(完整版)汽车ECU电路分析ECU电路解析
汽车ECU的电路分析
汽车ECU的电路分析
分析电路,一般采用局部分析法和全局分析法。
局部分析法即化整为零,全局分析法即根据元件和线路功能将发动机微机控制系统电路分为五类电路。
一、ECU外部电源电路:为微处理器和传感器提供工作电压
(1)常火线:若断开,ECU存储的故障码、怠速学习参数、燃油修正参数等信息丢失;
(2)点火开关控制火线:若接通,ECU产生控制功能;
(3)点火开关控制主继电器的ECU外部电源电路;
(4)ECU控制主继电器的外部电源电路。
二、ECU内部电源电路
ECU内部电源电路将外部电源电压12V~14V转变为恒定的5V 电压,为微处理器和传感器提供工作电压。
三、ECU 搭铁电路
E1端子直接搭铁,是ECU搭铁电路;E2端子连接传感器,经ECU内部与E1端子连接,是传感器搭铁电路;E01、E02端子直接搭铁,经ECU内部与执行器连接,是执行器搭铁电路。
四、输出信号电路
ECU输出信号电路是指连接执行器控制执行器工作的电路,控制方式有两种:一种是PCM控制接通或断开执行器的电源端,称电源控制;另一种是PCM控制接通或断开执行器的搭铁端,搭铁控制。
PCM故障率很低,PCM的故障一般是由于使用不当造成的。
现代发动机的PCM一般不可维修,只能更换。
怀疑ECU有故障,应先检查外部电路,主要是电源电路和搭铁电路;如果ECU电源电压小于10V,ECU无法工作。
汽车ECU(1)
2.1 汽车电子总体设计流程
在进行系统设 计时,首先根 据需要完成系 统结构的综合 描述,建立详 细的系统需求 模型。
1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试
随被控对象模型的变化自动变化。
自动测量和分析输入信号及受控对 象特性,计算系统的变化情况。
滑模控制 计算出相应的控制或调整策略。
模糊控制 优化模型参数,是模型逐步完善。
神经网络控制
预测控制
在汽车主动悬架上的到应用。
汽车ECU(1)
2.4 ECU的控制程序
控制理论:
PID控制 最优控制 自适应控制 滑模控制 模糊控制 神经网络控制 预测控制
在汽车四轮转向控制中应用。
汽车ECU(1)
2.4 ECU的控制程序
控制理论:
PID控制 最优控制 自适应控制
滑模控制 模糊控制 神经网络控制 预测控制
基于模型的控制算法,预测模型是在 对象运行过程中直接获得,只强调功 能而不强调其结构形式,所以模型的 形式可以多种类型。预测模型可以像 系统仿真时一样,任意的制定控制策 略,通过不断观察对象在不同控制策 略下输出的变化进行自动优化。
PWM Interrupt SIO
输出端口
是数输S收数P调而对入,e中能r。据ui制控微的作la断力s通。le。 制机脉计(RI,。程W信n调充内冲数Ot具ie是序dr整电部进器Mt有f异ha)脉电时行时c对M步e冲流是钟计外oI的/d信。脉数对O部u,串l号冲。微a异端t行的进机i(步oR口数输n占行外A事,能入据空计部M件脉够输比)的冲在出,处宽一。从理度根通线信上使发用送3根数线据完同成时:在地另I线/一O、根端发线口送上、接接收
ECU电路图(徐重-加说明)
162 AD8(Fuel temp. sensor)
32 AD16(Intake air temp. sensor)
支腿油门开关(闭合时 发动机转速为1900r/min)
. 0.5 50 SW4(Engine stop SW) 发动机停止开关 0.5 81 SW24(AC SW)支腿油 门开关 0.5 66 SW9(Neutral SW) 空档开关 0.5 Power SW . 0.5 77 SW27(Clutch SW) 离合器开关 89 SW21(PTO-SW) 动力输出开关
PCV Relay OFF ACC ON PH STAR (5A) (20A)
杭发欧ⅢECU电气原理图(徐重汽车吊用)
Wire size Connector terminal No. 0.5 46 SW1(KEY SW) 0.5 56 SW1(KEY SW) 1.25 35 +BF(+B for flyback) 1.25 76 +BF(+B for flyback) 0.5 0.5 45 OUT4(Glow lamp) 预热指示 82 S-OUT1(Check engine lamp) 故障指示灯 0.5 PCV1 152 0.5 PCV1 153 Attention needs to be paid to Glow/Heater relay current capacity. 0.5 PCV2 150 0.5 PCV2 151 PCV1 (HP-0) PCV2 (HP-0)
-
: shield wire : Twisted pair
(5A)
(10A)
Released, 05/4/6 Revised, 05/4/27 Revised, 05/6/17 Revised, 06/3/2 Revised, 06/5/19
一、汽车电子控制单元(ECU)原理汽车发动机电控系统由信号输入装置
一、汽车电子控制单元(ECU)原理汽车发动机电控系统由信号输入装置(传感器)、电子控制单元(ECU)和执行器三部分组成(如图1所示)。
电子控制单元又称为电子控制器,俗称电脑(一般简写为ECU、发动机控制模块MCU、EEC 或者PCM),是发动机电控系统的核心部件。
其功能是根据各种传感器和控制开关输入的信号参数,对喷油量、喷油时刻和点火时刻、怠速控制、进气控制、排放控制、自诊断失效保护和备用控制系统等进行控制。
ECU 主要由输入回路、模拟/数字(A/D)转换器、微机和输出回路4部分组成(如图2所示)。
输入回路主要指从传感器来的信号,首先进入输入回路。
在输入回路里,对输入信号进行预处理,一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,再转换成输入电平。
A/D转换器功用将模拟信号转换为数字信号后再输入微机。
如果传感器输出的是脉冲(数字)信号,经过输入回路处理后可以直接进入微机。
电子控制单元是发动机电控系统的核心。
他能根据需要,把各种传感器送来的信号,按内存的程序对数据进行运算处理,并把处理结果送往输出回路。
输出回路的作用是将微机发出的指令,转变成控制信号来驱动执行器工作。
输出回路一般起着控制信号的生成和放大等作用。
在发动机运转过程中,ECU 根据发动机控制系统的各传感器送来的信号,判断发动机当前所处的运行工况和工作条件,并从ROM 中查取相应的控制参数数据,经中央处理器(CPU)的计算和必要的修正后,输出相应的控制信号,控制发动机运转。
电子控制单元的简要工作过程如下:(1)发动机起动时,ECU 进入工作状态,某些程序从ROM 中取出,进入CPU。
这些程序可以用来控制点火时刻、燃油喷射和怠速等。
(2)通过CPU 的控制,指令逐个地进行循环执行。
执行程序中所需要的发动机信息,来自各个传感器。
(3)从传感器来的信号,首先进入输入回路进行处理。
如果是数字信号,则直接经I/O 接口进入微机;如果是模拟信号,则经A/D 转换器转换成数字信号后才经I/O接口进入微机。
汽车ECU基础知识
1.3 输出处理电路
喷射信号
ON
5V
微 处 0V
OFF
理
器
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输出功 率驱动
信号
+
B
喷射器
功率放大
燃油喷射驱动电路
14V OFF
0V ON 喷射器 电压波形
喷射器电弧 抑制电路
1.4 电源电路
ECU一般带有电池和内置电源电路,以保证微处理 器及其接口电路工作在+5v的电压下。即使在发动机 启动工况等使汽车蓄电池电压有较大波动时,也能 提供+5v的稳定电压,从而保证系统的正常工作。
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1.2 微处理器
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1.3 输出处理电路
微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、 指示灯、步进电机等。
微处理器输出信号功率小,使用+5v的电压, 汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池,需要 将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理 后再驱动执行机构。
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2.1 汽车电子总体设计流程
进行系统硬件 的总体设计, 确定输入输出 处理方法,估 计所需ROM和 RAM的容量等; 同时还要考虑 到开发时间、 费用、ECU的 结构形式和尺 寸等情况。
2.1 汽车电子总体设计流程
软、硬件设计 平行、交叉进 行。有的功能 既可由硬件实 现,也可由软 件完成。因此, 需要分析比较 两者之间的得 失,才能最后 确定。
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1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试
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最详细的汽车电气构造与全车线路的解读
汽车电器主要组成部分
电子转向
汽车电器主要组成部分
汽车常用电子元件 电阻 通常分为固定电 阻、可变电阻和特 种电阻。 符号为R
汽车整车线路
汽车线束特点
(1)汽车上各电器的接线大多采用单线制;
(2)汽车上的两个电源发动机和蓄电池必须是并联的; (3)各用电设备都是并联的,受各自的开关控制;
汽车电气设备的全车线路一般包括以下几部分: (1)电源电路,也称充电电路。即电蓄电池、发电机、调节器 及工作状况指示装置组成的电路; (2)启动电路,即电起动机、启动断电器、启动开关及启动保 护装置组成的电路。 (3)点火电路,汽油发动机汽车特有的电路,即点火线圈、分 电器、电子点火控制器、火花塞及点火开关组成的电路。 (4)照明与灯光信号装置电路,即由前照灯、雾灯、示廓灯、 转向灯、制动灯、倒车灯等及其控制继电器和开关组成的电路; (5)仪表电路,即由仪表指示表、传感器、各种报警指示灯及 控制器组成的电路。 (6)辅助装置电路,由为提高车辆安全性、舒适性、经济性等各 种功能的电气装置组成的电路
汽车整车线路
电路控制与保护装置
电源总开关 组合开关
点火开关
灯光开关 车门主副控制开关
制动开关
汽车整车线路
电路控制继电器 为了减小控制开关触 点的电流负荷,获得 所需的控制功能,往 往根据需要在是电路 中设置一些继电器, 如启动动继电器、喇 叭继电器、前照灯继 电器、雾灯继电器等。 在与电路连接方式上, 继电器可分为接柱式 和插接式。
第二章 汽车电子控制系统的核心—ECU
〔 2 〕 霍 尔 式 传 感 器
霍尔效应: 半导体或金属薄片置于磁场中,当有电流〔与磁场
垂直的薄片平面方向〕流过时,在垂直于磁场和电流 的方向上发生电动势,这种现象称为霍尔效应。 霍尔元件:
目前常用的霍尔资料锗〔Ge〕、硅〔Si〕、锑化铟 〔InSb〕、砷化铟〔InAs〕等 。N型锗容易加工制 造,霍尔系数、温度功用、线。
3〕测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处置
2 常用传感器的任务原理
〔1〕磁电式传感器 磁电效应 依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,线圈中发生感应 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
一款高档发起机的ECU
ECU在发动机电控系统中的应用方框图
2.3 ECU的开展趋向
➢ 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 技术重点开展方向。
➢ 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向综合一体开展,互联网技术将能够切入,车载PC融 入……
• 总线技术:各个ECU 经过局域网技术完成 车内互联,各ECU间 信息共享。
压电式传感器是物性型的、发电式传感 器。常用的压电资料有石英晶体〔SiO2〕 压电和式人传感工器分运解用实的列压:爆电震传陶感瓷器、。平压安气电囊陶碰瓷撞传的感压器 压电减速度传感器 电常数是石英晶体的几倍,灵敏度较高。
压电爆震传感器的压电共振点制造在爆震振动频率上,爆震传感器装置在
发起机气缸外壁,发作爆震时,压电共振片发作共震,会发生较大的电压信 号输入给ECU.
➢ 汽车上的大局部电子控制系统中的ECU电路结构迥 然不同,其控制功用的变化主要依赖于软件及输入、 输入模块的功用变化,随控制系统所要完成的义务 不同而不同。
全面了解电控系统的ECU
全面了解电控系统的ECU电控高压共轨系统是第三代的时间、压力型电控燃油系统。
燃油供给及压力的产生与喷射系统是分开的,燃油被蓄积在一根共用的金属管内,然后分配给各缸喷油器,所以叫共轨系统。
电控共轨系统的组成简单的说是由ECU、传感器、执行器及线路组成。
共轨燃油系统由高压泵、输油泵、共轨管、高压管、高压连接管、喷油器组成。
博世共轨系统种类较多,按照控制方式分常见的有EDC7系统、EDC16系统、EDC17系统。
按照高压泵形式分主要有CP1(用于乘用车)、CP2、CP3、CP1H、CB18系统,商用车中常用的是CP2和CP3系统。
ECU(Electronic Control Unit)ECU特性参数ECU(电子控制单元)是英文Electronic Control Unit首字母的缩写,是电控系统的指挥中枢,相当于我们的大脑。
ECU由于厂家不同,叫法也略有差异。
比如:康明斯称为ECM(电子控制模块或发动机控制模块)。
ECU正常的工作电压范围一般在9-32V之间,EDC7系统ECU电压在6-8V之间时大部分功能失效,但会有部分功能可以工作,当电压低于6V则完全停止工作。
ECU还要满足抵抗电子干扰及高频信号干扰的能力。
ECU的工作环境温度一般在-30℃-120℃之间,所以安装在发动机上的部分ECU采用燃油进行冷却。
ECU内部主要的元件是CPU(中央处理器),其实它就是一块集成的芯片。
内部包含有输入、输出通道、存储位置、定时器、串行接口等。
ECU采用晶振(石英振荡器)用来计时石英振荡器是利用压电效应原理制成的,当把晶体(如石英等)压缩或拉伸时,在晶体的端面上会出现电荷,当在晶体两端施加电场时,晶体又会产生机械变形,这就是压电效应。
压电效应具有高稳定性,所以现在的彩电、电脑等内部普遍采用石英振荡器。
晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻,如果没有一个时序控制的标准时刻,整个数字电路就会成为“聋子”。
ECU电路图(徐重-加说明)
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
126 121 132 134
A-VCC1(Sensor power supply1) AD4(Rail press. sensor) AD5(Rail press. sensor) A-GND1(Sensor GND1)
65 A-VCC5(Sensor power supply5) 23 AD10(PTO accel position sensor)
162 AD8(Fuel temp. sensor)
32 AD16(Intake air temp. sensor)
支腿油门开关(闭合时 发动机转速为1900r/min)
. 0.5 50 SW4(Engine stop SW) 发动机停止开关 0.5 81 SW24(AC SW)支腿油 门开关 0.5 66 SW9(Neutral SW) 空档开关 0.5 Power SW . 0.5 77 SW27(Clutch SW) 离合器开关 89 SW21(PTO-SW) 动力输出开关
0.5 55 A-GND5(Sensor GND5) 0.5 155 AD7(Coolant temp. sensor) 0.5 0.5
上车油门踏板(单路信号) 0%----0.85V 100%----4.15V
燃油回油 Fuel temp. 温度传感器 sensor 进气温度 Intake air temp. sensor 传感器
(20A)
1.25 (Ignition#1)TWV1 103 1.25 COMMON1 106 1.25 COMMON1 107 1.25 (Ignition#3)TWV3 104 (Ignition#5)TWV5 105 (Ignition#2)TWV2 137 1.25 1.25
依维柯发动机ECU原理图分析PPT课件
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依维柯柴油ECU供电电路
正极:蓄电池电源正极——手动大闸——易熔线 ——30A#线——75A保险——ECU的9、8、3、2 针(89针插头)
负极:ECU的11、10、6、5——蓄电池负极
点火电源:蓄电池正极——30#号线——点火开关 ——ECU的40针(89针插头)
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蓄电池正极——F3(20A保险)——30号端子( 启动继电器)——87号端子(启动继电器)—— 启动机
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诊断电路
诊断接口直火电源:蓄电池电源——30针 点火电源:点火开关——11针 搭铁回路:29针——蓄电池负极 信号传输线:B46针——3/34针(34针插
头)——2针(K线)该信号线电压等于当 前电源电压(一般与仪表电源表电压相等)
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谢谢您的指导
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读!为了方便学习和使用,本文档的内容可以在下载后随意修改,调整和打印。欢迎下载!
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汇报人:XXXX 日期:20XX年XX月XX日
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启动继电器电路
控制电路:
蓄电池(30#)——30号端子(继电器)——87 号端子(继电器)——F10(5A保险)——86号 端子(启动继电器线圈)——85号端子(启动继 电器线圈)——29/29(29针插头)——B65针( ECU的B接头,该针由ECU输出一负控信号) 主电路:
依维柯燃气发动机ECU供电电路
ECU无开关蓄电池供电线路:
蓄电池正极(30#)——F2(5A保险)——
5/29(29针插头)——B5针(ECU的B插头)
重汽HOWO豪沃系列ECU电路图
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汽车ecu 集成测试的主要内容-概述说明以及解释
汽车ecu 集成测试的主要内容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容是对整篇文章进行简要介绍和概括,让读者对文章主题有一个初步的了解。
下面是一个可能的概述部分的内容:概述ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)是现代汽车中至关重要的一部分,它负责管理和控制车辆的各种电子系统。
随着汽车电子技术的快速发展,ECU的功能和复杂性不断提高,因此对其集成测试的重要性也日益凸显。
本文将全面介绍汽车ECU集成测试的主要内容与意义。
首先,我们将对ECU的概念和作用进行解释和阐述,帮助读者更好地理解ECU在汽车中的重要作用。
随后,我们将详细讨论汽车ECU集成测试的必要性,阐明为何对ECU进行集成测试能够提高汽车的性能和安全性。
最后,我们将总结ECU集成测试的重要性,并展望未来ECU集成测试的发展方向。
通过阅读本文,读者将对汽车ECU集成测试有一个清晰的认识,并了解到该测试对于汽车性能和安全的重要性。
同时,读者也会进一步了解到未来ECU集成测试的发展趋势,为汽车行业的技术进步提供参考和指导。
1.2文章结构文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个章节的主要内容。
本文共分为三个主要章节:引言、正文和结论。
引言部分包含概述、文章结构和目的三个小节,旨在引入文章的主题和目的。
概述部分可以介绍汽车ECU集成测试的背景和重要性,为读者提供一个整体的认识。
文章结构部分则是本文的目录,会详细列出各章节的主要内容,帮助读者快速了解整篇文章的结构。
目的部分则是明确本文的写作目标,说明本文的写作目的和意义。
正文部分是本文的核心部分,其中包含了ECU的概念和作用,以及汽车ECU集成测试的必要性两个小节。
在ECU的概念和作用中,可以详细介绍ECU的定义、功能和作用,以及它在汽车中的重要性。
在汽车ECU 集成测试的必要性中,可以探讨为什么需要对汽车ECU进行集成测试,分析集成测试对汽车性能和安全性的重要影响。
ECU详解
ECU百科名片ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等。
从用途上讲则是汽车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机。
它和普通的单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断,然后输出指令,向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。
电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。
电子控制单元ECU的电压工作范围一般在6.5-16V(内部关键处有稳压装置)、工作电流在0.015-0.1A、工作温度在零下40-80度。
能承受1000Hz以下的振动,因此ECU损坏的概率非常小,在ECU中CPU是核心部分,它具有运算与控制的功能,发动机在运行时,它采集各传感器的信号,进行运算,并将运算的结果转变为控制信号,控制被控对象的工作。
它还实行对存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和其它外部电路的控制;存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础,这个固有程序在发动机工作时,不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。
把比较和计算的结果控制发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。
它还有故障自诊断和保护功能,当系统产生故障时,它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转,使汽车能开到修理厂。
正常情况下,RAM也会不停地记录你行驶中的数据,成为ECU的学习程序,为适应你的驾驶习惯提供最佳的控制状态,这个程序也叫自适应程序。
但由于是存储于RAM中,就象错误码一样,一但去掉电瓶而失去供电,所有的数据就会丢失。
目前在一些中高级轿车上,不但在发动机上应用ECU,在其它许多地方都可发现ECU 的踪影。
ECU组成,工作原理,升级介绍
ECU 组成ECU的主要部分是单片机,单片机是一块集成了微处理器(CPU)、存储器以及输入和输出接口的电路板。
微处理器是单片机的核心部件,微处理器将输入模拟信号转化为数字信号,并根据存储的参考数据进行对比处理,计算出输出值,输出信号经过功率放大后控制执行器,例如喷油器和继电器等。
随着单片机计算能力和内存容量越来越大,ECU的功能也越来越多。
ECU的工作过程(1)信号过滤和放大输入电路接收传感器和其他装置的输入信号,并对信号进行过滤和放大。
输入信号放大的目的是使信号增加到ECU可以识别的程度,某些传感器,例如氧传感器,产生一个小于1V的低电压信号,只能产生极小的电流,这样的信号送入电脑内的微处理器之前必须放大,这个放大作用由电脑中输入芯片中的放大电路来完成。
(2)模数(A/D)转换由于很多传感器产生的是模拟信号,而微处理器处理的是数字信号,所以必须把模拟信号转换为数字信号,这项工作由电脑输入芯片中的模数转换器完成。
模数转换器以固定的时间间隔不断对传感器的模拟输入信号进行扫描,并对模拟信号赋予固定的数值,然后将这个固定值转换成二进制码。
在一些ECU中,输入处理芯片和微处理器制成一体。
(3)微处理器将已经预处理过的信号进行运算,并将处理后的数据送至输出电路。
输出电路将数字信号放大,有些还要还原为模拟信号,以驱动执行元件工作。
随着汽车电子化和自动化程度的提高,ECU将越来越多,这样必将导致车身线束曰益复杂。
为了实现多个ECU之间的信息快速传递、简化电路以及降低成本,ECU之间要采用通信网络技术连成一个网络系统。
例如变速器需要与发动机协调配合,根据车速、发动机转速以及动力负荷等因素自动进行换挡,因此变速器电脑需要得到节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器以及发动机转速传感器等信号,这就要实现变速器电脑与发动机电脑之间的信息传递,这个工作通常是由CAN总线来完成的。
ECU的特点(1)汽车需要在不同的道路和气候条件下行驶,ECU的工作环境较差,经常需要承受振动以及温度和湿度的变化。
ecu电源供电电路原理
ecu电源供电电路原理一、引言在现代汽车中,电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)扮演着至关重要的角色。
ECU负责对车辆的各个系统进行监控和控制,如发动机控制、制动系统、空调系统等。
而ECU正常运行所需的关键是稳定可靠的电源供电。
本文将介绍ECU电源供电电路的原理和工作方式。
二、ECU电源供电电路概述ECU电源供电电路主要由电源管理模块、功率放大模块和过滤电路组成。
电源管理模块负责监测电压和电流,以确保供电系统工作在正常范围内。
功率放大模块将电源输出电压放大到所需的工作电压,并通过过滤电路去除噪声和干扰。
下面将详细介绍ECU电源供电电路的原理和各个模块的功能。
三、电源管理模块电源管理模块是ECU电源供电电路的核心部分。
它主要由电压监测电路、电流监测电路和故障保护电路组成。
1. 电压监测电路:该电路负责监测ECU供电电压的稳定性。
一般情况下,ECU的工作电压要求在特定范围内,当电压低于下限或高于上限时,电压监测电路将触发故障保护电路,防止ECU受损。
2. 电流监测电路:该电路负责监测ECU的工作电流。
通过监测电流的大小,电流监测电路可以判断ECU是否正常工作。
当电流异常时,比如超出设定的范围,电流监测电路将发送信号给故障保护电路。
3. 故障保护电路:故障保护电路是电源管理模块的最后一道防线。
它能够及时检测到ECU供电电路的故障,如过载、短路等,并通过保险丝或其他措施切断电源,以避免ECU受损。
四、功率放大模块功率放大模块的主要功能是将电源输出电压放大到所需的工作电压,并通过过滤电路去除噪声和干扰。
功率放大模块通常由DC/DC转换器和滤波器组成。
1. DC/DC转换器:DC/DC转换器是功率放大模块的关键部件。
它能够将车辆电池提供的直流电压转换为ECU所需的稳定工作电压。
一般情况下,车辆电池的电压会随着车速、转速等因素的变化而波动,而DC/DC转换器能够在这些波动的情况下输出稳定的电压。
汽车发动机电脑(ECU)工作原理介绍
(4)喷油器电路检测方法 可以使用数字万用表、示波器或LED测试灯等工具,严禁带电插拔线束插头,或使用指针式万用表或大功率测试灯,以免引起瞬间大电流造成发动机电脑内部三极管损坏。
将LED测试灯连接在喷油器插头两个插孔中,打开点火开关。如果LED灯一直点亮,表示三极管c极和e极短路;如果LED灯不亮,起动发动机,如果LED灯仍不亮,表示三极管c极和e极断路
(3)微处理器将已经预处理过的信号进行运算,并将处理后的数据送至输出电路。输出电路将数字信号放大,有些还要还原为模拟信号,以驱动执行元件工作。
随着汽车电子化和自动化程度的提高,汽车电脑将越来越多,这样必将导致车身线束曰益复杂。为了实现多个汽车电脑之间的信息快速传递、简化电路以及降低成本,汽车电脑之间要采用通信网络技术连成一个网络系统。例如变速器需要与发动机协调配合,根据车速、发动机转速以及动力负荷等因素自动进行换挡,因此变速器电脑需要得到节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器以及发动机转速传感器等信号,这就要实现变速器电脑与发动机电脑之间的信息传递,这个工作通常是由CAN总线来完成的。
汽车电脑的构成
汽车电脑的主要部分是单片机,单片机是一块集成了微处理器(CPU)、存储器以及输入和输出接口的电路板。微处理器是单片机的核心部件,微处理器将输入模拟信号转化为数字信号,并根据存储的参考数据进行对比处理,计算出输出值,输出信号经过功率放大后控制执行器,例如喷油器和继电器等。随着单片机计算能力和内存容量越来越大,汽车电脑的功能也越来越多。
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汽车ECU电路分析 ECU电路解析正如在本章开始时我们讲到的,不同厂商的汽车电脑在功能上不是完全相同的,但结构组成和主要功能是基本一样的,因此我们以有代表性的BOSCH MOTRONIC系统为例进行ECU的电路分析。
1、BOSCH MOTRONIC系统结构图BOSCH MOTRONIC系统在电子燃油喷射系统中极具代表性,国内生产的大部分车型采用的都是BOSCH电子喷射系统。
图5.11为MOTRONIC系统框图,在此图中介绍了曲型电子燃油喷射系统的组成,各部分的联系情况,对于更好的了解电脑的工作过程,以至于分析故障与维修都是大有帮助的。
图11Motronic系统框图1-燃油箱;2-燃油泵;3-燃油滤清器;4-燃油压力调节器;5-燃油脉动衰减器;6-电子控制单元;7-分电器;8-喷油嘴;9-冷起动喷油嘴;10-节气门;11-节气门开关门;12-空气流量计;13-氧传感器;14-热敏开关;15-水温传感器;16-辅助空气阀;17-曲轴位置传感器;18-主继电器;19-燃油泵继电器在图11中,电子控制单元作为电控发动机的核心部分,由一8位/16位单片微机、集成电路和相关电子元件组成,英文表示为Electric control unit简称ECU。
其作用是接收各种传感器送来的信息,以它们进行运算、处理、判断后再发出指令信号,经输出电路进行功率放大后驱动想应的执行单元,从而实现对发动机的各种工况的控制。
这里提级的ECU是各种控制单元的统称,ECM/PCM 则是发机控制模组或动力控制模组的缩写,是包含于ECU范围之内的。
2、BOSCH MOTRONIC1.3电路分析汽车电子控制单元(ECU),不论是BOSCH的MOTRONIC,福特的EEC IV、V,通用的P4、P6等,其最终的目的只有一个,让发动机工作的更出色,表现为动力更强劲,噪声小,污染低。
这是针对发动机系统而言,其他系统也是一样,每个系统都有自己的目标,这就好像是电视机一样,世界各国生产的电视机,无论是哪个厂家的,都是要以接收电视节目为目的。
基于这样一种认识,我们可以把ECU抽样化的分成几个部分,见图12所示。
从图中我们可以看到,ECU由MCU(微处理器)、输入电路、输出电路、A/D转换器及部分组成,各部分功能描述如下:(1)输入电路从传感器来的信号,首先进入输入回路,对于模拟信号,去除杂波干扰,把小信号进行放大,把正弦波变成矩形波;对于数字信号,进行缓冲后可直接与MCU或I/O扩展电路连接。
同时输入电路还将电源电压转换成适合微机使用的工作晓以大义。
即输入电路是对信号进行整形同时提供系统各部分所需要的不现的工作电压。
(2)A/D转换器输入ECU的传感器信号有两种:一种是模拟信号,另一种是数字信号。
信号的形态不同,输入ECU内的处理方法也不一样。
数字信号可直接送入微处理器,模拟信号则要经过A/D转换器(模拟/数字转换器)转换成数字信号才送入微处理器。
早期的MCU自身没有A/D转换器功能,为完成这样的转换,可以通过扩展A/D转换器来实现。
如奔驰的CIS-E系统的就是通过A/D0809这样一个A/D转换器来实现的。
较新类型的MCU由于自身具有A/D转换功能,已不需要进行外部扩展了。
(3)输出电路它是微机与执行器之间的联系电路。
由于微机输出的是数字信号,而且电流很小,一般是不能驱执行器工作的。
经过输出回路后,通过其中功率三极管或功率MOS管的放大作用,提供足够的驱动电流,大部分的负载工作于开关状态下。
在汽车这个特定的工作环境,大部分的执行器/驱劝器都与线圈有关,从电磁喷油器到电磁阀、各种马达、继电器、包括点火线圈,等等,因此有人夸张的说,汽车的输出电路的任务实质就是驱动线圈工作。
我们不管这样的结论是不是太武断,但这种描述的确比较容易理解。
(4)微处理器(MCU)它是ECU的核心部分,由中央处理器(CPU)、存储器(ROM-RAM)、输入/输出口(I/O)等组成。
它能根据需要,用内存的程序和数据对各种传感器送来的信号进行比较、运算和修正,并将处理结果以指令的形式送至输出电路。
驱动相关元件,完成控制功能。
图13、图14为德国宝马汽车所采用的Motronic M1.3系统电子控制单元的内部原理图。
(3)输出电路它是微机与执行器之间的联系电路。
由于微机输出的是数字信号,而且电流很小,一般是不能驱执行器工作的。
经过输出回路后,通过其中功率三极管或功率MOS管的放大作用,提供足够的驱动电流,大部分的负载工作于开关状态下。
在汽车这个特定的工作环境,大部分的执行器/驱劝器都与线圈有关,从电磁喷油器到电磁阀、各种马达、继电器、包括点火线圈,等等,因此有人夸张的说,汽车的输出电路的任务实质就是驱动线圈工作。
我们不管这样的结论是不是太武断,但这种描述的确比较容易理解。
(4)微处理器(MCU)它是ECU的核心部分,由中央处理器(CPU)、存储器(ROM-RAM)、输入/输出口(I/O)等组成。
它能根据需要,用内存的程序和数据对各种传感器送来的信号进行比较、运算和修正,并将处理结果以指令的形式送至输出电路。
驱动相关元件,完成控制功能。
图13、图14为德国宝马汽车所采用的Motronic M1.3系统电子控制单元的内部原理图。
图13BMW Motronic M1.3图14BMW Motronic M1.3在BMW MotronicM1.3系统中,其核心器件是SIMENS公司的SAB 80C515,SAB 80C515是一8位单片机,有关详细情况请参阅第三章的第二节。
只读存储器S701作为SAB80C515(S700)的扩展程序存储器,构成16K ROM,同样S703作为扩展数据存储器,以此来弥补微处理器本身程序存储器和数据存储器空间不足,这样做的好处是程序可以根据需要进行调整,避免工厂掩膜后ROM内容无法更改的状况。
只读存储器(ROM)S701数据线DO~D7直接与微处理器S700的P0口连接,数据线以上拉连接到5V电源。
同时P0口还直接连接到数据存储器S703的DO~D7、S702的BUS口。
S701的高位地址线A8~A14直接同S700的P2口连接,而低8位地址线A0~A7并没有直接连接到S700上,而是连接到S702的P3口。
在这里,S702的这种接法用以实现地址锁存器的功能,解决了P0地址/数据复用的问题。
S700输出的地址信号低8位经过S702锁存,高7位直接输出到S701,同样,对于数据存储器(RAM)S703也是一样。
8根数据线每次可守成一个字节数据的传输,15根地址线,可实现215=32768字节即32K(32768/102=32)的程序存储空间寻址。
实际采用的ROM芯片存储容量的大小依据程序的多少而定,对于数据存储器S703来讲,A0~A12计13根地址线,可实现213=8192字节即8K数据存储空间寻址。
SC作为片选信号,当些线为低电平时,S701被选中,OE作为读、写允许控制线,低电平时有效。
S703的用法与之类似。
OE、WR用来决定RAM芯片处在读或写的状态,二者均为低电平有效,CS为芯片选中信号,低电平时有效,S701与S703的片选信号均出自S550 BOSCH 30106专用芯片,S550在完成片选信号输出的同时,已经对芯片的地址进行了译码。
S800、S801作为开关(数字)信号输入缓冲电路。
与发动机运行状态相关的开关(数字)信号输入到ECU中,包括空调请求信号、停车/空档信号、节气门全闭信号、压缩机运转信号、点火提前角信号等。
经S800、S801缓冲后送入S702可编程并行口扩展芯片,CPU经数据总线读取外部相关开关量的状态,了解发动机的运行条件,包括负荷、工况等及时对点火和喷油进行调整,以保证发动机的运转处于最佳状态。
发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器、空气流量传感器这几个发动机动转的关键性模拟信号,经阻容元件缓冲后,直接送入CPU的8路复用模拟/数字信号输入口,在CPU内部直接完成A/D转换,将模拟量转换为数字量后参与运算、处理。
S600作为BOSCH的专用芯片,内部零件号为30015,在一个芯片的内部同时完成几个功能,第一、完成发动机转速的运算处理、处理后一方面送CPU,另外经17脚输出,送入仪表,用以显示发机的转速;第二、完成氧传感器信号接口功能,氧传感器作为一个特殊元件,其输出晓以大义的变化反映出比的大小,为使其正常工作,需要专用电路接口,而30015内部集成有这种功能。
同时S600(30015)还完成串行数据转换任务,用来同外部设备(扫描仪)进行连接,读取ECU中储存的故障码,测量车辆运行中主要元件的数据流,MCU 的串行接口无法同诊断设备直接相连接,必须要进行转,把MCU的串行通信信号转换成为汽车通信的标准格式。
S300作为ECU内部数字电路电源供应电路,输出两路5V直流电压,在保证输出稳压电压的同时,具有软起动功级,RES为控制端。
S220(LM2903)为一双比较器,与外围阻容元件一起构成上电复位及电源异常复位电路。
S702(TA13225)为可编程并行I/O接口,前面已经提到的是,配合MCU完成访问外部存储器时低8位地址信号的锁存,同时接收开关(数字)信号的输入,扩展MCU资源。
S450为BOSCH的功率半导体器件,在此完成怠速电机控制、碳罐净化电磁阀控制、燃油泵继电器控制、发动机故障灯控制等功能。
其输入端直接同内部端口相连,因驱动电机、电磁阀等需要较大驱动电流,所以此种芯片一般带有较大散热片。
芯片背面的金属部分直接同散热片相接触,可以将芯片本身在工作过程中产生的热量通过热片带走,从而降低自身温度,保证正常工作。
同样S400与S450结构、功能、型号完全相同,不现的是所控制的对象不同,S400将元件自身提供的6路输入、输出,分成两组,即输入E1、E2、E3连到一起,输出A1、A2、A3连到一起;E4、E5、E6连接到一起,A4、A5、A6连接到一起。
这样并接的作用是可以提供更大的驱动电流,因为这时是用于喷油嘴的驱动。
因车型的不同,可能需要驱动四个/六个/八个喷油嘴,在Mortnic M1.3系统中,采用分组喷射形式,这样每组要驱动的喷嘴数量为二个/三个/四个,因此需要更大的驱动电流,这样连的目的就在于此。
BOSCH MotronicM1.3实物见图15所示。
在图4.17中,左面的S400和右面的S450就是我们前面介绍的电机、电磁阀、喷油嘴驱动用的芯片,BOSCH内部号码为30080 4192/BA560.1,外形见图16芯片后面的铝片即为散热片,在图18中的芯片是负责驱动怠速电机和电磁阀的S450,喷油嘴驱动芯片S400在线路板的外一侧。
图15 BOSCH Motronic M1.3控制单元线路板图16 怠速电机、电磁阀驱动芯片线路板图与电原理图纸对照着看,可以让我们更清楚的认识每个元件,包括元件外部形状,封装形式,在电路板上的具体位置,这样不仅有利于了解电脑的内部构成,而且对于分析线路,进而作到维修故障都是大有益处的。