Qu’est-ce qu’un ECU embarqué ?
Un ECU embarqué est un dispositif qui contrôle électroniquement diverses fonctions d’un véhicule.
Dans le passé, les moteurs étaient de plus en plus contrôlés électroniquement afin de se conformer aux réglementations en matière d’émissions. Les calculateurs étaient installés pour permettre un contrôle plus fin. À l’époque, ECU signifiait “Engine Control Unit” (unité de contrôle du moteur).
Aujourd’hui, les ECU embarqués sont appelés unités de contrôle électronique car ils contrôlent des fonctions telles que la transmission, les freins, la direction assistée et les airbags, en plus du contrôle du moteur.
Utilisations des ECU embarqués
Une grande variété de types d’ECU embarqués sont installés dans les véhicules, en fonction de l’usage auquel ils sont destinés.
- Calculateurs de contrôle du moteur
Contrôlent la quantité d’injection de carburant et le calage de l’allumage requis par le moteur. - Calculateurs de contrôle hybride
Contrôlent le moteur des véhicules hybrides afin de les faire fonctionner de manière optimale dans des conditions telles que le démarrage et la conduite normale. - Dispositifs de transmission
Contrôlent la commutation entre plusieurs rapports de vitesse selon les besoins. - Calculateurs de commande de la direction assistée
Contrôlent le volant pour que le conducteur puisse diriger le véhicule avec moins d’effort. - Calculateurs d’airbag
Déploient les airbags en déterminant le niveau d’impact en cas de collision du véhicule. - Calculateurs du système avancé d’aide à la conduite
Prennent en charge diverses applications telles que le freinage avec réduction des dommages en cas de collision, le contrôle de la distance et les mises à jour logicielles par le biais de la communication sans fil.
Principe des ECU embarqués
Les interfaces des signaux envoyés par les capteurs aux ECU embarqués sont classées en signaux tout ou rien, signaux analogiques et communications en série. Parmi ces dernières, la communication série à traitement numérique comprend le CAN (Controller Area Network) avec un système de tension différentielle utilisant deux fils, le LIN (Local Interconnect Network) avec une structure de bus de type ligne, la communication par transmission uniquement entre le capteur et l’ECU sur une base un à un, et le SENT (Single Edge Nibble Transmission), une communication en transmission seule entre les capteurs et les calculateurs, et PSI (Peripheral Sensor Interface 5), une communication à paire torsadée, à deux fils, à modulation de courant.
1. CAN (Controller Area Network)
La communication conventionnelle entre calculateurs nécessite un grand nombre de fils, ce qui augmente le poids et la nécessité de sécuriser l’espace de câblage. La communication CAN, en revanche, permet une connexion avec moins de faisceaux et permet à une seule information d’être partagée par plusieurs calculateurs.
Si plusieurs calculateurs transmettent librement des données, il existe un risque de collision des données. La solution à ce problème est un mécanisme appelé CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) dans CAN.
Des informations de priorité sont ajoutées aux données transmises. Même si plusieurs calculateurs transmettent des données en même temps, la priorité des données est comparée et les données ayant la priorité la plus élevée sont sélectionnées comme données à transmettre.
2. LIN (réseau local d’interconnexion)
Le LIN est utilisé dans les systèmes de contrôle de la carrosserie où une communication à grande vitesse n’est pas nécessaire. Il s’agit par exemple des rétroviseurs extérieurs et des sièges électriques. Il utilise un système maître-esclave dans lequel la communication est effectuée par deux types de terminaux : un nœud maître qui gère le programme de communication et un nœud esclave qui transmet et reçoit les données.
3. SENT (Single Edge Nibble Transmission)
SENT est utilisé dans la direction assistée électrique, le contrôle du moteur, etc., où des signaux analogiques de haute précision sont traités. Il se caractérise par sa vitesse de transmission élevée par rapport à la communication LIN. SENT se réfère à la communication par transmission uniquement entre les capteurs et les calculateurs.
Structure d’un ECU embarqué
Un ECU embarqué se compose d’un microcontrôleur, de périphériques tels que des dispositifs d’entrée/sortie et des modules de communication. Dans une automobile, les signaux détectés par divers capteurs tels que les caméras, les radars à ondes millimétriques, les capteurs à ultrasons et le LiDAR (Light Detection and Ranging) sont envoyés au dispositif d’entrée de l’ECU embarqué. Le microcontrôleur de l’ECU y prend des décisions sur la base de ces informations et envoie les signaux par l’intermédiaire du dispositif de sortie à l’ECU. Le système est contrôlé électroniquement en envoyant des instructions aux actionneurs de chaque partie du système.