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汽车电子控制系统的核心技术-ECU
1 ECU概述
2 ECU基本结构
3 ECU的发展趋势
4 传感器
5 执行器
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。
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。
一款汽车发动机的ECU芯实物图
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。
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。
传感器输入到ECU的信号主要有二种:即模拟信号、数字信号(包括开关信号)。
模拟信号必须通过A/D转换器。为了保证汽车控制需要。A/D转换通常采用10位以上,4ms以下采样间隔。
对于数字信号,常需要进行电位匹配、波形修正、防颤等处理。
输出处理电路:微处理器输出的是+5V脉冲信号,且电流也在15mA以下,不能直接驱动电磁阀、电动机、指示灯等,必须经过输出处理电路进行转换。
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。
3 微处理器(单片机)的结构
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。
单片机结构框图
CUP结构框图
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。
ECU在发动机电控系统中的应用方框图
一款高档发动机的ECU
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。
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。
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。
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
(1)磁电式传感器
磁电效应
根据法拉第电磁感应定律,线圈在磁场中运动(或线圈所在磁场的磁通变化) ,切割磁力线时,线圈中产生感应电动势。
直线移动式磁电传感器
转动式磁电传感器
磁电式转度传感器