汽车电脑(ECU)(学案)
《汽车电工电子技术基础》科目学案课题汽车电脑（ECU)
课型理论课□实验课□习题课□
实践课□技能课□其他□
课时 2
学习目标知识目标
1.什么是单片机及单片机的组成；
2.单片机的分类方法；
3.汽车电脑控制系统的特点；
4.汽车电脑控制系统的应用。
能力目标
1.了解什么是单片机及单片机的组成；
2.了解单片机的分类方法；
3.了解汽车电脑控制系统的特点；
4.了解汽车电脑控制系统的应用。
情感目标
通过本章节的学习，学会在工作中运用合适的工具检测元器件的好坏，培养严
谨的工作态度。
学习重点1.单片机及单片机的组成；
2.汽车电脑控制系统的特点；
学习难点1.汽车电脑与单片机的关系；
2.汽车电脑控制系统的特点及在汽车各电控单元的应用。
导学过程
学习过程学习内容
问题导学复习：
1.集成电路的类型
2.集成电路的脚位识别及检测方法
一、单片机是将中央处理器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。
知识掌握
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2-4-6(b)所示，由运算器(Calculator)、寄存器(Register)和控制器
( Controller)组成。
运算器是计算机的运算部件，用于实现数学运算和逻辑运算。汽车上各种电控系统（燃油喷射系统EFI、防抱死制动系统ABS、安全气囊系统SRS、自动变速器ECT控制系统）ECU
内部的数据运算与逻辑判断都在这里进行。
寄存器用于暂时存储数据或程序指令。
控制器是计算机的指挥控制部件，其功用是按照监控程序和应用程序使计算机各部分动协助调工作。
2、存储器( Memory)
在单片机或微型计算机中，存储器是用来存储程序指令和数据的部件。存储器是由许多具有记忆功能的存储电路构成的，每个记忆存储电路存储1个二进位信息（0或1），称为存
储器的存储位( Bit)。每8个记忆存储电路构成存储器的一个基本单元，存储8位二进制信
息，称为存储字节( Byte)。
存储器按读写操作原理可分为：只读存储器ROM( Read Only Memory)和随机存取储存器RAM( Random Access Memory)。按功能可分为程序存储器和数据存储器。按构成材料可
分为半导体存储器和磁质存储器。
3、输入输出(I/O)接口
I/O( Input/Output)接口是CPU与传感器或执行器之间进行数据交换和下达控制指令的通
道。由于传感器和执行器种类繁多，它们的信号速度、频率、电平、功率和工作时序等都不
可能与CPU完全匹配，因此必须根据CPU的指令，通过I/O接口进行协调和控制。
4、总线(BUS)
总线是微机内部传递信息的电路连线。在单片机内部，CPU、ROM、RAM与I/O接口之间的信息交换都是通过总线来实现。按传递信息不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种。
5、单片机分类
单片机分为通用型单片机和专用型单片机，我们通常所说的单片机就是指通用型单片机。从基本操作处理的数据来看，单片机又可分为4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。目前汽车上用的主要是8位单片机和16位单片机，也有一些轿车上开始使用32位单片机。
“位”的概念：指处理器内部数据总线一次能并行处理的二进制位数，比如51单片机，其数据总线一次能够并行处理8个二进制信息，因此是8位单片机，而最新的酷睿的数据总线是64位，因此被称为64位机
二、汽车电脑控制系统
1、汽车电脑作为控制系统的核心，在硬件结构上一般可分为三部分：外部传感器、汽车电脑和执行机构，如图2-4-8所示。汽车电脑一般被称为ECU( Electronic Control Unit)。ECU主要由输入接口、微处理器和输出接口组成。
2、汽车电控单元
目前汽车电脑控制系统主要有发动机电子控制、底盘电子控制、车身电子控制、信息传递等几大部分。
一、单项选择
1.ECU主要由（）等组成。
A.CPU和存储器
B.单片机和存储器
C.CPU和单片机
D.单片机和外围电路
2.汽车采用的单片机都为（）单片机。
A.模拟
B.数字
C.模拟/数字
D.都不是
3.（）存储器是一种可以反复擦写的存储器。
A.ROM
B.RAM
C.CPU
D.GPU
4.在汽车维修中，电瓶电源线松开会导致ECU中（）中的数据丢失。
A.ROM
B.RAM
C.PROM
D.EEPROM
5.汽车ABS系统属于（）装置。
A.照明
B.制动安全
C.行驶安全
D.信息传递
二、多项选择
汽车ecu电路分析ecu电路解析.doc
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 MOTRON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11 Motronic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 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 rcu ucu 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 I/O 数誓存瞎器 RJOW 程序储存器 输入电路 躺岀电路 ADC cru 使动器~ 执行器 地址总跋 控判遑銭 时钳
汽车ECU开发流程、发动机电气匹配技术解析
引言 随着技术的进步，汽车的数字化程度越来越高。目前汽车电子信息产品已经平均占到汽车总成本的1/3，并且这个比率还在不断提高，有专家认为，未来10年内，这个比率将达到40%。例如像宝来这样的中档轿车至少拥有十几个汽车电子控制单元（ECU）。所谓ECU，实际上就是一部带单片机的嵌入式系统，有自己的处理器、I/O设备和存储器，能独立控制汽车的某一系统，例如发动机管理系统EMS和ABS系统等。至于高档轿车，往往拥有几十个甚至上百个ECU，这些ECU通过数字总线结构连接在一起，形成一个复杂的计算机局域网。 1汽车ECU开发流程 1.1汽车ECU开发的V循环方法 1.1.1设计计算 发动机匹配项目设计计算的目的是根据汽车要求的性能确定发动机和变速器等部件的类型和参数。它分为以下3种方法。 （1）手工计算 主要是根据汽车驱动力与行使阻力的平衡图来确定汽车在不同档位情况下的最高车速、加速能力和爬坡能力，从而评价变速器的不同传动比对汽车性能的影响，确定发动机和变速器的参数。这种方法计算繁琐，结果不够准确。 （2）仿真计算 在设计汽车和各部件模型的基础上，输入发动机和变速器等汽车部件和整车的性能参数，指定要求的行驶循环，最后计算出汽车的动力性、经济性、排放性能和制动性能。它可以在计算机上显示和打印各种分析报告和图表结果，计算快速准确，能反映汽车系统中任何参数的变化对整车性能的影响。目前国内常见的车辆仿真商业软件有奥地利李斯特内燃机及测试设备公司（AVLLISTGmbH）开发的汽车性能仿真分析软件CRUISE。 （3）参数优化 将汽车的动力性、经济性、排放性能和制动性能作为目标函数，将发动机功率、汽车重量和变速器的各档传动比等参数作为优化变量，在一定范围内，寻求最优匹配组合，使汽车达到最佳性能价格比。 1.1.2发动机和变速器的布置
(完整版)汽车ECU电路分析ECU电路解析
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
ECU电子控制单元简介
ECU --汽车电子控制系统的核心技术一、ECU的定义及主要厂家 ECU原来指的是engine control unit，即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。但是随着汽车电子的迅速发展，ECU的定义也发生了巨大的变化，变成了electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统，可以是转向ECU，也可以是调速ECU，空调ECU等，而原来的发动机ECU有很多的公司称之为EMS，engine management system。随着汽车电子自动化程度的越来越高，汽车零部件中也出现了越来越多的ECU参与其中，线路之间复杂程度也急剧增加。为了使电路简单化，精细化，小型化，汽车电子中引进了CAN总线来解决这个问题。因为CAN总线能将车辆上多个ECU之间的信息传递形成一个局域网络。有效的解决线路信息传递所带来的复杂化问题。目前博世，德尔福，电装，大陆的VDO等都是汽车ECU行业的领导者。 二、ECU的基本组成 简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心部件是CPU。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。，例如继电器和开关等。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（Electronic Control Unit），它是由输入处理电路、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1所示
(汽车行业)汽车ECU电路分析ECU电路解析
（汽车行业）汽车ECU电路分析ECU电路解析
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壹样的，因此我们以有代表性的BOSCHMOTRONIC系统为例进行ECU 的电路分析。 1、BOSCHMOTRONIC系统结构图 BOSCHMOTRONIC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，以至于分析故障和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，由壹8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Electriccontrolunit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、BOSCHMOTRONIC1.3电路分析 汽车电子控制单元（ECU），不论是BOSCH的MOTRONIC，福特的EECIV、V，通用的P4、P6等，其最终的目的只有壹个，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，其他系统也是壹样，每个系统都有自己的目标，这就好像是电视机壹样，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。基于这样壹种认识，我们能够把ECU抽样化的分成几个部分，见图12所示。 从图中我们能够见到，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，进行缓冲后可直接和MCU或I/O扩展电路连接。同时输入电路仍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的传感器信号有俩种：壹种是模拟信号，另壹种是数字信号。信号的形态不同，输入ECU内的处理方法也不壹样。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，能够通过扩展A/D转换器来实现。如奔驰的CIS－E系统的就是通过A/D0809这样壹个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 它是微机和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，壹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/驱劝器都和线圈有关，从电磁喷油器到电磁阀、
汽车ECU开发流程
汽车ECU开发流程 1.1汽车ECU开发的V循环方法 1.1.1设计计算 发动机匹配项目设计计算的目的是根据汽车要求的性能确定发动机和变速器等部件的类型和参数。它分为以下3种方法。 （1）手工计算 主要是根据汽车驱动力与行使阻力的平衡图来确定汽车在不同档位情况下的最高车速、加速能力和爬坡能力，从而评价变速器的不同传动比对汽车性能的影响，确定发动机和变速器的参数。这种方法计算繁琐，结果不够准确。 （2）仿真计算 在设计汽车和各部件模型的基础上，输入发动机和变速器等汽车部件和整车的性能参数，指定要求的行驶循环，最后计算出汽车的动力性、经济性、排放性能和制动性能。它可以在计算机上显示和打印各种分析报告和图表结果，计算快速准确，能反映汽车系统中任何参数的变化对整车性能的影响。目前国内常见的车辆仿真商业软件有奥地利李斯特内燃机及测试设备公司（AVLLISTGmbH）开发的汽车性能仿真分析软件CRUISE。 （3）参数优化 将汽车的动力性、经济性、排放性能和制动性能作为目标函数，将发动机功率、汽车重量和变速器的各档传动比等参数作为优化变量，在一定范围内，寻求最优匹配组合，使汽车达到最佳性能价格比。 1.1.2发动机和变速器的布置 在完成发动机匹配设计计算后，根据初步确定的计算参数和汽车布置形式，可以从市场上选择一款或多款发动机和变速器，然后选择和开发相应制动、转向和空调系统等部件，在发动机舱和车身上试布置。也可以通过建立汽车和部件的CAD数字模型，在CAD软件环境中试装配，检查干涉情况，并进行调整。在确定汽车主要部件的位置后，可以进行后续工作。 1.2发动机附件系统的开发
通常汽车发动机供应商只提供基础发动机或发动机基体，它缺少部分外围附件系统，因此需要汽车制造商开发这些系统。这些附件系统包括：风扇及风扇离合器、进排气管道、空气过滤器、发动机油泵、发动机悬置、动力转向泵、三元催化器、空调压缩机、燃油供应系统。 1.3设计与分析 1.3.1CAD设计 在现代汽车的开发过程中，需要应用CAD软件来设计汽车和部件的数字模型。 主要的汽车设计CAD软件有：美国UnigraphicsSolutions公司的Unigraphics、美国ParametricTechnologyCorp公司的Pro/ENGINEER、法国DassauhSystems（达索）公司的CATIA。 主要的CAD建模方法有：特征造型、用三坐标测量机进行逆向扫描。 1.3.2CAE分析 主要的汽车CAE分析软件有：ANSYS（安世）股份公司的ANSYS系列软件、MSCSoftware公司的Adams、Nastran和Patran等系列软件、LMS公司的Sysnoise、Falancs和https://www.360docs.net/doc/8e7746470.html,b 等系列噪声分析软件。 发动机匹配项目中的CAE分析项目有：发动机的噪声与振动分析、发动机支撑的分析、发动机热力学分析、汽车碰撞分析、计算流体力学分析（验证散热器的尺寸和发动机进气流动特性）。 1.4主要试验项目 主要试验项目包括：发动机和汽车台架试验、发动机噪声与振动试验、发动机悬置的振动频率测量试验、排气系统的耐久性试验、发动机过滤器和冷却系统的压力和流动试验。 2发动机的电气匹配技术 2.1发动机管理系统及其开发技术 2.1.1发动机管理系统