汽车控制器的硬件学习指南

谈思实验室 2023-08-02 18:09

详解状态监控系统的数据采集技术 从电机控制到光伏逆变器：电流传感器的跨领域设计考量

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文章介绍了汽车控制器的硬件内容，其详尽程度对于非软硬件开发人员来说基本够用。当你看到下面一个控制器实物，至少知道有点感觉，会认识其中的一些电子器件，他们用来做什么。

引自：https://www.car-auto-repair.com/vag-bosch-edc15p-ecu-winols-remap-guide/

1. 输入相关

控制器要实现产品功能，需要一些输入，即通过传感器和通讯总线获取。

对于外部传感器，需要给传感器提供供电，接地和信号线，通过接插件引脚与传感器连接。然后，对于传感器输入的原始信号，在硬件电路层面，需要进行处理，包括滤波，保护，转换和抗电磁干扰等措施。最后，经硬件电路处理好的传感器信号输入到微控制器。这里，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。

对于通讯，以CAN通讯为例，需要通过接插件接入CAN_H, CAN_L两根总线。然后，对于两根总线的原始信号做硬件电路层面的处理，包括保护和抗电磁干扰等措施。再输入到CAN收发器将两根总线的差分电压转换成逻辑电平，输入给微控制器里的CAN控制器。同样地，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。

2. 输出相关

当控制器获得相应的输入，基于产品自身功能和特性，通过软件算法和逻辑来获得控制指令，这些指令最终会通过驱动器件以电流或电压形式作用到执行器件。

比如执行器为BLDC电机，微控制器输出控制信号给Gate驱动器，Gate驱动器转换后输出六路电压信号给逆变器，再由逆变器输出三路电压U/V/W经接插件输出给BLDC电机。

比如执行器为电磁阀，若采用高边驱动和底边驱动方案，一方面微控制器输出控制器信号给高边驱动，高边驱动经接插件输入调控后的电压/电流给电磁阀；另一方面微控制器输出控制开关信号给低边驱动，低边驱动以决定电磁阀是否通路或短路。同样地，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。

3 其他

以上这两块内容输入和输出相关的电子器件和电路，再加上微控制器，这三块就是汽车控制器的核心部分，当然硬件电路设计还有其他因素要考虑，比如电磁干扰，电路检测，甚至其他一些客户的额外需求。因此，汽车控制器还需要通过硬件电路或电子器件实现一些其他的功能。

3.1 检测功能

汽车控制器上会额外设计一些硬件电路，将电信号（电压/电流）输入给微控制器，从而微控制器可以通过该电信号判断是否电路存在异常，比如下图所示的传感器1，通过硬件处理电路输入给微控制器的信号无法判断所有的硬件故障，这时就需要增加额外的电路，以保证所有的硬件故障能被覆盖，故将这部分额外的电路成为诊断电路，检测硬件电路的状态。