一、ECU的定义

ECU原来指的是enginecontrolunit，即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。但是随着汽车电子的迅速发展，ECU的定义也发生了巨大的变化，变成了electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统，可以是转向ECU，也可以是调速ECU，空调ECU等，而原来的发动机ECU有很多的公司称之为EMS，engine

management system。随着汽车电子自动化程度的越来越高，汽车零部件中也出现了越来越多的ECU参与其中，线路之间复杂程度也急剧增加。为了使电路简单化，精细化，小型化，汽车电子中引进了CAN总线来解决这个问题。因为CAN总线能将车辆上多个ECU之间的信息传递形成一个局域网络。有效的解决线路信息传递所带来的复杂化问题。

二、ECU的基本组成

简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心部件是CPU。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。，例如继电器和开关等。因此，ECU实际上是一个电子控制单元（ Electronic Control Unit ），它是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处理电路、系统通信电路及电源电路组成的结构。

详细的来说，ECU一般由CPU，扩展内存，扩展IO口，CAN/LIN总线收发控制器，A/D D/A转换口（有时集成在CPU中），PWM脉宽调制，PID控制，电压控制，看门狗，散热片，和其他一些电子元器件组成，特定功能的ECU还带有诸如红外线收发器、传感器、DSP数字信号处理器，脉冲发生器，脉冲分配器，电机驱动单元，放大单元，强弱电隔离等元器件。整块电路板设计安装与一个铝质盒内，通过卡扣或者螺钉方便安装于车身钣金上。ECU一般采用通用且功能集成，开发容易的CPU；软件一般用C语言来编写，并且提供了丰富的驱动程序库和函数库，有编程器，仿真器，仿真软件，还有用于calibration的软件。下面的图2是使用较普遍的一种结构类型。

三、ECU的基本机构体系

汽车电子控制系统：包括硬件和软件两部分，硬件有电子控制单元（Electronic Control Unit）及其接口、传感器、执行机构、显示机构等；软件存储在ECU中支配电子控制系统完成实时测控功能。汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小异，其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出模块的功能变化，随控制系统所要完成的任务不同而不同，而ECU的基本结构体系包括输入处理电路、微处理器、输出处理电路、电源电路。

在输入处理电路中，ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度(>10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。而微处理器首先完成传感器信号的A/D转换、周期脉冲信号测量和其它有关汽车行驶状态信号的输入处理，然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执行机构发送控制信号。过去微处理器多数是8位和l6位的，也有少数采用32位的。现在多用16位和32位机。

在输出电路中，微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、指示灯、步进电机等执行件。微处理器输出信号功率小，使用+5v的电压，汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。电源电路中，传统车的ECU一般带有电池和内置电源电路，以保证微处理器及其接口电路工作在+5v的电压下。即使在发动机启动工况等使汽车蓄电池电压有较大波动时，也能提供+5v的稳定电压，从而保证系统的正常工作，而电动汽车一般由蓄电池供电。

在软件方面，ECU的控制程序有以下几个方面：计算、控制、监测与诊断、管理、监控。

四、传统汽车与电动汽车ECU的异同点

传统汽车ECU主要用于以下的方面：

1.发动机控制，点火，气门正时调节，节气门调节，启动电机调节，启动离合调节，喷油调节等

2.无极变速器控制，皮带位置调节，转速调节

3.自动变速箱控制，继电器或电磁换向阀控制

4.主动悬架，空气弹簧刚性和阻尼孔大小调节

5.驱动力以及防滑控制，包括：ABS防抱死制动系统、EBD电子制动力分配、EBA紧急制动辅助装置、ESP电控行驶平稳系统、TCS循迹控制系统、MSR发动机阻力矩控制、EDS电子差速锁、OBD车载自动诊断系统、DSC动态稳定控制系统

6.车身控制BCM，包括车窗升降（包括力传感-用于安全），天窗折叠、滑动，座椅升降调制，雨刮，除霜器等。

7.空调，采暖，通风控制，包括压缩机、冷凝器、蒸发器风扇，膨胀阀等控制

8.电子开关和照明，包括大灯、尾灯、显示背光，加减速，电台，CD等

9.ACC电子主动巡航控制

10.安全气囊自诊断和点爆控制

11.主动式安全带自诊断和点爆控制，回拉式安全带点爆控制

12.EPS转向控制，HPS转向控制

13.TPC胎压控制

14.汽车仪表

15.防盗报警

16.车尾高度平衡系统

17.智能传感器，即带ECU的传感器

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，在传统汽车的基础上进行优化设计，有着广泛前景的新能源车型。电动汽车的ECU控制与传统相比有以下不同：

1、去除了发动机控制，添加进了电机及其控制系统

2、电池及其管理系统

3、车载充电机

4、车身低速总线控制系统

5、车载记录仪及运行分析系统

6、故障诊断及安全管理系统

7、车辆安全运行监控系统

8、车俩动力综合控制系统

9、应用于AMT的TCU控制

五、未来ECU的发展

过去十多年的汽车智能化和信息化发展产生了一个显著结果就是ECU芯片使用量越来越多。从传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统；再到智能仪表、娱乐影音系统、辅助驾驶系统；还有电动汽车上的电驱控制、电池管理系统、车载充电系统，以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX和自动驾驶系统等等。

传统的汽车电子电气架构都是分布式的，汽车里的各个ECU都是通过CAN和LIN总线连接在一起，现代汽车里的ECU总数已经迅速增加到了几十个甚至上百个之多，整个系统复杂度越来越大，几近上限。在今天软件定义汽车和汽车智能化、网联化的发展趋势下，这种基于ECU的分布式EEA也日益暴露诸多问题和挑战。

为了解决分布式EEA的这些问题，人们开始逐渐把很多功能相似、分离的ECU功能集成整合到一个比ECU性能更强的处理器硬件平台上，这就是汽车“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”。域控制器的出现是汽车EE架构从ECU分布式EE架构演进到域集中式EE架构的一个重要标志。

域控制器是汽车每一个功能域的核心，它主要由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等三部分组成。平台化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心设计思想。依托高性能的域主控处理器、丰富的硬件接口资源以及强大的软件功能特性，域控制器能将原本需要很多颗ECU实现的核心功能集成到进来，极大提高系统功能集成度，再加上数据交互的标准化接口，因此能极大降低这部分的开发和制造成本。

对于功能域的具体划分，各汽车主机厂家会根据自身的设计理念差异而划分成几个不同的域。比如BOSCH划分为5个域：动力域（Power Train）、底盘域（Chassis）、车身域（Body/Comfort）、座舱域（Cockpit/Infotainment）、自动驾驶域（ADAS）。这也就是最经典的五域集中式EEA，如下图2-2所示。也有的厂家则在五域集中式架构基础上进一步融合，把原本的动力域、底盘域和车身域融合为整车控制域，从而形成了三域集中式EEA，也即：车控域控制器（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能驾驶域控制器（ADC，ADAS\AD Domain Controller）、智能座舱域控制器（CDC，Cockpit Domain Controller）。大众的MEB平台以及华为的CC架构都属于这种三域集中式EEA。