一、什么是ECU?

ECU 代表電子控制單元，它是一種嵌入式系統(tǒng)，用于控制汽車中的一個(gè)電氣系統(tǒng)。單車可以有多個(gè)ECU，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、變速箱控制模塊、動(dòng)力總成控制模塊、制動(dòng)控制模塊、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、車身控制模塊、懸架控制模塊、電池管理系統(tǒng)和與車輛中的特定子系統(tǒng)相關(guān)的其他ECU等。

二、ECU的軟硬件架構(gòu)

如下圖所示，這些ECU中的每一個(gè)ECU由以下組件組成：

微控制器 - 微控制器構(gòu)成 ECU 的基礎(chǔ)。微控制器接收所有輸入，并使用提供的軟件例程進(jìn)行邏輯處理以提供所需的輸出。這些微控制器讀取或?qū)懭?SRAM、FLASH RAM 或 EEPROM 存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)不同的軟件組件，無(wú)論是引導(dǎo)加載程序還是實(shí)際固件以及處理不同任務(wù)所需的其他軟件參數(shù)。

輸入 - 我們可以將 ECU 的輸入定義為兩類 1）電源 - 為 ECU 提供輸入電壓和電流，以啟動(dòng)并保證軟件正常運(yùn)行 2）模擬量輸入和數(shù)字量輸入 - 這些是 ECU 最關(guān)鍵的組件之一，其輸入的值是影響子系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。

輸出 - 根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后產(chǎn)生輸出，輸出可能驅(qū)動(dòng)以下器件，如用于執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)器（繼電器、噴射器、閥門），或用于伺服電機(jī)的 H 橋驅(qū)動(dòng)器，或邏輯輸出。

通信鏈路 - 傳感器和 ECU 的位置可能位于不同的位置，從而需要在這兩者之間建立通信鏈路。有時(shí)一輛車可能包含超過(guò) 80 個(gè) ECU，而某些 ECU 的輸出依賴于其他的 ECU所產(chǎn)生的輸入。因此，需要 ECU 內(nèi)部和ECU 之間的通信。因此，在一個(gè)ECU中建立了CAN總線協(xié)議、LIN協(xié)議、Flexray等不同通信協(xié)議的通信鏈路。

軟件 - 這是最重要的組件，包括啟動(dòng)控制器所需的引導(dǎo)加載程序、不同的配置參數(shù)以及處理不同輸入和提供準(zhǔn)確輸出所需的決策邏輯。

三、實(shí)例：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

為了理解上述概念，讓我們以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元為例。該 ECU 負(fù)責(zé)控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的空燃比、怠速、火花放電等，以實(shí)現(xiàn)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。這些控制取決于 ECU 的各種輸入，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、冷卻液溫度、空氣溫度等，這些輸入量由它們各自的傳感器檢測(cè)到。這些輸入可以是模擬或數(shù)字量。

為了將這些傳感器的輸入值傳輸?shù)街魑⒖刂破鲉卧覀儽仨氃谒鼈冎g建立通信鏈路。我們可以選擇通信協(xié)議中的一個(gè)或多個(gè)，如 CAN 總線系統(tǒng)、LIN 協(xié)議、Flexray 等。最后，在該微控制器上運(yùn)行的軟件組件讀取這些輸入進(jìn)行運(yùn)算并提供決策輸出。

例如，假設(shè)油門被猛踩了一下，這告訴 ECU 將更多的燃料和空氣泵入發(fā)動(dòng)機(jī)室?，F(xiàn)在如何讓更多的空氣或燃料進(jìn)入？這就是發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU的決策輸出。ECU 向噴油器發(fā)送信號(hào)以控制它們打開(kāi)或關(guān)閉的程度，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供正確的燃油量。

審核編輯：湯梓紅