2汽车电子控制系统的核心--ECU-汽车电子控制技术

第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展模拟信号输入处理电源A/D数字信号电源电路微处理器输出处理电磁阀电机指示灯输入ECU输出ECU基本组成第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展车速传感器发动机转速传感器输入轴转速传感器加速器踏板传感器离合器位置传感器水温传感器档位选择器杆节气门开关加速器踏板开关空调开关制动开关巡航开关照明开关脉冲输入电路模拟输入电路接盘输入电路中央处理机CPU随机存储器RAM多路转换器存储器ROM步进电机驱动电路指示器驱动电路电磁阀驱动电路起动器禁止器节气门离合器变速器HSA指示器起动器继电器电源电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子控制系统：硬件有电子控制单元(ECU—ElectronicControlUnit)及其接口、执行机构、传感器等；软件存储在ECU中，支配电控系统完成数据采集、计算处理、输出控制、系统监控与自诊断等。大部分ECU的电路结构大同小异，控制功能的变化则依赖于软件及输入输出模块的变化，随控制系统所完成任务的不同而不同。电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子控制系统：硬件有电子控制单元(ECU—ElectronicControlUnit)及其接口、执行机构、传感器等；软件存储在ECU中，支配电控系统完成数据采集、计算处理、输出控制、系统监控与自诊断等。大部分ECU的电路结构大同小异，控制功能的变化则依赖于软件及输入输出模块的变化，随控制系统所完成任务的不同而不同。电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度(10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度(10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度(10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUON输入处理电路5V0VONOFF5V0V5V0Vt5V0V+12V0VOFF0V+_t5V0V-46V0V输入电压突变正负交替电压噪声信号电涌电压输入信号的处理电涌：微秒量级的异常大的电流脉冲第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图都是计数器，只不过在定时时是对微机内部时钟脉冲进行计数，作计数器时是对微机外部输入的脉冲进行计数。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图Analog-Digital模数转换单元第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图PulseWidthModulation，脉冲宽度调制。调整脉冲信号的占空比，从而控制充电电流。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构CPUClockROM(程序)RAM(数据)特殊功能I/OTimer/CounterA/DPWMInterruptSIO地址总线控制总线数据总线输入端口输出端口I/O端口单片机典型结构框图SerialInterfaceI/O串行输入输出。通信使用3根线完成：地线、发送、接收。通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构微处理器首先完成传感器信号的A/D转换、周期脉冲信号测量和其它有关汽车行驶状态信号的输入处理，然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执行机构发送控制信号。过去微处理器多数是8位和l6位的，也有少数采用32位的。现在多用16位和32位机。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构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。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构微处理器5VONOFF0V0V14VONOFF喷射信号喷射器电压波形喷射器功率放大输出功率驱动信号喷射器电弧抑制电路+B燃油喷射驱动电路第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展电源电路输出处理电路微处理器输入处理电路ECU的基本体系结构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。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子系统的总体设计微处理器的选择控制程序的设计与开发ECU的控制程序ECU硬件抗干扰设计汽车电子系统设计的基本原则整体性原则：考虑机械设计和电子设计、液压、气动设计的特点，先进性与可靠性结合。协调性原则：使汽车各子系统满足整车控制水平，并对各自不同的系统进行优化设计的约束。满意性原则：保证精准的控制和方便舒适的操作。适应性原则：对汽车行驶的各种条件和工况能有好的适应能力，承受各种干扰；能主动适应条件的变化。可靠性原则：能抵御污染物侵蚀破坏；能耐受负荷突变或过载；能抵御电磁和环境干扰。低成本原则：良好的性价比。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子系统的总体设计微处理器的选择控制程序的设计与开发ECU的控制程序ECU硬件抗干扰设计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.系统测试汽车电子系统总体设计流程包括所要具有的功能和配置，传感器和执行机构等输入输出环节，控制结构和系统控制电路的操作步骤。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子系统的总体设计微处理器的选择控制程序的设计与开发ECU的控制程序ECU硬件抗干扰设计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.系统测试汽车电子系统总体设计流程在进行系统设计时，首先根据需要完成系统结构的综合描述，建立详细的系统需求模型。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电子系统设计ECU的检测与评估ECU功能的发展汽车电子系统的总体设计微处理器的选择控制程序的设计与开发ECU的控制程序ECU硬件抗干扰设计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.系统测试汽车电子系统总体设计流程软、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。第二章汽车电子控制系统的核心--ECUECU的基本结构与功能汽车电