Архитектура ЭБУ представляет собой микроконтроллерную систему, построенную вокруг центрального процессора (CPU). Он обрабатывает входные данные в соответствии с заложенными алгоритмами и выдает управляющие сигналы исполнительным механизмам.
В состав ЭБУ входят:
- Центральный процессор
- Оперативная память (ОЗУ) для хранения промежуточных данных
- Постоянная память (ПЗУ/FLASH) для хранения программного кода
- Модули ввода-вывода для обмена данными с датчиками и исполнительными устройствами
- Интерфейсы для внутренних шин передачи данных, диагностики и программирования
Обработка сигналов датчиков На входы ЭБУ поступают аналоговые и цифровые сигналы от множества датчиков, отслеживающих разные параметры работы автомобиля. Аналоговые сигналы оцифровываются АЦП, после чего происходит их фильтрация, компенсация помех и преобразование в физические величины.
На основе обработанных данных, с учетом заданного диапазона допустимых значений и текущего режима работы, центральный процессор определяет требуемые управляющие воздействия на исполнительные механизмы.
Управление исполнительными механизмами В зависимости от типа исполнительного устройства (актуатора), применяются разные способы передачи управляющих сигналов:
- Двоичные цифровые сигналы управления реле, электромагнитными клапанами, соленоидами
- Импульсно-модулированные сигналы для шаговых двигателей, электронных дроссельных заслонок
- Широтно-модулированные сигналы для систем впрыска топлива, зажигания
- Аналоговые напряжения для серводвигателей, шаговых моторов
Сети и шины передачи данных Для обмена информацией между разными ЭБУ в автомобиле применяются внутренние цифровые шины, такие как:
- CAN - наиболее распространенная шина для обмена данными в реальном времени
- LIN - более простая и дешевая шина для подчиненных узлов вроде стеклоподъемников, света
- MOST - оптоволоконная шина для мультимедийных систем и передачи больших объемов данных
- FlexRay - высокоскоростная шина для систем активной безопасности и управления шасси
Применение шин и распределение задач по разным ЭБУ обеспечивает модульную архитектуру современного автомобильного электрооборудования и возможность дальнейшей модернизации отдельных систем.
Диагностика и программирование Большинство ЭБУ оснащаются диагностическими интерфейсами (OBD-II, K-LINE и др.) для считывания кодов ошибок, получения телеметрии и программирования микропрограммного обеспечения блоков специализированным оборудованием на станциях диагностики.
Как видно, электронные блоки управления автомобилями представляют собой сложные встроенные системы с множеством входов, выходов, интерфейсов, специализированным микрокодом и распределенной архитектурой. Их грамотное проектирование и настройка имеют решающее значение для правильной работы всех систем современных транспортных средств.