一、ECU的定義

ECU原來指的是enginecontrolunit，即發動機控制單元，特指電噴發動機的電子控制系統。但是隨著汽車電子的迅速發展，ECU的定義也發生了巨大的變化，變成了electronic control unit即電子控制單元，泛指汽車上所有電子控制系統，可以是轉向ECU，也可以是調速ECU，空調ECU等，而原來的發動機ECU有很多的公司稱之為EMS，engine

management system。隨著汽車電子自動化程度的越來越高，汽車零部件中也出現了越來越多的ECU參與其中，線路之間復雜程度也急劇增加。為了使電路簡單化，精細化，小型化，汽車電子中引進了CAN總線來解決這個問題。因為CAN總線能將車輛上多個ECU之間的信息傳遞形成一個局域網絡。有效的解決線路信息傳遞所帶來的復雜化問題。

二、ECU的基本組成

簡單地說，ECU由微機和外圍電路組成。而微機就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU），存儲器和輸入／輸出接口的單元。ECU的主要部分是微機，而核心部件是CPU。輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號，對信號進行過濾處理和放大，然后轉換成一定伏特的輸入電平。從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數字信號，輸入電路中的模／數轉換器可以將模擬信號轉換為數字信號，然后傳遞給微機。微機將上述已經預處理過的信號進行運算處理，并將處理數據送至輸出電路。輸出電路將數字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號，使其驅動被控的調節伺服元件工作。，例如繼電器和開關等。因此，ECU實際上是一個電子控制單元（ Electronic Control Unit ），它是由輸入處理電路、微處理器（單片機）、輸出處理電路、系統通信電路及電源電路組成的結構。

詳細的來說，ECU一般由CPU，擴展內存，擴展IO口，CAN/LIN總線收發控制器，A/D D/A轉換口（有時集成在CPU中），PWM脈寬調制，PID控制，電壓控制，看門狗，散熱片，和其他一些電子元器件組成，特定功能的ECU還帶有諸如紅外線收發器、傳感器、DSP數字信號處理器，脈沖發生器，脈沖分配器，電機驅動單元，放大單元，強弱電隔離等元器件。整塊電路板設計安裝與一個鋁質盒內，通過卡扣或者螺釘方便安裝于車身鈑金上。ECU一般采用通用且功能集成，開發容易的CPU；軟件一般用C語言來編寫，并且提供了豐富的驅動程序庫和函數庫，有編程器，仿真器，仿真軟件，還有用于calibration的軟件。下面的圖2是使用較普遍的一種結構類型。

三、ECU的基本機構體系

汽車電子控制系統：包括硬件和軟件兩部分，硬件有電子控制單元（Electronic Control Unit）及其接口、傳感器、執行機構、顯示機構等；軟件存儲在ECU中支配電子控制系統完成實時測控功能。汽車上的大部分電子控制系統中的ECU電路結構大同小異，其控制功能的變化主要依賴于軟件及輸入、輸出模塊的功能變化，隨控制系統所要完成的任務不同而不同，而ECU的基本結構體系包括輸入處理電路、微處理器、輸出處理電路、電源電路。

在輸入處理電路中，ECU的輸入信號主要有三種形式，模擬信號、數字信號(包括開關信號)、脈沖信號。模擬信號通過A/D轉換為數字信號提供給微處理器?？刂葡到y要求模數信號轉換具有較高的分辨率和精度(>10位)。為了保證測控系統的實時性，采樣間隔一般要求小于4ms。數字信號需要通過電平轉換，得到計算機接受的信號。對超過電源電壓、電壓在正負之間變化、帶有較高的振蕩或噪聲、帶有波動電壓等輸入信號，輸入電路也對其進行轉換處理。而微處理器首先完成傳感器信號的A/D轉換、周期脈沖信號測量和其它有關汽車行駛狀態信號的輸入處理，然后計算并控制所需的輸出值，按要求適時地向執行機構發送控制信號。過去微處理器多數是8位和l6位的，也有少數采用32位的?，F在多用16位和32位機。

在輸出電路中，微處理器輸出的信號往往用作控制電磁閥、指示燈、步進電機等執行件。微處理器輸出信號功率小，使用+5v的電壓，汽車上執行機構的電源大多數是蓄電池，需要將微處理器的控制信號通過輸出處理電路處理后再驅動執行機構。電源電路中，傳統車的ECU一般帶有電池和內置電源電路，以保證微處理器及其接口電路工作在+5v的電壓下。即使在發動機啟動工況等使汽車蓄電池電壓有較大波動時，也能提供+5v的穩定電壓，從而保證系統的正常工作，而電動汽車一般由蓄電池供電。

在軟件方面，ECU的控制程序有以下幾個方面：計算、控制、監測與診斷、管理、監控。

四、傳統汽車與電動汽車ECU的異同點

傳統汽車ECU主要用于以下的方面：

1.發動機控制，點火，氣門正時調節，節氣門調節，啟動電機調節，啟動離合調節，噴油調節等

2.無極變速器控制，皮帶位置調節，轉速調節

3.自動變速箱控制，繼電器或電磁換向閥控制

4.主動懸架，空氣彈簧剛性和阻尼孔大小調節

5.驅動力以及防滑控制，包括：ABS防抱死制動系統、EBD電子制動力分配、EBA緊急制動輔助裝置、ESP電控行駛平穩系統、TCS循跡控制系統、MSR發動機阻力矩控制、EDS電子差速鎖、OBD車載自動診斷系統、DSC動態穩定控制系統

6.車身控制BCM，包括車窗升降（包括力傳感-用于安全），天窗折疊、滑動，座椅升降調制，雨刮，除霜器等。

7.空調，采暖，通風控制，包括壓縮機、冷凝器、蒸發器風扇，膨脹閥等控制

8.電子開關和照明，包括大燈、尾燈、顯示背光，加減速，電臺，CD等

9.ACC電子主動巡航控制

10.安全氣囊自診斷和點爆控制

11.主動式安全帶自診斷和點爆控制，回拉式安全帶點爆控制

12.EPS轉向控制，HPS轉向控制

13.TPC胎壓控制

14.汽車儀表

15.防盜報警

16.車尾高度平衡系統

17.智能傳感器，即帶ECU的傳感器

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由于對環境影響相對傳統汽車較小，在傳統汽車的基礎上進行優化設計，有著廣泛前景的新能源車型。電動汽車的ECU控制與傳統相比有以下不同：

1、去除了發動機控制，添加進了電機及其控制系統

2、電池及其管理系統

3、車載充電機

4、車身低速總線控制系統

5、車載記錄儀及運行分析系統

6、故障診斷及安全管理系統

7、車輛安全運行監控系統

8、車倆動力綜合控制系統

9、應用于AMT的TCU控制

五、未來ECU的發展

過去十多年的汽車智能化和信息化發展產生了一個顯著結果就是ECU芯片使用量越來越多。從傳統的引擎控制系統、安全氣囊、防抱死系統、電動助力轉向、車身電子穩定系統；再到智能儀表、娛樂影音系統、輔助駕駛系統；還有電動汽車上的電驅控制、電池管理系統、車載充電系統，以及蓬勃發展的車載網關、T-BOX和自動駕駛系統等等。

傳統的汽車電子電氣架構都是分布式的，汽車里的各個ECU都是通過CAN和LIN總線連接在一起，現代汽車里的ECU總數已經迅速增加到了幾十個甚至上百個之多，整個系統復雜度越來越大，幾近上限。在今天軟件定義汽車和汽車智能化、網聯化的發展趨勢下，這種基于ECU的分布式EEA也日益暴露諸多問題和挑戰。

為了解決分布式EEA的這些問題，人們開始逐漸把很多功能相似、分離的ECU功能集成整合到一個比ECU性能更強的處理器硬件平臺上，這就是汽車“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”。域控制器的出現是汽車EE架構從ECU分布式EE架構演進到域集中式EE架構的一個重要標志。

域控制器是汽車每一個功能域的核心，它主要由域主控處理器、操作系統和應用軟件及算法等三部分組成。平臺化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心設計思想。依托高性能的域主控處理器、豐富的硬件接口資源以及強大的軟件功能特性，域控制器能將原本需要很多顆ECU實現的核心功能集成到進來，極大提高系統功能集成度，再加上數據交互的標準化接口，因此能極大降低這部分的開發和制造成本。

對于功能域的具體劃分，各汽車主機廠家會根據自身的設計理念差異而劃分成幾個不同的域。比如BOSCH劃分為5個域：動力域（Power Train）、底盤域（Chassis）、車身域（Body/Comfort）、座艙域（Cockpit/Infotainment）、自動駕駛域（ADAS）。這也就是最經典的五域集中式EEA，如下圖2-2所示。也有的廠家則在五域集中式架構基礎上進一步融合，把原本的動力域、底盤域和車身域融合為整車控制域，從而形成了三域集中式EEA，也即：車控域控制器（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能駕駛域控制器（ADC，ADAS\AD Domain Controller）、智能座艙域控制器（CDC，Cockpit Domain Controller）。大眾的MEB平臺以及華為的CC架構都屬于這種三域集中式EEA。