微处理器对传感器采集到的数据进行处理，将其转化为可识别和可处理的信号。
同时，ECU 还会根据存储的预设曲线和算法，将这些数据转化为具体的操作指令，用于控制发动机的工作过程。
3. 控制执行：ECU通过输出电路向发动机的各个执行器（如喷油器、点火器、空气调节阀等）发送控制信号，以实现对发动机的调节和控制。
例如，根据传感器监测到的进气温度和速度来调节喷油量，或者根据传感器监测到的氧气含量来调节气体混合物的比例。
4. 诊断系统：ECU还具备故障诊断功能，在发动机出现故障时能够通过故障码进行诊断，帮助技术人员进行故障排除和修复。
总的来说，ECU作为发动机控制的核心部件，通过采集、处
理和控制发动机运行过程中的各项参数，保证发动机在安全、高效、低排放的条件下正常运行。
一、汽车电子控制单元（ECU）原理汽车发动机电控系统由信号输入装置
一、汽车电子控制单元（ECU）原理汽车发动机电控系统由信号输入装置（传感器）、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成（如图1所示）。
电子控制单元又称为电子控制器，俗称电脑（一般简写为ECU、发动机控制模块MCU、EEC 或者PCM），是发动机电控系统的核心部件。
其功能是根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻、怠速控制、进气控制、排放控制、自诊断失效保护和备用控制系统等进行控制。
ECU 主要由输入回路、模拟/数字（A/D）转换器、微机和输出回路4部分组成（如图2所示）。
输入回路主要指从传感器来的信号，首先进入输入回路。
在输入回路里，对输入信号进行预处理，一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后，再转换成输入电平。
A/D转换器功用将模拟信号转换为数字信号后再输入微机。
如果传感器输出的是脉冲（数字）信号，经过输入回路处理后可以直接进入微机。
电子控制单元是发动机电控系统的核心。
他能根据需要，把各种传感器送来的信号，按内存的程序对数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路。
输出回路的作用是将微机发出的指令，转变成控制信号来驱动执行器工作。
输出回路一般起着控制信号的生成和放大等作用。
在发动机运转过程中，ECU 根据发动机控制系统的各传感器送来的信号，判断发动机当前所处的运行工况和工作条件，并从ROM 中查取相应的控制参数数据，经中央处理器（CPU）的计算和必要的修正后，输出相应的控制信号，控制发动机运转。
电子控制单元的简要工作过程如下：（1）发动机起动时，ECU 进入工作状态，某些程序从ROM 中取出，进入CPU。
这些程序可以用来控制点火时刻、燃油喷射和怠速等。
（2）通过CPU 的控制，指令逐个地进行循环执行。
执行程序中所需要的发动机信息，来自各个传感器。
（3）从传感器来的信号，首先进入输入回路进行处理。
如果是数字信号，则直接经I/O 接口进入微机；如果是模拟信号，则经A/D 转换器转换成数字信号后才经I/O接口进入微机。
汽车电子控制单元(ECU)的构造与功能
汽车电子控制单元（ECU）的构造与功能在现代汽车中，电子设备的应用已经成为了不可或缺的一部分。
汽车电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）作为汽车电子系统的核心，承担着控制、监测和管理汽车各个系统的重要任务。
本文将详细介绍ECU的构造与功能。
一、ECU的构造ECU由多个模块组成，每个模块负责不同的功能。
主要包括处理器模块、输入输出模块、存储器模块和总线接口模块。
1. 处理器模块：处理器模块是ECU的核心，由一颗或多颗微处理器组成。
该模块负责接收来自各个传感器和执行器的信号，并根据预设的程序进行处理、分析和判断。
处理器模块的性能直接影响到ECU的响应速度和稳定性。
2. 输入输出模块：输入输出模块负责与车辆上的传感器和执行器进行数据的输入和输出。
通过与传感器连接，输入模块可以获取到引擎转速、车速、油温等各种传感器数据。
输出模块则将处理器模块处理后的指令发送给执行器，如喷油器、点火器等。
3. 存储器模块：存储器模块用于存储ECU的程序代码和数据。
其中，只读存储器（ROM）存储着ECU的基本程序，可编程只读存储器（PROM）用于存储一些可修改的程序和数据，而随机存储器（RAM）则用于存储临时数据和故障代码。
4. 总线接口模块：总线接口模块将ECU内部的各个模块连接起来，并通过汽车上的总线与其他ECU和外围设备进行通信。
常见的总线通信协议包括CAN、LIN和FlexRay等。
二、ECU的功能ECU作为汽车电子系统的核心，承担着以下重要功能：1. 发动机管理系统：ECU通过监测发动机的转速、油温、氧气浓度等参数，控制喷油系统、点火系统和排气系统，以实现最佳的燃油供应和燃烧效果，提高燃油利用率和发动机性能。
2. 制动控制系统：ECU监测车速、制动压力和轮胎转速等参数，通过控制制动液压系统和防抱死刹车系统，保证车辆在制动时的稳定性和安全性。
3. 悬挂系统控制：ECU通过感知汽车的悬挂系统状态，并根据路面状况和驾驶风格调整悬挂系统的刚度和阻尼，提供更好的悬挂控制和驾驶舒适性。
汽车ECU基础知识
1.3 输出处理电路
喷射信号
ON
5V
微 处 0V
OFF
理
器
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输出功 率驱动
信号
+
B
喷射器
功率放大
燃油喷射驱动电路
14V OFF
0V ON 喷射器 电压波形
喷射器电弧 抑制电路
1.4 电源电路
ECU一般带有电池和内置电源电路，以保证微处理 器及其接口电路工作在+5v的电压下。即使在发动机 启动工况等使汽车蓄电池电压有较大波动时，也能 提供+5v的稳定电压，从而保证系统的正常工作。
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1.2 微处理器
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1.3 输出处理电路
微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、 指示灯、步进电机等。
微处理器输出信号功率小，使用+5v的电压， 汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，需要 将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理 后再驱动执行机构。
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2.1 汽车电子总体设计流程
进行系统硬件 的总体设计， 确定输入输出 处理方法，估 计所需ROM和 RAM的容量等; 同时还要考虑 到开发时间、 费用、ECU的 结构形式和尺 寸等情况。
2.1 汽车电子总体设计流程
软、硬件设计 平行、交叉进 行。有的功能 既可由硬件实 现，也可由软 件完成。因此， 需要分析比较 两者之间的得 失，才能最后 确定。
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1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试
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ecu的基本组成
ecu的基本组成ECU是指发动机控制单元，是现代汽车电子控制系统的核心之一。
ECU的主要功能是通过控制发动机的工作状态，实现对车辆的控制和管理。
ECU的基本组成包括以下几个部分。
1.中央处理器（CPU）中央处理器是ECU的核心部件，负责处理各种数据和指令。
它根据传感器采集到的信息，控制发动机的工作状态，如燃油喷射量、点火时机、气门开度等。
2.存储器（ROM和RAM）存储器是ECU的重要组成部分，它分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
ROM中存储了ECU的程序和数据，包括发动机的参数、工作模式、校准数据等。
RAM用于临时存储数据，如传感器采集到的信息和ECU计算出的结果。
3.输入/输出接口（I/O）输入/输出接口是ECU与车辆其他部件进行通信的桥梁，包括模拟输入接口、数字输入接口、模拟输出接口和数字输出接口。
模拟输入接口用于接收模拟信号，如空气流量、油压等；数字输入接口用于接收数字信号，如车速、发动机转速等；模拟输出接口用于控制模拟信号输出，如燃油喷射量、气门开度等；数字输出接口用于控制数字信号输出，如点火时机、发动机启停等。
4.传感器传感器是ECU的重要组成部分，它用于采集车辆各种参数，如车速、发动机转速、水温、气压等。
传感器将采集到的信息转换为电信号，传输到ECU中进行计算和控制。
5.执行器执行器是ECU控制发动机工作状态的重要部件，如燃油喷射器、点火线圈、进气门控制器等。
它们根据ECU的指令，控制发动机工作状态，从而实现对车辆的控制和管理。
6.电源模块电源模块是ECU的重要组成部分，它负责为ECU提供稳定可靠的电源。
电源模块一般包括电源管理芯片、电源滤波器、电源开关等。
以上是ECU的基本组成部分，每个部分都起着不可或缺的作用。
ECU的性能和质量取决于各个部分的设计和制造。
随着汽车电子技术的不断发展，ECU也在不断演化和升级，为汽车的性能和安全提供更加可靠的保障。
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磁电式转度传感器
•
（2）霍尔式传感器
霍尔效应： 半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂直 的薄片平面方向）流过时，在垂直于磁场和电流的方向 上产生电动势，这种现象称为霍尔效应。
第二章汽车电子控制系 统的核心—ECU
2020年7月9日星期四
2.1 ECU概述
➢ 汽车电子控制系统：包括硬件和软件两部分，硬件有 电子控制单元（Electronic Control Unit,ECU）及其 接口、传感器、执行机构、显示机构等；软件存储在 ECU中支配电子控制系统完成实时测控功能。
•
3 微处理器（单片机）的结构
•单片机结构框图
•CUP结构框图
➢ 微处理器：是将中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储
器（Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要
计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，所以也称单片机
➢ 。单片机的核心部分又是中央处理器（CPU），是具有译码指令和数据 处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，基本结构如图所 示，由运算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器 Controller）组成。
压电元件
压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用的 压电材料有石英晶体（SiO2）和人工合成的压电陶 瓷。压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍，灵敏 度较高。
•压电式传感器使用实列:爆震传感器、安全气囊碰撞传感器 压电加速度传感器
• 压电爆震传感器的压电共振点制作在爆震振动频率上，爆震传感器安装在 发动机气缸外壁，发生爆震时，压电共振片发生共震，会产生较大的电压信 号输出给ECU.
包括开关信号）。 ➢ 输出处理电路：微处理器输出的是+5V
•
模 换拟通信常号采必用须10通位过以A上/D，转4换ms脉 能 ，器以必冲 直。下须信 接为采经号 驱了样过动，保间输电且证隔出磁电汽。处阀流车理、也控电电在制路动1需5进机m要行、A。以转指A下换示/D，。灯转不等
• 对于数字信号，常需要进行电位匹配、波形修正、防颤等处理。
• 汽车智能控制：传感 技术，图像识别技术 ，导航技术将使汽车 智能控制得到发展。
•
2.4 传感器
1、传感器特性概述
传感器：传感器是指能感受规定的物理变量，并按一定规 律转换成可用输入的电信号变量的器件或装置。简单地 说，传感器是把非电量转换成电量的装置。
传感器由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
➢ 汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小 异，其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出 模块的功能变化，随控制系统所要完成的任务不同而 不同。
•
2.2 ECU的基本结构
1 汽车电子控制系统的一般结构
传感器 ECU
执行器
汽车电子控制系统的技术核心是ECU，技术关键是传感器。
•
一款高档发动机的ECU
•ECU在发动机电控系统中的应用方框图
•
2.3 ECU的发展趋势
➢ 集中综合控制、总线技术、汽车智能控制是未来汽车电子控制技术 重点发展方向。
➢ 集中综合控制:单片机的类型将会启用更高位数的，各系统ECU向综 合一体发展，互联网技术将可能切入，车载PC融入……
• 总线技术：各个ECU 通过局域网技术实现 车内互联，各ECU间 信息共享。
•
（4） 光电式传感器
光电效应:
在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电效 应，如光电管、光电倍增管等。
在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电效 应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等 。
• 在光线作用下， 物体产生一定方向电 动势的现象，称为光 生伏特现象，如光电 池。 • 光敏电阻、光 电管、光敏管、光电 池都可以设计成使用 方便的传感器。
1) 敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏感 元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。
2）转换元件则将上述非电量转换成电参量。
3）测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可 测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分
•
2 常用传感器的工作原理
霍尔元件： 目前常用的霍尔材料锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（ InSb）、砷化铟（InAs）等 。N型锗容易加工制造，霍 尔系数、温度性能、线性度较好
•
(3) 压电式传感器
压电效应
对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时，在 一定表面上产生电荷，当外力撤除后，又恢复到不 带电状态，这种现象称为正压电效应。在电介质的 极化方向施加电场，电介质会在一定方向上产生机 械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应力 随之消失，此现象称为逆压电效应。
•
2.5 执行器
汽车控制器的种类繁多，但很大一部分都是通过电开关、电磁阀 、电动机实现控制的。 1 电开关。在汽车控制执行部分的开关有需要电隔离和不需要电隔 离2种，一般需要隔离的都选用继电器，不需要隔离的就直接选用 大功率晶体管。 2 电磁阀 电磁阀是依靠电磁力实现诸如气阀、油阀、离合器的操控的。 3 电动机 汽车控制电动机通常使用直流电动机和步进电动机两种。
•
2 ECU的基本结构
➢ ECU是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处理 电路、系统通信电路及电源电路组成，的结构如图所示。
➢ 电源电路：ECU内设了稳压电源，保证不因外部 电源恶劣时影响ECU的稳定工作，同时ECU的内 置电池也保证在外部电源短时缺电时不丢失数据 。
➢ 传感器输入到ECU的信号主要有二种：即模拟信号、数字信号（
•
(5) 热电式传感器
热电效应 将两种不同性质的金属导体（通常为纯金属，广泛使
用的是铂、铜、镍、铁等）A、B接成一个闭合回路， 如果两接合点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产 生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象 称为热电效应。 热电传感器 •热敏电阻传感器
•
•热敏电阻 空气温度传感器