车载电子控制系统解析:ECU、VCU、MCU、HCU的区别与功能

谈思实验室 2025-01-25 18:13

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01

ECU

ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,也可以叫“行车电脑”。决定整车性能的最重要的部分就是ECU。

作为现代汽车电子的核心元件之一,ECU电子控制单元在汽车中也许有好几个,每个管理不用的功能;而每个ECU系统之间又有信息交换。虽然在整车上的控制系统越来越复杂,但它仍然必须具备最基本的结构–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。

ECU控制发动机运行外,保护发动机和汽车安全的功能,当发动机转速或汽车行驶速度超过限定值时,ECU会切断发动机燃油供给,以保护车辆安全。而且随着轿车电子化自动化的提高,ECU的控制范围已经扩张到巡航控制、灯光控制、安全气囊控制、悬架控制、燃油加热控制、排气控制、制动控制、EGR和增压压力控制等。

从外观上也很好辨认–在发动机电子燃油喷射系统中有一个形似方盒子的控制元件,它就是ECU。元件周围有许多细密的插槽,用来连接众多的输入输出电路,它和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统,随时监控着输入的各种数据(比如刹车、换挡等)和汽车运行的各种状态(加速、打滑、油耗等),并按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息,经过处理以后,把各个参数发送给各相关的执行机构,执行各种预定的控制功能。

1. ECU的主要功能

  1. 给传感器提供标准电压,接收各种传感器和其他装置输入的信息,并将其转换成微机所能接受的数字信号;

  2. 储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信息;

  3. 确定计算输出指令所需的程序,并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值;

  4. 将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较,确定并存储故障信息;

  5. 向执行元件输出指令,或根据指令输出自身已储存的信息。

2. ECU的组成

ECU是由四个部分组成,其分别是:输入回路、A/D转化器、微型计算器、输出回路

输入回路的功能:

  1. 将传感器输入的信号,再出去杂波

  2. 正弦波转变为矩形波

  3. 转换成输入电平

A/D转换器的功能:

汽车上的传感器有的产生数字信号,有的产生模拟信号,A/D转换器就是将模拟信号转换为数字信号

数字信号产生后,微型计算机对数字信号进行处理

微型计算机由RAM ROM i/o接口和cpu组成

微机的功能:

根据发动机工作的需要,把各种传感器送来的信号用内存的程序(微机处理的程序)和数据进行运算处理,并把处理结果如:燃油喷射控制信号、点火控制信号等送往输出回路。

输出回路:

微型计算机给出响应的命令后,执行器并不能立即执行由于微机输出的是电压很低的数字信号,用这种信号一般是不能直接驱动执行元件的输出回路的作用就是将微机输出的数字信号转换成可以驱动执行元件的输出信号输出回路多采用大功率三极管:由微机输出的信号控制其导通和截止,从而控制执行元件的搭铁回路,以微机控制的喷油器为例微机计算机通过控制三极管的基极,从而控制喷油器线路的导通。

输出回路的功能:(总结)


将微机输出的数字信号转换成可以驱动执行元件的输出信号。输出回路多采用大功率三极管,由微机输出的信号控制其导通和截止,从而控制执行元件的搭铁回路

02

VCU


实现整车控制决策的核心电子控制单元,一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该配置。VCU通过采集油门踏板、档位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过检测车辆状态(车速、温度等)信息,由VCU判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令、同时控制车载附件店里系统的工作模式;VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

VCU的结构组成,共包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件,硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键核心技术。

VCU硬件采用标准化核心模块电路(32位主处理器、电源、存储器、CAN)和VCU专用电路(传感器采集等)设计;其中标准化核心模块电路可移植应用在MCU和BMS,平台化硬件将具有非常好的可移植性和扩展性。随着汽车级处理器技术的发展,VCU从基于16位向32位处理器芯片逐步过渡,32位已成为业界的主流产品。

03

MCU

MCU是微控制单元,又称单片微型计算机,是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

04

HCU

HCU是ABS执行机构,一般由增压阀(常开阀)、减压阀(常闭阀)、回液泵、储能器组成。增压阀和减压阀受控于ECU信号,实现液路的开关,从而实现常规、保压、减压、增压的制动过程。电动泵由柱塞式油泵和驱动电动机组成,主要作用是将蓄能器内的制动液保持一定的压力。

来源:汽车电子库

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