汽車電子控制系統(tǒng)的核心ECU的基本結(jié)構(gòu)與功能汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)ECU的檢測與評估ECU功能的發(fā)展

1/14/20231演示文稿核心ECUECU—ElectronicControlUnit是電子控制系統(tǒng)的核心，軟件則存儲(chǔ)ECU中支配電子控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)測控功能，包括各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算處理、輸出控制、系統(tǒng)控制與自診斷等。1/14/20232演示文稿核心ECU1/14/20233演示文稿ECU的構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換輸入處理電路微處理器輸出電路電源A/D輸出處理微處理器電源電路輸入處理電源數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)電磁閥電機(jī)指示燈ECU輸入輸出1/14/20234演示文稿1.采樣保持t0vI(t)A/D轉(zhuǎn)換器t0vSTSCHSvI(t)vI’(t)t0vI’

(t)連續(xù)時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)1/14/20235演示文稿

經(jīng)量化后的信號(hào)幅值均為的整數(shù)倍。A/D轉(zhuǎn)換器方式一：只舍不入量化方式0V≤vI＜1/8V則量化為0=0V；將連續(xù)的模擬電壓近似成離散的量化電平1/8V≤vI＜2/8V則量化為1=1/8V；……7/8V≤vI＜1V則量化為7=7/8V。1/82/83/84/85/86/87/80vI/Vt1思考：最大量化誤差為多少？在量化過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，稱為量化誤差。1/14/20236演示文稿0V≤vI＜1/16V則量化為0=0V；

A/D轉(zhuǎn)換器取兩個(gè)離散電平中的相近值作為量化電平。量化誤差為1/2=1/16V方式二：四舍五入量化方式在實(shí)際的ADC中，大多采用舍入量化方式。

1/16V≤vI＜3/16V則量化為1=1/8V；……13/16V≤vI＜15/16V則量化為7=7/8V。1/82/83/84/85/86/87/80vI/Vt11/163/165/167/169/1611/1613/1615/161/14/20237演示文稿輸入處理電路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)（包括開關(guān)信號(hào)）脈沖信號(hào)輸入處理電路+12v0v+5v0v1/14/20238演示文稿微處理器CPU核ClockＲＯＭ（程序）ＲＡＭ（數(shù)據(jù)）特殊功能Ｉ／ＯTimer/countA/DPWMOSDSIOInterruptDisplaydriver地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線輸入端口輸出端口Ｉ／Ｏ口1/14/20239演示文稿輸出處理電路微處理器噴射信號(hào)輸出功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)噴射器功率放大1/14/202310演示文稿輸出處理電路微處理器輸出的信號(hào)往往被用作控制電磁閥的電流信號(hào)、指示燈的開／關(guān)信號(hào)、規(guī)定的周期脈沖信號(hào)、用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的一系列固定周期的脈沖信號(hào)和用于比例控制的電壓信號(hào)等。一方面由于這些信號(hào)功率小，另一方面由于汽車上執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源大多數(shù)是蓄電池，而微處理器所使用的是＋５Ｖ的電壓，所以不能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要將微處理器的控制信號(hào)通過輸出處理電路處理后再驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1/14/202311演示文稿電源電路蓄電池電壓＋１２v時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)啟動(dòng)結(jié)束０ＥＣＵ一般帶有電池和內(nèi)置電源電路以保證微處理器及其接口電路工作在＋５Ｖ的電壓下。1/14/202312演示文稿汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)汽車電子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)ＥＣＵ控制程序開發(fā)過程ＥＣＵ控制程序流程ECU抗干擾設(shè)計(jì)1/14/202313演示文稿汽車電子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合描述系統(tǒng)需求模型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

系統(tǒng)需求模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)1/14/202314演示文稿ＥＣＵ控制程序開發(fā)過程開始控制流程開始編碼源程序編輯譯碼檢查目標(biāo)程序模擬檢查ＥＰＲＯＭ寫入實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試檢查封裝ＲＯＭ結(jié)束1/14/202315演示文稿ＥＣＵ控制程序流程系統(tǒng)加電初始化Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換開關(guān)信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算噴射量計(jì)算噴射輸出點(diǎn)火時(shí)間計(jì)算點(diǎn)火信號(hào)輸出油門閥角度計(jì)算油門閥角度輸出Ａ診斷處理1/14/202316演示文稿ECU抗干擾設(shè)計(jì)干擾后果：信號(hào)錯(cuò)亂、程序失控、死機(jī)?？垢蓴_設(shè)計(jì)：1、硬件措施：（濾波電路、屏蔽、布線、接地）2、軟件措施：（數(shù)字濾波）1/14/202317演示文稿ECU的檢測與評估汽車用ECU的工作環(huán)境ECU的實(shí)驗(yàn)室檢測ECU在實(shí)際工作環(huán)境中的檢測1/14/202318演示文稿汽車用ECU的工作環(huán)境工作環(huán)境很大程度上決定汽車電子產(chǎn)品的工作性能和工作可靠性。溫度－有高溫、且變化激烈。濕度－潮濕、且導(dǎo)致腐蝕。振動(dòng)－振動(dòng)加速度可能高達(dá)20g。電壓－波動(dòng)大（發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)）。電磁干擾－各種感性元件產(chǎn)生，通過線路或空間通路干擾。1/14/202319演示文稿ECU的實(shí)驗(yàn)室檢測有相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)溫度考核：1、操作溫度考核（室溫、低溫、高溫）2、存儲(chǔ)溫度考核（溫度特性、高溫工作、高溫?cái)R置、低溫工作、低溫?cái)R置、溫度循環(huán)測試和熱沖擊測試等）電磁干擾考核：包括線路干擾和空間干擾考核電壓波動(dòng)考核：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)等情況。1/14/202320演示文稿ECU在實(shí)際工作環(huán)境中的檢測汽車電子產(chǎn)品的基本要求：高可靠性和耐用性汽車電子實(shí)際使用在汽車上，必須進(jìn)行接近實(shí)際情況的綜合測試。綜合測試：以汽車作為一個(gè)整體進(jìn)行測試，要在實(shí)驗(yàn)中模擬汽車行駛過程所能遇到的各種情況。1/14/202321演示文稿ＥＣＵ功能發(fā)展汽車電子系統(tǒng)綜合化ＥＣＵ芯片高度集成化、專業(yè)化現(xiàn)代理論的引入1/14/202322演示文稿汽車電子系統(tǒng)綜合化

目前，電子產(chǎn)品幾乎覆蓋了整個(gè)汽車。隨著汽車上實(shí)現(xiàn)相對獨(dú)立功能的部件控制系統(tǒng)的數(shù)量增加，較多的ＥＣＵ、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶來諸多困難。系統(tǒng)診斷和維護(hù)不便，故障多、不可靠。1/14/202323演示文稿？綜合化

為了使汽車各個(gè)控制系統(tǒng)的功能達(dá)到最優(yōu)協(xié)調(diào)與匹配，減少傳感器的使用數(shù)量，開始采用系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)總線將各個(gè)ＥＣＵ聯(lián)結(jié)在一起，產(chǎn)生了汽車綜合電子控制系統(tǒng)。1/14/202324演示文稿？綜合化！

由此可充分地利用車內(nèi)空間和現(xiàn)有的電子控制功能，避免了控制功能的重復(fù)，簡化了布線和安裝，改善了故障診斷能力，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。1/14/202325演示文稿ＥＣＵ芯片高度專業(yè)化半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展專業(yè)控制芯片1/14/202326演示文稿半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展1196019701980199020001001000001000000000最小尺寸/um集成水平（每片元件數(shù)量）DRAM發(fā)展256M64M16M晶體管1/14/202327演示文稿控制芯片系統(tǒng)功能模塊CPURAMROM功能模塊CPURAMROM功能模塊CPURAMROM功能模塊CPURAMROM共享存儲(chǔ)器功能模塊C