電子控制器

電子控制器

電子控制器是一種重要的電子產品元件,在電子生產中有著廣泛的套用,在人們日常生活中發揮著非常重要的作用。電子控制器(ECU)是一個微縮了的計算機管理中心,它以信號(數據)採集、計算處理、分析判斷、決定對策作為輸入,然後以發出控制指令、指揮執行器工作作為輸出有時,它還要給感測器提供穩定電源或是參考電壓。其全部功能是通過各種硬體和軟體的總和來完成的,其核心是以單片機為主體的微型計算機系統。

基本介紹

  • 中文名:電子控制器
  • 外文名:electronic Control Unit
  • 屬性:電子產品元件
  • 組成程式計數器指令暫存器
  • 核心:以單片機為主體的微型計算機系統
  • 工具:大規模積體電路
簡介,硬體構成,輸入信息處理,微處理機系統,輸出信息處理,記憶體軟體,主要功能,故障檢修,故障原因,檢修方法,

簡介

控制器是計算機的指揮中心,負責決定執行程式的順序,給出執行指令時機器各部件需要的操作控制命令。由程式計數器指令暫存器指令解碼器時序產生器操作控制器組成,它是發布命令的“決策機構”,即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。控制器分組合邏輯控制器和微程式控制器,兩種控制器各有長處短處。組合邏輯控制器設計麻煩,結構複雜,一旦設計完成,就不能再修改或擴充,但它的速度快;微程式控制器設計方便,結構簡單,修改或擴充都方便,修改一條機器指令的功能,只需重編所對應的微程式,若要增加一條機器指令,只需在控制存儲器中增加一段微程式,但是,它是通過執行一段微程。
電子控制器(ECU)是一個微縮了的計算機管理中心,它以信號(數據)採集、計算處理、分析判斷、決定對策作為輸入,然後以發出控制指令、指揮執行器工作作為輸出有時,它還要給感測器提供穩定電源或是參考電壓。其全部功能是通過各種硬體和軟體的總和來完成的,其核心是以單片機為主體的微型計算機系統。藉助於大規模積體電路,ECU已經可以把複雜而多樣的幾百個元器件全都做在1~2塊多層電路板上,封裝在一個書本那樣大的盒子裡,用鋁製外殼禁止起來。如果再採用智慧型功能器件,則ECU的體積還可以縮小。
在電路組成方面,SYI-1型多用電子控制器主要由電源變壓器、橋式整流電路、放大電路、可控矽觸發電路、交流輸出電路、電壓反饋電路、電子繼電器和溫度接點等幾部分組成;WMK-05型溫度控制器主要由交流感溫電橋、交流放大器和交流有源信號輸出等四部分組成。

硬體構成

ECU的硬體按功能可區分為輸入信息處理、微處理機系統和輸出信息處理3個部分。

輸入信息處理

輸入信息處理就是把各種感測器送來的信號經過整形、放大處理,模擬量還要經過A/D轉換,轉變成計算機能接受的量程合適的數位訊號。

微處理機系統

微處理機系統是根據輸入信息和記憶體的控制策略及數據、圖表等進行分析和運算以產生控制命令。微處理機系統包括微型計算機(CPU)、各種存儲器、輸入/輸出接口(I/O),以及在CPU、存儲器和I/O之間傳遞信息的數據匯流排、地址匯流排和控制匯流排,產生時間節拍脈衝以控制微機操作的計時器等,微機系統的各部分通常全部集中在一塊晶片上,即所謂的單片機。

輸出信息處理

輸出信息處理部分就是把微機輸出的只有mA級的各種控制命令生成、放大為可驅動各種執行器的控制信號並輸出。近年來,智慧型功能器件的出現使輸出信息的處理部分簡單化了,並且還可以放入單片機中,這樣,單片機就可以直接輸出經過處理的控制信號,而ECU也就不需要另外的輸出信息處理部分了。

記憶體軟體

車用ECU記憶體的軟體中,既有和一般的控制用計算機一樣的各種用於計算機自身運行的驅動程式(經過選擇並可以更新),還有為控制汽車及其發動機運行而編制的專用程式。這些專用程式可以說是對發動機上每一個被控對象的受控物理過程的數位化描述,它把各種感測器隨時採集、輸送過來的各種信息、數據經過分析、計算、比較、邏輯分析,再把得到的結果變換成發給各執行器的驅動器的控制指令,指揮執行器及時動作,完成控制過程。各種用於信號處理的計算公式、邏輯分析方法、數據表格等均可以編成程式存儲在存儲器中,往往有幾十個甚至是上百個公式、圖表、曲線被存入。存儲在“唯讀存儲器(ROM)”中的內容一般不再變動,存儲在“電可擦可程式唯讀存儲器”中的內容則在匹配調整過程中還可以修改。此外,作為抗電磁干擾的措施之一,通常對輸入數據要採用軟體濾波、或採用傅立葉變換小波變換等成熟的數據處理方法進行處理,這些處理軟體也要進入ECU記憶體。
在軟體設計中還必須考慮的是運行故障的判斷、記載和讀出。當然,進行故障自診斷不能只靠軟體,還需要有硬體電路的幫助,需要有更多的感測器提供足以判斷故障的信息。

主要功能

1.從記憶體中取出一條指令,並指出下一條指令在記憶體中位置
2.對指令進行解碼或測試,並產生相應的操作控制信號,以便啟動規定的動作;
3.指揮並控制CPU、記憶體和輸入/輸出設備之間數據流動的方向。

故障檢修

故障原因

ECU不能正常工作的可能原因有兩方面:
1.連線線路異常
ECU的電源線路、搭鐵線路有接觸不良或短路,感測器信號輸入線路有斷路或短路,感測器信號輸入端子或執行器控制信號輸出端子所連線的部件異常,導致ECU不能正常工作。
2.控制器內部有故障
(1)ECU穩壓電源電路短路或斷路、元器件燒壞等而使ECU電源異常,導致ECU不能正常工作。
(2)ECU內部各感測器電源電路短路或斷路、元器件燒壞等而使相關感測器不能產生信號或信號異常。
(3)ECU中的CPU、存儲器、接口電路等晶片或電路燒壞,而使控制系統不能工作或是工作不正常。
(4)執行器的驅動電路斷路、短路或元器件燒壞而使執行器不能工作。

檢修方法

當故障碼指示為ECU故障,或通過故障分析和相關的檢測步驟,最後懷疑ECU有故障時,一般通過如下方法予以確認。
1.ECU各端子電壓檢測法
(1)測量電源端子電壓。用數字萬用表直流電壓檔,測量ECU各電源端子的電壓(有的ECU電源端子需在點火開關接通時測量),應為蓄電池電壓,如果電壓低或無,則檢查電源電路。
(2)測量感測器電源端子電壓。一些感測器電源由ECU內部的電源穩壓電路提供,一般為5V左右。用電壓表測量ECU感測器電源端子的電壓,若電壓異常或無,則說明ECU內部電路有故障,需予以更換。
2.排除法
通過對ECU插接器各端子電壓和(或)電阻的測量以及有關部件的檢測,排除了所有線路和部件的故障可能性後,如果故障現象依舊,則需更換ECU。
3.替代法
用一個新的或已確認性能良好的ECU替代,如果故障現象消失,則說明原來的ECU已損壞,需予以更新。

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