まとめ：
ライン情報伝送によって引き起こされる複雑な問題を効果的に解決します
ECUの定義
ECUとは本来、エンジンコントロールユニット、つまりエンジンコントロールユニット、特にEFIエンジンの電子制御システムを指します。しかし、自動車エレクトロニクスの急速な発展に伴い、ECUの定義も大幅に変化し、電子制御ユニットまたは電子制御ユニットになりました。一般的には、ステアリングECUや速度など、車のすべての電子制御システムを指します。制御ECUやエアコンECUなど、純正エンジンECUのことをEMS（エンジンマネジメントシステム）と呼んでいる企業が多いです。自動車エレクトロニクスの自動化が進むにつれて、自動車部品に関与するECUがますます増え、回路の複雑さも大幅に増加しています。回路を簡素化し、洗練し、小型化するために、車載エレクトロニクスに CAN バスが導入され、この問題が解決されました。CAN バスは車両上の複数の ECU 間で情報を転送してローカル エリア ネットワークを形成できるためです。ライン情報伝送によって引き起こされる複雑な問題を効果的に解決します。
ECUの登場
1967年以前のガソリンエンジンの燃料供給システムは、今日のEFIエンジンとは原理が全く異なるキャブレターによって供給されており、自動車の出力向上と環境性能の向上にはさらなる制約があった。そのため、企業グループは電子燃料噴射システムを開発しました。最も初期の電子燃料噴射システムは D-ジェトロニックであり、後に K-ジェトロニック、L-ジェトロニックが開発されました。電子技術の介入後、複数の電子制御燃料噴射システムが開発されました。このうちKE-Jetronicは現在広く使われているEFI技術で、各社製品名は異なりますが構造は似ています。
EFI システムの動作特性は、「量的およびタイミング」燃料噴射、つまりエンジンが必要とする燃料の量とそれをいつ噴射するかであり、これはエンジン速度、空気流量などと直接関係があります。さらに、水温も関係します。 、油圧などのさまざまなパラメータをどのように処理し、燃料噴射の指令を噴射システムに送信するか?これにはエンジン コントロール ユニットの介在が必要であり、ECUが登場しました。
ECUの基本構成
ECUは簡単に言うとマイコンとその周辺回路で構成されています。マイコンとは、マイクロプロセッサ（CPU）、メモリ、入出力インターフェースを1チップ上に集積した装置です。ECUの主要部分はマイコンであり、その中核となるのがCPUです。入力回路は、センサーやその他のデバイスからの入力信号を受け取り、信号をフィルター処理および増幅して、特定のボルト入力レベルに変換します。センサーからECUの入力回路に送られる信号にはアナログ信号とデジタル信号が含まれており、入力回路内のアナログ/デジタル変換器でアナログ信号をデジタル信号に変換してマイコンに送信します。マイコンは、上記の前処理信号を演算処理し、処理後のデータを出力回路に送る。出力回路はデジタル情報の電力を増幅し、制御対象の調整サーボ コンポーネントを駆動して動作させることができるように、デジタル情報をアナログ信号に復元する回路もあります。リレーやスイッチなど。したがって、ECUは実際には「電子制御ユニット」（Electronic Control Unit）であり、入力処理回路、マイクロプロセッサ（シングルチップマイコン）、出力処理回路、システム通信回路、電源回路から構成されており、その構成は図に示されています。 1 ショー。
図1
詳細には、ECUは通常、MCU、拡張メモリ、拡張IOポート、CAN/LINバストランシーバコントローラ、A/DD/A変換ポート(CPUに統合される場合もある)、PWMパルス幅変調、PID制御、電圧制御、ウォッチドッグで構成されます。 、ヒートシンク、およびその他の電子部品のほか、特定の機能を備えた ECU には、赤外線トランシーバー、センサー、DSP デジタル信号プロセッサ、パルス発生器、パルス分配器、モーター駆動ユニット、増幅ユニット、強電気絶縁および弱電気絶縁などのコンポーネントもあります。 。回路基板全体はアルミニウムのボックス内に設計および取り付けられており、バックルまたはネジを介してボディの板金に簡単に取り付けられます。ECUは開発が容易な汎用・機能一体型MCUを採用するのが一般的で、ソフトウェアは一般にC言語で記述され、プログラマ、エミュレータ、シミュレーションソフトウェア、キャリブレーション用ソフトウェアなど豊富なドライバライブラリや関数ライブラリを提供しています。以下の図 2 は、より一般的に使用される構造タイプです。
図2
ECUの基本的な機構体系
自動車の電子制御システムは、ハードウェアとソフトウェアで構成されており、ハードウェアには電子制御ユニット (ECU) とそのインターフェース、センサー、アクチュエーター、表示機構などが含まれ、ソフトウェアは ECU に格納され、電子制御システムを制御して実際のシステムを完成させます。 -時間測定および制御機能。自動車の電子制御システムのほとんどの ECU 回路構造は類似しており、その制御機能の変更は主にソフトウェアと入出力モジュールの機能変更に依存し、制御システムが実行するタスクによって異なります。 ECUの基本構成システムには、入力処理回路、マイクロプロセッサ、出力処理回路、電源回路が含まれます。
入力処理回路において、ECUの入力信号は主にアナログ信号、デジタル信号(スイッチ信号を含む)、パルス信号の3つの形式があります。アナログ信号は A/D によってデジタル信号に変換され、マイクロプロセッサに提供されます。制御システムでは、アナログからデジタル信号への変換に高い分解能と精度 (>10 ビット) が必要です。測定および制御システムのリアルタイム性能を確保するには、通常、サンプリング間隔は 4ms 未満である必要があります。コンピュータが信号を受け入れるには、デジタル信号をレベル変換する必要があります。電源電圧を超える入力信号、正負の電圧変化、発振やノイズの多い入力信号、電圧変動なども入力回路で変換します。
マイコンは、センサー信号のA/D変換、周期的なパルス信号の計測、その他車両の走行状態に関わる信号の入力処理を行った後、必要な出力値を計算・制御し、制御信号を送信します。必要に応じてタイムリーにアクチュエータに信号を送信します。以前は、ほとんどのマイクロプロセッサは 8 ビットと 16 ビットで、一部のマイクロプロセッサは 32 ビットを使用していました。現在は 16 ビットおよび 32 ビット マシンの使用が増えています。
出力回路では、マイクロプロセッサーから出力された信号は、ソレノイドバルブ、表示灯、ステッピングモーターなどのアクチュエーターを制御するためによく使用されます。マイコンの出力信号電力は小さく、+5Vの電圧を使用します 車のアクチュエーターの電源のほとんどはバッテリーです マイコンの制御信号を出力処理回路で処理する必要がありますアクチュエータを駆動する前に。電源回路では、従来の自動車の ECU には通常、バッテリーと内蔵電源回路があり、マイクロプロセッサとそのインターフェース回路が +5V の電圧で動作することを保証します。エンジン始動条件により車のバッテリーの電圧が大きく変動した場合でも、+5Vの安定した電圧を提供してシステムの正常な動作を保証します。電気自動車は一般にバッテリーで駆動されます。
ECUの制御プログラムは、ソフトウェア的には、演算、制御、監視・診断、管理、監視という側面があります。図 3 に示すように制御モードを実行します。
画像3
従来の自動車 ECU と電気自動車 ECU の類似点と相違点
従来の自動車用 ECU は主に次の用途に使用されます。
1. エンジン制御、点火、バルブタイミング調整、スロットル調整、スターターモーター調整、スタートクラッチ調整、燃料噴射調整など 2. 無段変速機制御、ベルト位置調整、速度調整 3. オートマチックトランスミッション制御、リレーまたは電磁逆転バルブ制御 4. アクティブサスペンション、空気ばねの剛性および減衰穴サイズ調整 5. 駆動力およびアンチスキッド制御（以下を含む）: ABS アンチロック ブレーキ システム、EBD 電子ブレーキ力配分、EBA 緊急ブレーキ アシスト デバイス、ESP 電子制御走行安定性システム、TCS追跡制御システム、MSRエンジン抵抗トルク制御、EDS電子ディファレンシャルロック、OBD車載自動診断システム、DSC動的安定性制御システム 6. ウィンドウリフトを含む車体制御BCM（安全のため力センサーを含む） 、サンルーフ可倒式、スライド式、シートリフト調整、ワイパー、デフロスター等。7. 空調、暖房、換気制御（コンプレッサー、凝縮器、蒸発器ファン、膨張弁などを含む） 8. 電子スイッチおよび照明（ヘッドライト、テールライト、ディスプレイのバックライト、加減速、ラジオ、CD などを含む） 9. ACC 電子アクティブクルーズコントロール 10. エアバッグ自己診断およびバーストコントロール 11. アクティブシートベルト自己診断およびバーストコントロール、プルバックシートベルトバーストコントロール 12. EPS ステアリングコントロール、HPS ステアリングコントロール 13. TPC タイヤ空気圧コントロール 14.車載計器 15. 盗難防止アラーム 16. リアハイトバランスシステム 17. スマートセンサー、つまり ECU 付きセンサー
電気自動車の ECU 制御には、従来の ECU 制御と比較して次のような違いがあります。
1. エンジン制御を廃止し、モーターとその制御システムを追加 2. バッテリーとその管理システム 3. 車載充電器 システム 7. 車両安全運転監視システム 8. 車両電源統合制御システム9. AMTに適用されるTCU制御
ECUの今後の展開
システムを制御するために必要なシステムの数を指で数えたほうがよいでしょう。オートマチック トランスミッション、ABS システム、車載エンターテイメント オーディオビジュアル システム、四輪駆動トルク配分システム、アクティブ サスペンション システム、エアバッグ + シートベルト システムなどには、個別に計算するための独自のセンサーとプロセッサーが搭載されています。川の水に違反しないと、間違いなく機能しません。例えば、AMTとモーターの連携、シフト操作にはVCUの連携、アクセルが高いときはギアボックスのシフトダウンが必要など、さまざまな状態で両者の連携が必要となります。モーター速度制御、オートマチックトランスミッションなどの多くのデータセンサーのセットを再構築することはコストがかかり、非現実的です。最良の方法は、ギアボックスとエンジン ECU の間でデータを共有することです。これにより、ECU 間の情報ネットワーク システムである CAN データ バスが誕生しました。同じ CAN データ バスはシャーシの電子機器でも使用されており、たとえば ABS はシャーシの多くのセンサー パラメータを共有します。
図4
図 4 から、自動車エレクトロニクスの高度な電子化、自動化、統合により、ますます多くの ECU システムが自動車エレクトロニクス用の CAN バスに組み込まれることがわかります。集中統合制御、バス技術、および自動車インテリジェント制御は、将来の自動車電子制御技術の主要な開発方向です。集中統合制御とは、ワンチップマイコンの多桁化、各システムのECUの統合化に向けた発展、インターネット技術の切り込み、車載PCの統合などを意味します。このうちバス技術とは、車内の各ECUをLAN技術で相互接続し、ECU間で情報を共有する技術を指します。自動車の知能制御とは、自動車の知能制御の発展を可能にするセンシング技術、画像認識技術、ナビゲーション技術を指します。CAN データバスの開発により、すべての制御システムが 1 つに統合されることは避けられません。将来のECUは、モーターと制御システム、オートマチックトランスミッション、ABSシステム、カーエンターテインメントオーディオビジュアルシステム、四輪駆動トルク配分システム、アクティブサスペンションシステム、エアバッグ+シートベルトシステムなどを統合した強力なコンピューターシステムとなる予定です。管理が必要なコンポーネントは、カー オーディオ ビジュアル システムを楽しんだり、PC ゲームをプレイしたり、GPS 信号を受信したり、さらにはカップ ホルダーも ECU の管理下にあります。つまり、ECUは自動車の電子制御システムの中核技術です。
最後に、ECU 内のさまざまな MCU について説明します。
8ビットMCU：主にファン制御、エアコン制御、ワイパー、サンルーフ、ウィンドウリフト、低レベル計器パネル、ジャンクションボックス、シート制御、ドア制御モジュールなどの制御機能を含む車体のさまざまなサブシステムで使用されます。 。
16 ビット MCU: 主な用途は、エンジン制御、ギアおよびクラッチ制御、電子タービン システムなどの動力伝達システムですが、サスペンション システム、電子パワー ステアリング ホイール、トルクなどのシャシー機構にも適しています。分配制御、電子ポンプ、電子ブレーキなど
32 ビット MCU: 主なアプリケーションには、ダッシュボード制御、ボディ制御、マルチメディア情報システム (テレマティクス)、エンジン制御、およびクルーズ コントロールなどのプリクラッシュ、適応型安全機能などの新しいインテリジェントでリアルタイムの安全システムおよび電源システムが含まれます。 (ACC)、運転支援システム、エレクトロニック・スタビリティ・プログラム、および洗練されたX-by-wireなどのトランスミッション機能を備えています。
ソース | ブレッドボード コミュニティ