汽车ecu电路分析ecu电路解析

1、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BOSCHMOTRONIC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

2、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

3、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EECIV、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

4、ucu数誓存瞎器RJOW程序储存器I/O输入电路地址总跋 控判遑銭躺岀电路ADC时钳cru使动器执行器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

5、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

6、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（ ROMRAM）、 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

7、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

8、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 Motro nic M1.3CMHist£tl1I-IIJILT:l-llEI-Krn£二"1r 1is"L_E |Iil-JL '

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10、mIrllrl-smt.- Fnxu霍Wn3J .33:IsellY图 14 BMW Motro nic M1.3在BMW MotronicM1.3系统中，其核心器件是 SIMENS公司的SAB 80C515SAB 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SAB80C515S700）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DOD7ft接与微处理器 S

11、700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DOD7 S702 的 BUS口。S701的高位地址线A8A14直接同S700的P2 口连接，而低8位地址线A0A7 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2- 15= 32768字节即32K（32768/102 =

12、 32）的程序存储空间寻址。实际采用的ROMS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，A0A12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 WF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

13、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勺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

14、为BOSC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勺串行通信信号 转换成为汽车通信

15、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MCI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MCI资源。S450为BOSCH勺功率半导体器件，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，

16、 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

17、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，BOSC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 Motro nic 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。通过前面对于BOSCH Motronic M1.3系统电路原理的分析，使得我们对， 子控制单元有了更新的认识，那种宰秘感随着我们对其了解逐渐深入而减弱了。 图17是Motronic系统外部路图，把内部图同外部图贯穿起来看，对线路的理解 会进一步加强，因为这时候你会清楚的看到各个传感器的连接情况，从外至内， 对BOSCH的系统有一个完整而详细的了