29汽车电子控制单元ECU.ppt

作业 1、简述ECU的主要功能。 2、简述ECU单元的主要组成。 3、汽车传感器信号分为那两大类？ 4、ECU输入电路部分分为那两大类？ 5、简述光电隔离器的作用与工作原理。 6、ECU输出电路部分分为那两大类？对ECU有那些可靠性要求？ 汽车电子控制单元ECU 学习要求 熟悉汽车电子控制单元ECU的基本功能和基本组成；熟悉玛瑞利单点电脑的组成，掌握玛瑞利单点电脑点火控制电路、点火监测电路和喷油控制电路的工作原理。 以单片机为核心的汽车电子控制装置，各生产厂家所称名称有所不同，有称微处理机控制装置─MCU，有称电子控制组件─ECM，较多的是称为汽车电子控制单元─ECU，简称电控单元。在汽车修理行业，习惯上称为汽车电脑。 一、ECU的基本功能 ECU的主要功能在以下几个方面： （1）接受传感器、操作开关或其它装置输入的信息。给需要电源的传感器提供工作电压。 （2）处理、存储、计算、分析和判断输入信息数据及故障信息。 （3）根据输入的有关信息计算出输出指令信号，放大指令信号至可以控制执行器。 （4）当电控系统出现故障时，输出故障信息。 （5）实行学习控制，具有自我修正输出值的功能。 （6）在具有车载网络的系统中，所有的ECU具有通信功能，相互间能进行数据交换。 二、汽车电控单元ECU的基本组成 由于汽车的配置不同，电控单元的数目也不同。低配置、手动变速器的轿车，一般只有一个发动机电控单元；中高配置的轿车，除发动机电控单元外，还有自动变速器电控单元、制动防抱死ABS电控单元、全自动空调电控单元、安全气囊电控单元、智能座椅电控单元、中央门控等电控单元，多达十几个，甚至几十个电控单元。汽车上电控单元的组成模式是相同的，一般由传感器、ECU、执行元件组成。 图2-1 汽车电子控制单元ECU的组成示意图 三、输入电路 输入电路的功能是接收和处理来自ECU外部的信号。实现外部传感器与单片机之间的信息传递，即对传感器输入的信号进行预处理，使输入信号变成微处理器可以接受的信号。来自ECU外部的信号分为两类， 一类是传感器信号， 一类是开关信号。 1. 传感器信号 传感器信号来自各个传感器，又分为模拟信号和数字信号。对模拟信号，如空气流量传感器、温度传感器等缓慢变化的模拟信号，要先放大、滤波、然后对其进行模/数（A/D）转换，转换为数字信号。 如果是脉冲信号和开关信号，如曲轴转速传感器的脉冲信号，将对其进行放大和整形处理，使其达到数字信号的要求。 输入电路将数字信号送至单片机的输入接口。 2. 开关信号 开关信号分为操纵开关信号和自动开关信号。 操纵开关信号是驾驶人操纵各种开关、操纵手柄、操纵杆、操纵踏板产生的信号。例如，启动发动机时启动开关产生的启动信号传送到发动机ECU，发动机电控ECU按启动工况确定喷油量和点火提前角；操纵自动变速器手柄至D挡位置时，D挡位的开关触点产生的开关信号传送到自动变速器ECU，自动变速器ECU将按前进挡确定自动变速器内的离合器和执行器的工作状态。 自动开关信号是汽车内的自动装置产生的开关信号，例如汽车空调的温度控制器，当制冷温度达到确定的温度时，温度控制器内部的开关触点将产生开关信号，传送的空调ECU，空调ECU控制空调压缩机暂停工作。 3. 模拟量输入通道 模拟量输入通道的任务是把被控系统中多个传感器输出的模拟量转换成数字量后输入微型计算机，它的一般组成框图如图2-2所示，它由滤波和电平变换电路、多通道A/D转换器等组成。 图2-2 模拟量输入通道组成框图 （1）滤波和电平变换电路 滤波和电平变换电路包括信号滤波、电平变换等。传感器测得的电信号受周围电磁场干扰，一般都有高频干扰电磁波，因此，要对传感器信号先进行高频滤波。传感器信号电压信号一般很小，电压通常为0—40 mV，而A/D转换器所能处理的电压范围为5V、10 V、±5V等，故必须进行电平变换后再输给A/D转换器，这样可提高模拟信号测量系统的精度。 （2）多通道A/D转换器 目前的A/D转换器多为多输入通道的，有8通道和16通道的，可以同时输入8路或16路模拟信号。经A/D转换后送入单片机的I/O接口电路。 4. 数字量输入通道 在汽车电控系统中，传感器采集的还有数字信号，比如来自曲轴转速传感器的转速信号与上止点参考信号，它们都是脉冲信号。脉冲信号经放大和整形电路处理后，变成矩形波，通过I/O接口可直接送入单片机。 5.光电隔离器 对可能受到强干扰的输入信号，要考虑增加光电隔离电路。图2-3为常用的光电隔离器及电平转换电路，图中G为发光二极管和光电三极管集成的光电隔离器，输入信号经滤波、放大，驱动发光二极管按信