汽车中的ECU, VCU, MCU, HCU

1. ECU

Electronic Control Unit,即电子控制单元,也可以叫 “行车电脑”。决定整车性能的最重要的部分就是它的ECU。
作为现代汽车电子的核心元件之一 ,ECU电子控制单元在汽车中也许有好几个,每个管理不同的功能;而每个ECU系统之间又有信息交换。虽然在整车上的控制系统越来越复杂,但它仍然必须具备最基本的结构—微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路。

ECU控制发动机运行外,保护发动机和汽车安全的功能,当发动机转速或汽车行驶速度超过限定值时,ECU会切断发动机燃油供给,以保护车辆安全。而且随着轿车电子化自动化的提高,ECU的控制范围已经扩张到巡航控制、灯光控制 、安全气囊控制,悬架控制 、燃油加热控制、排气控制、制动控制、EGR和增压压力控制等

从外观上也很好辨认—在发动机电子燃油喷射系统中有一个形似方盒子的控制元件,它就是ECU。元件周围有许多细密的插槽,用来连接众多的输入输出电路,它和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统 ,随时监控着输入的各种数据(比如刹车、换档等)和汽车运行的各种状态 (加速、打滑、油耗等 ),并按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息,经过处理以后,把各个参数发送给各相关的执行机构 ,执行各种预定的控制功能。

2. VCU

实现整车控制决策的核心电子控制单元,一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过监测车辆状态(车速、温度等)信息,由VCU判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令,同时控制车载附件电力系统的工作模式;VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

汽车中的ECU, VCU, MCU, HCU_第1张图片

VCU的结构组成,共包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件,硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键核心技术。

VCU硬件采用标准化核心模块电路( 32位主处理器、电源、存储器、CAN )和VCU专用电路(传感器采集等)设计;其中标准化核心模块电路可移植应用在MCU和BMS,平台化硬件将具有非常好的可移植性和扩展性。随着汽车级处理器技术的发展,VCU从基于16位向32位处理器芯片逐步过渡,32位已成为业界的主流产品。

底层软件以AUTOSAR汽车软件开放式系统架构为标准,达到电子控制单元(ECU)开发共平台的发展目标,支持新能源汽车不同的控制系统;模块化软件组件以软件复用为目标,以有效提高软件质量、缩短软件开发周期。

应用层软件按照V型开发流程、基于模型开发完成,有利于团队协作和平台拓展;采用快速原型工具和模型在环(MIL)工具对软件模型进行验证,加快开发速度;策略文档和软件模型均采用专用版本工具进行管理,增强可追溯性;驾驶员转矩解析、换挡规律、模式切换、转矩分配和故障诊断策略等是应用层的关键技术,对车辆动力性、经济性和可靠性有着重要影响。

3. MCU

Micro Controller Unit,即微控制单元,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

4. HCU

是ABS执行机构,一般由增压阀(常开阀)、减压阀(常闭阀)、回液泵、储能器组成。增压阀和减压阀受控于ECU信号,实现液路的开关,从而实现常规、保压、减压、增压的制动过程。电动泵由柱塞式油泵和驱动电机组成,主要作用是将蓄能器内的制动液保持一定的压力。

参考文献

  • ECU扫盲篇——什么是ECU?
  • 汽车中的ECU、VCU、MCU、HCU都是什么意思? - 知乎

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