一文了解汽车电子控制单元ECU

注：本文是对ECU最基础知识的介绍，对ECU有概念请绕行。

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汽车正日益成为软件密集型的复杂系统，汽车行业的大部分创新都基于电子和软件架构，现代车辆可以拥有 100 多个电子控制单元 ( ECU )，它们是小型计算机，同时执行着各种控制软件。本文来介绍汽车最神秘、最重要的部件之一：ECU。

ECU 代表电子控制单元，它基本上是汽车的大脑，ECU控制汽车中的所有电子功能和系统，从燃油喷射到制动再到悬架，它还监控各种传感器和数据，以优化汽车的性能和效率。下文将解释什么是 ECU、它如何工作、有哪些类型的 ECU，以及为什么应该关心它。

目录如下：

• 1 汽车 ECU 简介
• 2 什么是 ECU？
  
• 3 汽车中不同类型的 ECU
  
• 4 汽车 ECU 的常见问题及解决方案

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1 汽车 ECU 简介

ECU是电子控制单元的延伸，其中所有ECU输入设备（如 ECU 传感器）和 ECU输出（如执行器）都连接在一起，以实现车辆的自动化控制。ECU是一种嵌入式计算机系统，通过接受来自汽车外部环境的输入来控制电气系统的不同部分。现在的车辆朝着电动化、智能化和网联化发展，为了更好地控制车辆，汽车 OEM 将完整的车辆功能划分为不同的模块。每个模块都有一个微控制器，该微控制器具有一些I/O外围设备，如传感器和执行器，它们可以接受来自车辆环境的输入并根据软件开发人员编程的模块功能执行任务。

source: 必须得会的汽车ECU研发基础--ECU是什么1_发动机 ecm开发 底层软件

汽车电子控制单元 (ECU) 是一种计算机系统，用于管理车辆中的各种电子系统。ECU 是现代车辆的重要组成部分，因为它确保发动机、电机、电池、变速箱、悬架和制动器等各种系统正常运行。ECU还负责监控和控制发动机和电机的性能和效率，因此使其成为车辆电子系统不可或缺的一部分。

ECU 包含一个微处理器和各种传感器，用于检测车辆各个系统的数据。收集的数据由微处理器处理，然后用于控制车辆的各个系统。例如，ECU可以控制发动机的空燃比以保持最佳性能，控制点火正时以提高燃油效率，并管理变速箱以实现更平稳的换档。

车辆使用ECU显著提高了车辆的性能和效率，它还通过允许车辆的计算机监控各种系统并在发生任何故障时发出警告或采取纠正措施，提高了车辆的安全性，ECU还使车辆能够配备牵引力控制、稳定性控制和防抱死制动等先进功能。

车辆中引入ECU的历史可以追溯到20世纪70年代，它们最初用于管理燃油喷射系统，以替代化油器。随着车辆技术和数字系统的发展，ECU的功能得到了极大的扩展，现在几乎成为车辆性能和安全各个方面不可或缺的一部分。汽车中使用不同的ECU，ECU可以用于任何类型的车辆，如轿车、卡车、公共汽车等。

2 什么是 ECU？

ECU是一种安装在汽车上并连接到各种传感器、执行器和通信链路的电子设备。它具有微控制器、内存、输入、输出和嵌入式软件，使其能够执行其功能。ECU 可以从传感器接收信息，例如温度、速度、氧气水平、节气门位置等，并使用这些信息计算发动机的最佳燃料量、空气量、火花和正时。它还可以向喷油器、继电器、阀门、伺服电机等执行器发送命令，以控制汽车中的不同功能和系统。例如，ECU可以根据发动机负载和速度调整燃油喷射率，或者在检测到车轮打滑时激活防抱死制动系统 (ABS)。

source: 必须得会的汽车ECU研发基础--ECU是什么1_发动机 ecm开发 底层软件

不同 ECU 之间的通信协议如下图示意：

根据功能，ECU具有不同的名称以供识别。每个ECU都有自己的物理地址，用于在网络中识别此模块。即使只有一个功能/全局地址，外部用户也可以通过该地址使用功能地址连接到网络，或使用物理地址连接到特定的 ECU 以刷新新软件或进行诊断。ECU 还用于检查汽车关键部件的性能，并监控随时间的变化。

ECU基本上由硬件和软件架构组成，它们相互嵌入，使机器/车辆实现自动化。此外，软件在出厂后可以重新编程到微控制器的闪存中，并存放在ECU内部，我们可以说是ECU的核心。此功能的好处是可以在车辆的使用寿命期间修复问题并添加新功能。

可编程 ECU 也有缺点：它使更多人能够修改ECU上的软件，对软件加载方式的一些控制会丢失。因此汽车ECU或任何ECU都必须实现一种结构，以防止 ECU 的软件变得不可用。为了防止ECU变得不可用，总是有一个受保护的闪存或EEPROM扇区，其中放置了主引导加载程序 (PBL)。如果没有特别的访问权限，主引导加载程序基本上不可能从微控制器内存中删除或移除。在正常的软件加载序列中也不应该更改它。

通常，当 ECU通电时，主引导加载程序是第一个运行的代码。然后它将检查经过验证的应用软件，如果经过验证，它将跳转到主应用软件的主要功能并持续运行。使用引导加载程序的原理是帮助产品所有者将软件重新编程到相同的硬件中，以便重复使用相同的设备或 ECU。

由于 PBL存在局限性，只能通过UART/SPI与外部闪存工具连接，其中汽车领域使用CAN 或任何高级协议进行通信，OEM正在实现他们自己的引导加载程序，我们将其称为辅助引导加载程序，用于将新应用软件和参数数据文件写入闪存。PBL支持将辅助引导加载程序下载到RAM内存中。然后，SBL将控制所有功能，然后控制将跳转到应用软件主函数。

电子控制单元 (ECU) 是控制汽车各种系统的小型计算机。它们的工作原理是不断监测来自各种传感器的数据，并利用这些信息来控制各种系统。ECU 处理和分析这些数据，然后向执行器发送信号以相应地调整系统。简单来说，ECU 的工作原理如下：

• 它接收来自测量汽车各种参数的传感器的输入信号。
• 它使用包含算法、例程和配置数据的嵌入式软件和内存来处理输入信号。
• 它将输入信号与存储在其内存中的预定义值和参数进行比较。
• 它根据输入信号及其预定义的值和参数计算最佳输出信号。
• 它将输出信号发送到执行器，执行器执行其命令并控制汽车中的不同功能和系统。

例如，发动机控制单元 (ECU) 监控空燃比、发动机转速和温度等传感器，并利用这些信息控制燃油喷射和点火正时，以优化发动机性能。其他 ECU 控制系统，例如变速箱、ABS 制动器和气候控制。ECU解释来自车辆内众多传感器的数据，以管理和控制各种功能，从发动机转速、燃油混合、点火正时和变速箱控制到 ABS 和安全气囊等各种安全系统。

3 汽车中不同类型的ECU

电子控制单元 (ECU) 在现代车辆中发挥着至关重要的作用，并且ECU有几种不同的类型。车辆中有不同类型的ECU，每种 ECU都旨在控制特定系统。例如，有控制发动机性能的发动机控制单元 (ECU)、控制传动系统的变速箱控制单元 (TCU) 和控制制动系统的制动控制单元 (BCU)。

一般来说，车辆有不同的模块或只有一个域，称为域控制单元。每个域都有多个网络。每个网络都有多个连接在一起的 ECU。一些最常见的 ECU 类型包括：

1. 发动机控制单元 (ECU)：该 ECU 负责控制发动机的性能和效率。它管理发动机的空燃比、点火正时，并控制其他发动机功能，如怠速控制和废气再循环。
2. 变速箱控制单元 (TCU)：该 ECU 控制车辆的传动系统，确保换档平稳、燃油效率最佳。它还管理离合器、变矩器和其他传动部件。
3. 制动控制单元 (BCU)：该 ECU 负责控制制动系统。它监控车辆的速度、制动压力和其他数据，以确保正确且安全的制动性能。
4. 车身控制模块 (BCM)：该 ECU 负责控制车辆的各种舒适和便利功能，例如电动车窗、中央锁和室内照明。
5. 悬架控制单元 (SCU)：该 ECU 负责控制车辆的悬架系统，提供更好的操控性和乘坐舒适度。
6. 气候控制单元 (CCU)：该 ECU 负责控制车辆的气候控制系统，例如空调和暖气。
7. 导航控制单元（NCU）：该ECU负责控制车辆的导航系统，为驾驶员提供方向和其他导航信息。
8. 远程信息处理控制单元 (TCU)：该 ECU 负责控制车辆的远程信息处理系统，提供 GPS 跟踪、远程诊断和紧急援助等功能。

这些是车辆中最常见的ECU类型，每种类型在确保车辆的最佳性能和安全性方面都发挥着至关重要的作用。车辆中 ECU 的数量和类型可能因车辆的品牌、型号和年份而异。

4 汽车 ECU 的常见问题及解决方案

ECU 是汽车的重要组成部分，会影响汽车的性能、效率、安全性、舒适性和便利性。功能良好的 ECU 可让您的汽车平稳可靠地运行，而故障或损坏的 ECU 则会导致各种问题，例如燃油经济性差、发动机失火、怠速不稳、熄火、动力损失、发动机检查灯亮起等。因此，您应该按照以下提示妥善保养 ECU：

• 定期对您的汽车进行良好的保养和维护。
• 为您的汽车使用高品质的燃料和机油。
• 避免将您的汽车暴露在极端温度或潮湿的环境中。
• 除非您清楚自己在做什么，否则请避免修改或篡改您的 ECU。
• 使用诊断工具扫描您的汽车是否存在任何故障代码或错误。

尽管 ECU 是精密的部件，但并非不会出现故障。下面将讨论汽车 ECU 可能出现的一些常见问题及其解决方案。

1) 汽车ECU传感器故障

汽车 ECU 依靠传感器网络才能正常运行。这些传感器提供 ECU 用于决策的关键数据。如果传感器发生故障，它可能会提供不正确的数据或根本不提供数据，从而导致性能不佳甚至导致车辆故障。

解决方案：定期维护和检查可以在传感器出现问题之前发现故障。如果传感器确实出现故障，通常需要更换。幸运的是，更换传感器通常相对容易且成本低廉。

2) ECU腐蚀或损坏

ECU 腐蚀或物理损坏可能会导致其发生故障。如果水分进入 ECU、ECU 外壳损坏或汽车发生事故，则可能会发生这种情况。

解决方案：如果 ECU 损坏，通常需要更换。确保 ECU 外壳牢固且没有水分进入的风险也很重要。定期检查有助于在潜在问题导致 ECU 故障之前发现这些问题。

3) 汽车 ECU 中的软件问题

和任何计算机一样，ECU 依靠软件运行，有时软件会出现故障或损坏。这可能导致一系列问题，从“检查引擎”指示灯不该亮起之类的小麻烦，到车辆无法启动之类的更严重问题。

解决方案：在某些情况下，只需重置 ECU 即可解决软件问题。只需短时间断开汽车电池，然后重新连接即可。但是，更严重的软件问题可能需要软件更新或刷新。这应该由合格的技术人员来完成，因为它需要专业的设备和知识。

4) 汽车 ECU 中的电气问题

车辆其他部位的电气问题也会影响 ECU。例如，线路短路可能导致电压尖峰，从而损坏 ECU。

解决方案：定期检查车辆的电气系统有助于在问题损坏 ECU 之前发现并解决问题。如果 ECU 确实因电压尖峰而损坏，通常需要更换。

虽然这些是与汽车 ECU 相关的一些常见问题，但需要注意的是，问题可能因车辆的具体品牌和型号、具体 ECU 和具体情况而有很大差异。

来源：谦益行