一、ECU的定義

ECU原來(lái)指的是enginecontrolunit，即發(fā)動(dòng)機控制單元，特指電噴發(fā)動(dòng)機的電子控制系統。但是隨著(zhù)汽車(chē)電子的迅速發(fā)展，ECU的定義也發(fā)生了巨大的變化，變成了electronic control unit即電子控制單元，泛指汽車(chē)上所有電子控制系統，可以是轉向ECU，也可以是調速ECU，空調ECU等，而原來(lái)的發(fā)動(dòng)機ECU有很多的公司稱(chēng)之為EMS，engine

management system。隨著(zhù)汽車(chē)電子自動(dòng)化程度的越來(lái)越高，汽車(chē)零部件中也出現了越來(lái)越多的ECU參與其中，線(xiàn)路之間復雜程度也急劇增加。為了使電路簡(jiǎn)單化，精細化，小型化，汽車(chē)電子中引進(jìn)了CAN總線(xiàn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。因為CAN總線(xiàn)能將車(chē)輛上多個(gè)ECU之間的信息傳遞形成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò )。有效的解決線(xiàn)路信息傳遞所帶來(lái)的復雜化問(wèn)題。

二、ECU的基本組成

簡(jiǎn)單地說(shuō)，ECU由微機和外圍電路組成。而微機就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU），存儲器和輸入／輸出接口的單元。ECU的主要部分是微機，而核心部件是CPU。輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號，對信號進(jìn)行過(guò)濾處理和放大，然后轉換成一定伏特的輸入電平。從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數字信號，輸入電路中的模／數轉換器可以將模擬信號轉換為數字信號，然后傳遞給微機。微機將上述已經(jīng)預處理過(guò)的信號進(jìn)行運算處理，并將處理數據送至輸出電路。輸出電路將數字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號，使其驅動(dòng)被控的調節伺服元件工作。，例如繼電器和開(kāi)關(guān)等。因此，ECU實(shí)際上是一個(gè)電子控制單元（ Electronic Control Unit ），它是由輸入處理電路、微處理器（單片機）、輸出處理電路、系統通信電路及電源電路組成的結構。

詳細的來(lái)說(shuō)，ECU一般由CPU，擴展內存，擴展IO口，CAN/LIN總線(xiàn)收發(fā)控制器，A/D D/A轉換口（有時(shí)集成在CPU中），PWM脈寬調制，PID控制，電壓控制，看門(mén)狗，散熱片，和其他一些電子元器件組成，特定功能的ECU還帶有諸如紅外線(xiàn)收發(fā)器、傳感器、DSP數字信號處理器，脈沖發(fā)生器，脈沖分配器，電機驅動(dòng)單元，放大單元，強弱電隔離等元器件。整塊電路板設計安裝與一個(gè)鋁質(zhì)盒內，通過(guò)卡扣或者螺釘方便安裝于車(chē)身鈑金上。ECU一般采用通用且功能集成，開(kāi)發(fā)容易的CPU；軟件一般用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，并且提供了豐富的驅動(dòng)程序庫和函數庫，有編程器，仿真器，仿真軟件，還有用于calibration的軟件。下面的圖2是使用較普遍的一種結構類(lèi)型。

三、ECU的基本機構體系

汽車(chē)電子控制系統：包括硬件和軟件兩部分，硬件有電子控制單元（Electronic Control Unit）及其接口、傳感器、執行機構、顯示機構等；軟件存儲在ECU中支配電子控制系統完成實(shí)時(shí)測控功能。汽車(chē)上的大部分電子控制系統中的ECU電路結構大同小異，其控制功能的變化主要依賴(lài)于軟件及輸入、輸出模塊的功能變化，隨控制系統所要完成的任務(wù)不同而不同，而ECU的基本結構體系包括輸入處理電路、微處理器、輸出處理電路、電源電路。

在輸入處理電路中，ECU的輸入信號主要有三種形式，模擬信號、數字信號(包括開(kāi)關(guān)信號)、脈沖信號。模擬信號通過(guò)A/D轉換為數字信號提供給微處理器?？刂葡到y要求模數信號轉換具有較高的分辨率和精度(>10位)。為了保證測控系統的實(shí)時(shí)性，采樣間隔一般要求小于4ms。數字信號需要通過(guò)電平轉換，得到計算機接受的信號。對超過(guò)電源電壓、電壓在正負之間變化、帶有較高的振蕩或噪聲、帶有波動(dòng)電壓等輸入信號，輸入電路也對其進(jìn)行轉換處理。而微處理器首先完成傳感器信號的A/D轉換、周期脈沖信號測量和其它有關(guān)汽車(chē)行駛狀態(tài)信號的輸入處理，然后計算并控制所需的輸出值，按要求適時(shí)地向執行機構發(fā)送控制信號。過(guò)去微處理器多數是8位和l6位的，也有少數采用32位的?，F在多用16位和32位機。

在輸出電路中，微處理器輸出的信號往往用作控制電磁閥、指示燈、步進(jìn)電機等執行件。微處理器輸出信號功率小，使用+5v的電壓，汽車(chē)上執行機構的電源大多數是蓄電池，需要將微處理器的控制信號通過(guò)輸出處理電路處理后再驅動(dòng)執行機構。電源電路中，傳統車(chē)的ECU一般帶有電池和內置電源電路，以保證微處理器及其接口電路工作在+5v的電壓下。即使在發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)工況等使汽車(chē)蓄電池電壓有較大波動(dòng)時(shí)，也能提供+5v的穩定電壓，從而保證系統的正常工作，而電動(dòng)汽車(chē)一般由蓄電池供電。

在軟件方面，ECU的控制程序有以下幾個(gè)方面：計算、控制、監測與診斷、管理、監控。

四、傳統汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)ECU的異同點(diǎn)

傳統汽車(chē)ECU主要用于以下的方面：

1.發(fā)動(dòng)機控制，點(diǎn)火，氣門(mén)正時(shí)調節，節氣門(mén)調節，啟動(dòng)電機調節，啟動(dòng)離合調節，噴油調節等

2.無(wú)極變速器控制，皮帶位置調節，轉速調節

3.自動(dòng)變速箱控制，繼電器或電磁換向閥控制

4.主動(dòng)懸架，空氣彈簧剛性和阻尼孔大小調節

5.驅動(dòng)力以及防滑控制，包括：ABS防抱死制動(dòng)系統、EBD電子制動(dòng)力分配、EBA緊急制動(dòng)輔助裝置、ESP電控行駛平穩系統、TCS循跡控制系統、MSR發(fā)動(dòng)機阻力矩控制、EDS電子差速鎖、OBD車(chē)載自動(dòng)診斷系統、DSC動(dòng)態(tài)穩定控制系統

6.車(chē)身控制BCM，包括車(chē)窗升降（包括力傳感-用于安全），天窗折疊、滑動(dòng)，座椅升降調制，雨刮，除霜器等。

7.空調，采暖，通風(fēng)控制，包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器風(fēng)扇，膨脹閥等控制

8.電子開(kāi)關(guān)和照明，包括大燈、尾燈、顯示背光，加減速，電臺，CD等

9.ACC電子主動(dòng)巡航控制

10.安全氣囊自診斷和點(diǎn)爆控制

11.主動(dòng)式安全帶自診斷和點(diǎn)爆控制，回拉式安全帶點(diǎn)爆控制

12.EPS轉向控制，HPS轉向控制

13.TPC胎壓控制

14.汽車(chē)儀表

15.防盜報警

16.車(chē)尾高度平衡系統

17.智能傳感器，即帶ECU的傳感器

電動(dòng)汽車(chē)是指以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機驅動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車(chē)輛。由于對環(huán)境影響相對傳統汽車(chē)較小，在傳統汽車(chē)的基礎上進(jìn)行優(yōu)化設計，有著(zhù)廣泛前景的新能源車(chē)型。電動(dòng)汽車(chē)的ECU控制與傳統相比有以下不同：

1、去除了發(fā)動(dòng)機控制，添加進(jìn)了電機及其控制系統

2、電池及其管理系統

3、車(chē)載充電機

4、車(chē)身低速總線(xiàn)控制系統

5、車(chē)載記錄儀及運行分析系統

6、故障診斷及安全管理系統

7、車(chē)輛安全運行監控系統

8、車(chē)倆動(dòng)力綜合控制系統

9、應用于A(yíng)MT的TCU控制

五、未來(lái)ECU的發(fā)展

過(guò)去十多年的汽車(chē)智能化和信息化發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)顯著(zhù)結果就是ECU芯片使用量越來(lái)越多。從傳統的引擎控制系統、安全氣囊、防抱死系統、電動(dòng)助力轉向、車(chē)身電子穩定系統；再到智能儀表、娛樂(lè )影音系統、輔助駕駛系統；還有電動(dòng)汽車(chē)上的電驅控制、電池管理系統、車(chē)載充電系統，以及蓬勃發(fā)展的車(chē)載網(wǎng)關(guān)、T-BOX和自動(dòng)駕駛系統等等。

傳統的汽車(chē)電子電氣架構都是分布式的，汽車(chē)里的各個(gè)ECU都是通過(guò)CAN和LIN總線(xiàn)連接在一起，現代汽車(chē)里的ECU總數已經(jīng)迅速增加到了幾十個(gè)甚至上百個(gè)之多，整個(gè)系統復雜度越來(lái)越大，幾近上限。在今天軟件定義汽車(chē)和汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢下，這種基于ECU的分布式EEA也日益暴露諸多問(wèn)題和挑戰。

為了解決分布式EEA的這些問(wèn)題，人們開(kāi)始逐漸把很多功能相似、分離的ECU功能集成整合到一個(gè)比ECU性能更強的處理器硬件平臺上，這就是汽車(chē)“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”。域控制器的出現是汽車(chē)EE架構從ECU分布式EE架構演進(jìn)到域集中式EE架構的一個(gè)重要標志。

域控制器是汽車(chē)每一個(gè)功能域的核心，它主要由域主控處理器、操作系統和應用軟件及算法等三部分組成。平臺化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心設計思想。依托高性能的域主控處理器、豐富的硬件接口資源以及強大的軟件功能特性，域控制器能將原本需要很多顆ECU實(shí)現的核心功能集成到進(jìn)來(lái)，極大提高系統功能集成度，再加上數據交互的標準化接口，因此能極大降低這部分的開(kāi)發(fā)和制造成本。

對于功能域的具體劃分，各汽車(chē)主機廠(chǎng)家會(huì )根據自身的設計理念差異而劃分成幾個(gè)不同的域。比如BOSCH劃分為5個(gè)域：動(dòng)力域（Power Train）、底盤(pán)域（Chassis）、車(chē)身域（Body/Comfort）、座艙域（Cockpit/Infotainment）、自動(dòng)駕駛域（ADAS）。這也就是最經(jīng)典的五域集中式EEA，如下圖2-2所示。也有的廠(chǎng)家則在五域集中式架構基礎上進(jìn)一步融合，把原本的動(dòng)力域、底盤(pán)域和車(chē)身域融合為整車(chē)控制域，從而形成了三域集中式EEA，也即：車(chē)控域控制器（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能駕駛域控制器（ADC，ADAS\AD Domain Controller）、智能座艙域控制器（CDC，Cockpit Domain Controller）。大眾的MEB平臺以及華為的CC架構都屬于這種三域集中式EEA。