1、汽车电子控制技术汽车电子控制技术概述第一节汽车电子控制技术的发展史第二节汽车电子控制系统的组成第三节汽车电子控制系统发展趋势第四节目录Contents第一节 概述一、概述一、概述当今世界汽车业正处于技术大变革、产业大调整时代,贯穿这一时代主线的是汽车的电子化、电气化、信息化和智能化。汽车电子控制技术是现代汽车技术发展的主要驱动力。无论是燃油汽车、燃气汽车,还是电动汽车、智能汽车,汽车电子控制技术都是它们的共性关键技术。汽车电子控制技术与系统的综合性能,直接影响整车的动力性、燃油经济性、制动性、舒适性、通过性、平顺性、转向性、操纵稳定性以及排放性能。能源危机、排放尾气大气污染、交通事故、交通拥挤
2、等问题,促进了汽车电子控制技术的发展。第二节 汽车电子控制技术的发展史二、汽车电子控制技术的发展史二、汽车电子控制技术的发展史汽车电子控制技术的形成和发展过程分为以下三个阶段。1.第一阶段第一阶段(20世纪世纪50年代初到年代初到70年代末年代末):萌芽及初级阶段萌芽及初级阶段分立式半导体元件开始用于汽车交流发电机整流器、起动电机、转速表等。主要集中于个别部件的开发,改善了汽车单个零件的性能。1953年苏联率先在汽车上采用了二极管整流的交流发电机,揭开了汽车电子发展的序幕。该阶段的特点是用分立电子元件或集成电路组成电子控制器进行控制。主要电子产品有电子电压调节器、电子式点火控制器、电子闪光器、
3、电子式间歇刮水控制器、晶体管收音机、数字时钟等。共同问题是价格昂贵,可靠性差,复杂的电路使得维修费用很高,没有得到推广应用。二、汽车电子控制技术的发展史二、汽车电子控制技术的发展史2.第二阶段第二阶段(20世纪世纪70年代末到年代末到90年代中期年代中期):微型计算机控制微型计算机控制阶段阶段采用微处理器及单片机来完成信息的检测和处理,使得控制系统具有了数字化和智能化的特征。该阶段的特点是,有了一定综合性的控制系统,引入了自动控制理论,微处理器的应用使得电子装置体积显著缩小,可靠性显著提高。二、汽车电子控制技术的发展史二、汽车电子控制技术的发展史3.第三阶段第三阶段(20世纪世纪90年代中期至
4、今年代中期至今):集成网络化层次阶段集成网络化层次阶段采用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功率器件、智能传感器、大容量电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或快速擦写只读编程器(FLASHROM),专用集成电路等,形成了车上的分布式、网络化的电子控制系统。整个车被联成一个多ECU、多节点的有机整体,控制系统的功能进一步加强,使得其性能也更加完善。第三节 汽车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成 汽车电子控制技术是以电器技术、微电子技术、新材料和新工艺技术为基础,以解决汽车能源不足、环境保护和交通安全等为目的,旨在提高汽车整车性能的新技术。汽车电子控制系
5、统是指由传感器、执行器、电子控制器和电器开关等组成（见图1-1）,并具有提高汽车性能的有机整体,如发动机电子控制系统、底盘电子控制系统、车身电子控制系统。图1-1 汽车电子控制系统组成框图三、汽车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成1.传感器传感器传感器是将某种变化的物理量(绝大部分是非电量)转化成对应电信号的器件或装置,它能感受系统运行过程中温度、压力、转速、位置、空气流量、气体浓度等物理量的状态及变化情况。汽车常用传感器如图1-2所示。图1-2 汽车常用传感器a)转速传感器b)空气流量计c)温度传感器d)爆燃传感器e)节气门位置传感器f)氧传感器g)压力传感器h)加速度传感器三、汽
6、车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成2.电控单元电控单元电控单元俗称“行车电脑”“车载电脑”等。是汽车专用微机控制器,也称汽车专用单片机。由微处理器(CPU)、存储器(只读存储器ROM、随机存取存储器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组成。汽车常用ECU如图1-3所示。图1-3 汽车常用ECU三、汽车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成 ECU由输入接口电路、微控制器、输出接口电路组成。输入接口电路由信号整形电路、电平转换电路、A-D转换电路等组成;微控制器是ECU的“心脏”,也称为MCU(微控制器单元),用来对输入信号进
7、行分析运算处理,并向执行器发出操作命令;输出接口电路由驱动电路、隔离电路、D-A转换电路等组成。三、汽车电子控制系统的组成三、汽车电子控制系统的组成3.执行器执行器 执行器是ECU动作命令的执行者。汽车常用执行器(见图1-4)包括继电器、冷起动阀、辅助空气阀、炭罐电磁阀、燃油泵和喷油器等。图1-4汽车常用执行器a)继电器b)冷起动阀c)辅助空气阀d)炭罐电磁阀e)燃油泵f)喷油器第四节 汽车电子控制技术的发展趋势四、汽车电子控制技术的发展趋势四、汽车电子控制技术的发展趋势汽车电子控制技术的发展趋势如下。汽车电子控制技术的发展趋势如下。1)集中综合控制集中综合控制。将发动机管理系统和自动变速器控
8、制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。四、汽车电子控制技术的发展趋势四、汽车电子控制技术的发展趋势2)汽车汽车12V供电系统向供电系统向42V转化。转化。其目的是在现有汽车空间条件下提高车载电源的供电能力,降低车载电源的功率损耗。其优点如下:通过电压提升减少电流载量,减小线束线径;促进现有电器装置微型化,缩小体积,减轻重量。可以将发动机驱动附件(如冷却风扇、水泵、空调压缩机等)从发动机中分离出来,直接
9、由电动机驱动,进一步减少发动机零件和质量,降低发动机的负荷。可以将发动机内部一部分机构由机械驱动改为电驱动,如气门开启关闭直接由电动机和计算机联合控制,省略了凸轮轴配气机构。为实现汽车全面电控化了提供条件。四、汽车电子控制技术的发展趋势四、汽车电子控制技术的发展趋势3)FlexRaV、MOST、Bluetooth等高速、容错能力强的总线网络通信协议代替CAN总线。4)应用清洁燃料应用清洁燃料、气体燃料(包括液化气和天然气等)、氢燃料、生物燃料(包括甲醇、乙醇、二甲醚、生物质能等)、电动力驱动等新动力源的新型能源动力汽车技术。5)智能汽车智能汽车。智能化车辆交通系统利用现代信息、控制技术将车辆、道路、使用者紧密结合,以解决汽车交通事故、交通拥堵、大气污染及能源消耗等问题。智能化汽车包括车与人的互动、车与环境的互动、车与手机的互动等,能够判断驾车者是否处于最佳状态、车辆和人是否会发生危险。本本 章章 小小 结结本章首先介绍了汽车电子控制技术的发展史,然后介绍了汽车电子控制系统的组成,最后介绍了汽车电子控制技术的发展趋势。习习 题题1.汽车电子控制技术发展的推动力有哪些?2.汽车电子控制技术的发展经历了哪三个阶段?3.汽车电子控制系统的基本组成及各部分的作用是什么?4.汽车电子控制技术的发展趋势是什么?
