1、汽车电控系统汽车电控系统教材：汽车电控系统原理与检测技术教材：汽车电控系统原理与检测技术学时：学时：44（含实验课（含实验课6学时）学时）第一章第一章 汽车电子技术概述汽车电子技术概述o 第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o 第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o 第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o 概述概述 现代汽车技术是现代高科技迅速发展的集中体现，它现代汽车技术是现代高科技迅速发展的集中体现，它实际是机械、电子、计算机、控制工程、材料工程、生实际是机械、电子、
2、计算机、控制工程、材料工程、生物工程和信息技术等多学科技术交叉的产物。随着电子物工程和信息技术等多学科技术交叉的产物。随着电子技术、计算机技术和控制技术的发展和人们对汽车的要技术、计算机技术和控制技术的发展和人们对汽车的要求日益提高，现代汽车正在向电子化、智能化方向发展。求日益提高，现代汽车正在向电子化、智能化方向发展。目前汽车上、特别是轿车上的电子控制部件越来越多，目前汽车上、特别是轿车上的电子控制部件越来越多，基本上占汽车总成本的基本上占汽车总成本的1/3还多。现代汽车实际上已还多。现代汽车实际上已经成为以计算机为控制核心的计算机控制系统。经成为以计算机为控制核心的计算机控制系统。汽车电子
3、技术发展简史汽车电子技术发展简史o 汽车电子技术发展始于汽车电子技术发展始于20世纪世纪50年代，分为三个阶段：年代，分为三个阶段：o 第一阶段，从第一阶段，从20世纪世纪50年代中期到年代中期到70年代中期，主年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机。如在车上装了晶体管收音机。o 第二阶段，从第二阶段，从20世纪世纪70年代末期到年代末期到90年代中期，为年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系
4、统。射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统。o 第三阶段，第三阶段，20世纪世纪90年代中期以后，电子技术广泛的年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。o 第一阶段：侧重于开发单独性的电子零部件，从而改善第一阶段：侧重于开发单独性的电子零部件，从而改善单个机械部件的性能。如整流器、调节器、晶体管无触单个机械部件的性能。如整流器、调节器、晶体管无触点点火系统、电子时钟等。设计上是局部的，没有系统点点火系统、电子时钟等。设计上是局部的，没有系统的观念。的观念。o 第二阶段：侧重于一些独立的控制系统，如发动机控制第二阶段
5、：侧重于一些独立的控制系统，如发动机控制系统、系统、ABS控制系统、安全气囊、巡航控制系统等。控制系统、安全气囊、巡航控制系统等。该阶段是汽车电子化快速发展的时期，各个单独系统的该阶段是汽车电子化快速发展的时期，各个单独系统的控制技术逐渐成熟。控制技术逐渐成熟。o 第三阶段：汽车电子系统的设计更加从整体的角度来考第三阶段：汽车电子系统的设计更加从整体的角度来考虑，开始广泛应用计算机网络技术与信息技术，使汽车虑，开始广泛应用计算机网络技术与信息技术，使汽车更加自动化、智能化，并向汽车与社会环境的联结方向更加自动化、智能化，并向汽车与社会环境的联结方向转移。转移。第一章第一章 汽车电子技术概述汽车
6、电子技术概述o 第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o 第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o 第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o 目前汽车上采用的电子技术可分成四类：发目前汽车上采用的电子技术可分成四类：发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统及信息与通讯系统。统及信息与通讯系统。一、发动机控制系统一、发动机控制系统o（1）电子点火系统；）电子点火系统；o（2）电控汽油喷射系统；）电控汽油喷射系统；o（3）怠速控制；）怠速控制
7、；o（4）进气控制；）进气控制；o（5）排放控制；）排放控制；o（6）其它控制；）其它控制；二、底盘控制系统二、底盘控制系统o（1）电子自动控制变速器；）电子自动控制变速器；o（2）电控悬架；）电控悬架；o（3）驱动防滑控制系统；）驱动防滑控制系统；o（4）巡航控制系统；）巡航控制系统；o（5）四轮转向控制；）四轮转向控制；三、车身控制系统三、车身控制系统o（1）安全气囊系统；）安全气囊系统；o（2）自动防抱死系统；）自动防抱死系统；o（3）安全带控制；）安全带控制；o（4）雷达防撞装置；）雷达防撞装置；o（5）防盗装置；）防盗装置；o（6）自动空调系统；）自动空调系统；o（7）电动座椅、门窗
8、、后视镜等；）电动座椅、门窗、后视镜等；四、信息与通讯系统四、信息与通讯系统o（1）电子仪表；）电子仪表；o（2）全球定位系统；）全球定位系统；o（3）导航系统；）导航系统；第一章第一章 汽车电子技术概述汽车电子技术概述o 第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o 第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o 第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势o 20世纪世纪90年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值，最有
9、贡献的阶阶段，这是对汽车工业的发展最有价值，最有贡献的阶段，也是优化段，也是优化“人人-汽车汽车-环境环境”的整体关系最为重要的的整体关系最为重要的阶段。在这个阶段，由于计算机技术、控制技术、信息阶段。在这个阶段，由于计算机技术、控制技术、信息技术、新材料、新工艺的不断进步，汽车电子技术的发技术、新材料、新工艺的不断进步，汽车电子技术的发展主要表现在以下方面。展主要表现在以下方面。一、传感器智能化一、传感器智能化o 由于汽车电子控制系统的多样化，使其需要的传感器种由于汽车电子控制系统的多样化，使其需要的传感器种类和数量不断增加。为此，研制新型、高精度、高可靠类和数量不断增加。为此，研制新型、高
10、精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。性和低成本的传感器是十分必要的。o 未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和处未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理，同时还能自理的信号，而且还能对信号作放大和处理，同时还能自动进行校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，以动进行校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，以保证传感器信号的质量不受影响。即使在特别严酷的使保证传感器信号的质量不受影响。即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。用条件下仍能保持较高的精度。o 它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而避免受机械它还具有结构紧凑、安装方便的
11、优点，从而避免受机械特性的影响。特性的影响。二、车用微处理器技术迅速发展二、车用微处理器技术迅速发展o 自从自从1976年美国通用汽车公司成功的把微处理器应年美国通用汽车公司成功的把微处理器应用于汽车发动机控制系统后，世界汽车工业的微处理用于汽车发动机控制系统后，世界汽车工业的微处理器用量激增：器用量激增：o 微处理器已经广泛地应用于安全、环保、发动机、传微处理器已经广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。动系、速度控制和故障诊断中。年份年份数量（只）数量（只）1985200万万19896000万万19932亿亿三、新的控制理论和方法将大量应用三、新的控制理论和方法将大量
12、应用o 除了经典的除了经典的PID控制方法外，随着控制技术的不断发控制方法外，随着控制技术的不断发展，一些新的控制方法将更多地应用于汽车的控制系统展，一些新的控制方法将更多地应用于汽车的控制系统之中。如最优控制理论在汽车悬架系统中的应用、滑膜之中。如最优控制理论在汽车悬架系统中的应用、滑膜控制在控制在ABS控制中的应用、模糊控制在自动变速器中控制中的应用、模糊控制在自动变速器中的应用及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。的应用及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。o 相信随着这些所有控制方法在汽车上的成功应用，将极相信随着这些所有控制方法在汽车上的成功应用，将极大改善汽车控制系统的质量和精
13、度，提高汽车的使用性大改善汽车控制系统的质量和精度，提高汽车的使用性能。能。四、汽车电气系统电压有可能升级四、汽车电气系统电压有可能升级o 汽车技术高度发展，汽车电器的容量大幅度增长。由于汽车技术高度发展，汽车电器的容量大幅度增长。由于车上自动控制所必需的微型电机数目会不断增加，导致车上自动控制所必需的微型电机数目会不断增加，导致汽车功能越来越多，消耗的电能就会越大。因此有人建汽车功能越来越多，消耗的电能就会越大。因此有人建议将目前汽车上采用的议将目前汽车上采用的12V电源改为电源改为42V。o 采用采用14/42V双电压方案：将汽车电器与电控装置根双电压方案：将汽车电器与电控装置根据耗电大小
14、分为两组，中小功率为一组，用据耗电大小分为两组，中小功率为一组，用14V电压电压供电，较大功率电器装置采用供电，较大功率电器装置采用42V电压供电，这些装电压供电，这些装置平均功率分别在置平均功率分别在400-1000W范围内，峰值功率可范围内，峰值功率可高达高达500-5000W。o 14/42V双电压变换过程如下：交流发电机输出双电压变换过程如下：交流发电机输出42V高电压，借助一个高电压，借助一个DC/DC变换器（直流变换器），由变换器（直流变换器），由42V变换变换14V。在这个系统中，。在这个系统中，DC/DC变换器将供变换器将供电系统分隔为两个具有不同电压等级的供电系统，除降电系统
15、分隔为两个具有不同电压等级的供电系统，除降压外，还对整个电气系统的电能分配管理起到重要作用。压外，还对整个电气系统的电能分配管理起到重要作用。o 14/42V双电路供电系统也有缺点：增加车辆附加承双电路供电系统也有缺点：增加车辆附加承载；占用更大的空间及造价；产生电磁干扰等。载；占用更大的空间及造价；产生电磁干扰等。五、数据总线技术的应用五、数据总线技术的应用o 所谓数据总线，就是指在一条数据线上传递的信息可以所谓数据总线，就是指在一条数据线上传递的信息可以被多个系统共享，从而最大限度的提高整体系统的效率，被多个系统共享，从而最大限度的提高整体系统的效率，充分利用有效的资源。将过去一线一用的专
16、线制改为一充分利用有效的资源。将过去一线一用的专线制改为一线多用制，大大减少了车上电线的数目，缩小线束的直线多用制，大大减少了车上电线的数目，缩小线束的直径。径。o 目前，在汽车上已经开始越来越多的使用目前，在汽车上已经开始越来越多的使用CAN数据总数据总线。在现代轿车的设计中，线。在现代轿车的设计中，CAN已成为必须采用的装已成为必须采用的装置。置。o 目前汽车上的网络连接方式主要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2条条CAN，一条，一条用于驱动系统的高速用于驱动系统的高速CAN，速率达到，速率达到500kbit/s，另，另一条用于车身系统的低速一条用于车身系统的低速CAN，速率是，速率是
17、500kbit/s。o 目前，驱动系统目前，驱动系统CAN和车身系统和车身系统CAN这两条独立的总这两条独立的总线之间没有关系。工程师将逐步克服技术障碍，设置线之间没有关系。工程师将逐步克服技术障碍，设置“网关网关”，在各个，在各个CAN之间搭桥实现实现资源共享，之间搭桥实现实现资源共享，将各个数据总线的信息反馈到仪表板总成上的显示屏上。将各个数据总线的信息反馈到仪表板总成上的显示屏上。驾车者只要看着仪表板，就可以知道各个电控装置是否驾车者只要看着仪表板，就可以知道各个电控装置是否正常工作了。正常工作了。六、光导纤维在汽车信号传输中的应用六、光导纤维在汽车信号传输中的应用o 汽车电子技术的进步
18、，已使各系统控制走向集中，形成汽车电子技术的进步，已使各系统控制走向集中，形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多达达23个微处理器以及大量传感器和执行部件，组成一个微处理器以及大量传感器和执行部件，组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统，车用计算机的容个庞大而复杂的信息交换与控制系统，车用计算机的容量要求已与现代量要求已与现代PC机不相上下，计算速度则要求更高。机不相上下，计算速度则要求更高。由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多，采用高速由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多，采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网
19、络数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质，以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。提供传输介质，以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。随着光导纤维的成本不断降低，它的应用也将降低汽车随着光导纤维的成本不断降低，它的应用也将降低汽车各有关方面的成本。各有关方面的成本。七、网络汽车即将出现七、网络汽车即将出现o 随着以计算机技术、卫星定位和网络技术为基础的汽车随着以计算机技术、卫星定位和网络技术为基础的汽车信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。o 网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成为办公、通网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成
20、为办公、通讯、娱乐的场所。它综合现有的硬件与软件技术，包括讯、娱乐的场所。它综合现有的硬件与软件技术，包括卫星全球定位（卫星全球定位（GPS）、无线通信、网络访问、语音）、无线通信、网络访问、语音识别、平面显示、夜视技术、人工神经网络等技术。主识别、平面显示、夜视技术、人工神经网络等技术。主要的新功能有远程诊断与车辆控制功能、移动办公功能、要的新功能有远程诊断与车辆控制功能、移动办公功能、汽车网址功能、道路导航功能等。汽车网址功能、道路导航功能等。o 有专家认为，随着信息技术的发展，计算机及通讯技术有专家认为，随着信息技术的发展，计算机及通讯技术与汽车的逐步结合，将给汽车业带来新一轮的技术革命
21、，与汽车的逐步结合，将给汽车业带来新一轮的技术革命，今天，这种技术革命已经开始一步步地展开。今天，这种技术革命已经开始一步步地展开。八、蓝牙技术与汽车八、蓝牙技术与汽车o 采用蓝牙技术，可以通过嵌入在电子装置上的一个写有采用蓝牙技术，可以通过嵌入在电子装置上的一个写有程序的微电子芯片，使所有相关设备在有效范围内完成程序的微电子芯片，使所有相关设备在有效范围内完成相互交换信息、传递数据的工作。它省去了那些将移动相互交换信息、传递数据的工作。它省去了那些将移动电话、个人信息处理系统及其他一些电子设备相互连接电话、个人信息处理系统及其他一些电子设备相互连接的电缆装置。的电缆装置。o 蓝牙技术出现不久
22、，德尔福汽车系统公司就开发出了可蓝牙技术出现不久，德尔福汽车系统公司就开发出了可以让驾乘人员用语音进行操控的车载蓝牙设备；摩托罗以让驾乘人员用语音进行操控的车载蓝牙设备；摩托罗拉公司还专门为汽车生产商推出了一种蓝牙汽车工具包。拉公司还专门为汽车生产商推出了一种蓝牙汽车工具包。有了它，用户操控手持蓝牙设备，就能够与汽车设备之有了它，用户操控手持蓝牙设备，就能够与汽车设备之间进行无线联系，比如无线遥控打开车门，与车内车辆间进行无线联系，比如无线遥控打开车门，与车内车辆检测系统检测系统 无线交换数据库。采用蓝牙设备的车载装置无线交换数据库。采用蓝牙设备的车载装置将使人们很容易在车内通过英特网下载音乐
23、、录像和发将使人们很容易在车内通过英特网下载音乐、录像和发送电子邮件。送电子邮件。o 蓝牙技术的广泛应用会彻底改变人们对互联网的认识。蓝牙技术的广泛应用会彻底改变人们对互联网的认识。电脑不再是接入网络的唯一途径，信息网络将走向包括电脑不再是接入网络的唯一途径，信息网络将走向包括汽车在内的各方面。一旦汽车各数据处理器实现无线联汽车在内的各方面。一旦汽车各数据处理器实现无线联系，车上任何装置都可以实现数字化，包括汽车车厢、系，车上任何装置都可以实现数字化，包括汽车车厢、座椅、发动机、底盘、汽车电器等，从而使汽车真正实座椅、发动机、底盘、汽车电器等，从而使汽车真正实现网络化与智慧化。现网络化与智慧化。
