汽车电控技术-1章-王

1、汽汽 车车 电电 控控 技技 术术汽汽 车车 电电 控控 技技 术术王王培培先先郑州职业技术学院汽车工程系郑州职业技术学院汽车工程系Email:课堂要求课堂要求1.严禁迟到，杜绝旷课，不许早退；2.老师教课中保持安静，手机关闭或设置振动；3.上课不做与课程无关的事情，严禁玩手机；4.课堂发言，请礼貌举手示意；5.积极参加课堂讨论，认真完成课堂作业。课后要求课后要求1.认真保质保量及时完成课后作业；2.提前预习课程内容，收集和检索相关知识；3.利用业余时间走进实训室，参加专业兴趣活动；4.培养专业意识和良好的职业习惯。我们的目标我们的目标写一篇关于本门课程学习的计划写一篇关于本门课程学习的计划。

2、（包括你对本门课程的认识、为学习本门课程准备如何做、具体的学习目标和方法，字数不限）给自己的作业给自己的作业想汽车电控技术汽车电控技术 底盘及车身电控技术底盘及车身电控技术发动机电控技术发动机电控技术目目 录录绪论绪论第一篇汽车发动机电控技术第一篇汽车发动机电控技术第一章第一章 汽车电子化与发动机电控技术汽车电子化与发动机电控技术第二章第二章 汽油发动机电控系统概述汽油发动机电控系统概述第三章第三章 电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统第四章第四章 汽油发动机电控点火系统汽油发动机电控点火系统第五章第五章 辅助控制系统辅助控制系统第六章第六章 柴油发动机电控技术简介柴油发动机电控技术简介第二篇第二

3、篇 汽车底盘及车身电控技术汽车底盘及车身电控技术第七章第七章 汽车自动变速器汽车自动变速器第八章第八章 汽车防滑控制系统汽车防滑控制系统第九章第九章 汽车转向控制系统汽车转向控制系统第十章第十章 悬架控制系统悬架控制系统第十一章第十一章 汽车的其他控制装置汽车的其他控制装置绪绪 论论汽车的发展速汽车的发展速度度汽车渊源汽车渊源 汽车的危害汽车的危害汽车发展方向汽车发展方向 第一章第一章 汽车电子化与发动机电控技术汽车电子化与发动机电控技术1.11.1汽车电子化发展简介汽车电子化发展简介1.21.2汽车发动机电控技术简介汽车发动机电控技术简介1.31.3汽车底盘电控技术简介汽车底盘电控技术简介1

4、.41.4汽车发动机电控技术发展趋势汽车发动机电控技术发展趋势1.51.5汽车地盘电控技术发展趋势汽车地盘电控技术发展趋势1.1 汽车电子控制技术的发展汽车电子控制技术的发展1.1.1 汽车电子控制技术的发展历程汽车电子控制技术的发展历程第一阶段：第一阶段：20世纪世纪60年代中期至年代中期至70年代末，是汽车电子技术年代末，是汽车电子技术萌芽及初级发展阶段。萌芽及初级发展阶段。电子收音机、电子收音机、发电机硅整流器、发电机硅整流器、电压调节器、电压调节器、晶体管无触点电子点火，晶体管无触点电子点火，电子控制燃油喷射等。电子控制燃油喷射等。第二阶段：第二阶段：20世纪世纪70年代末到年代末到9

5、0年代中期，是汽车电子控制年代中期，是汽车电子控制技术的大发展阶段。技术的大发展阶段。发动机电子控制系统、发动机电子控制系统、自动变速器、自动变速器、防抱死制动系统、防抱死制动系统、电控悬架、电控悬架、电控转向、电控转向、电子仪表、电子仪表、影音娱乐设备等。影音娱乐设备等。第三阶段：第三阶段：20世纪世纪90年代中期至今，电子装置成为汽车设计年代中期至今，电子装置成为汽车设计中必不可少的装置。中必不可少的装置。动力控制方面。动力控制方面。 在发动机管理系统（在发动机管理系统（Engine Management System，EMS）的基础上，增加了变速器控）的基础上，增加了变速器控制功能，拓展

6、为动力传动控制系统（制功能，拓展为动力传动控制系统（Powertrain Control Module，PCM）；）；汽车主动安全控制方面。汽车主动安全控制方面。 在防抱死制动系统（在防抱死制动系统（ABS）的基础上，增加了牵引力控制系统（的基础上，增加了牵引力控制系统（TCS）和驱动防滑系统）和驱动防滑系统（Acceleration Slip Regulation，ASR）控制的功能；）控制的功能；车辆稳定性控制方面。车辆稳定性控制（车辆稳定性控制方面。车辆稳定性控制（Vehicle Stable Control，VSC）系统、强化车辆稳定性系统（）系统、强化车辆稳定性系统（Vehicle

7、Stable Enhance，VSE）以及智能悬架控制系统；）以及智能悬架控制系统；被动安全控制方面。发展了主动安全带和安全气囊的综合被动安全控制方面。发展了主动安全带和安全气囊的综合控制技术；控制技术；改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面。传统的巡航控改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面。传统的巡航控制系统、智能巡航控制（也称自适应巡航控制，制系统、智能巡航控制（也称自适应巡航控制，Adaptive Cruise Control，ACC），其控制项目包括防抱死制动、牵），其控制项目包括防抱死制动、牵引力控制及车辆稳定性控制等等。引力控制及车辆稳定性控制等等。 汽车内部环境的人性化设计方面、无

8、线网络通信技术、汽车内部环境的人性化设计方面、无线网络通信技术、防盗报警系统和车载防撞雷达等电子装置，都得到了进一步防盗报警系统和车载防撞雷达等电子装置，都得到了进一步的开发和应用。的开发和应用。 以控制器局域网（以控制器局域网（Controller Area Network，CAN）为）为代表的数据总线（代表的数据总线（Data Bus）技术在此期间有了很大的发展。）技术在此期间有了很大的发展。CAN总线将各种汽车电子装置连接成为车载网络。总线将各种汽车电子装置连接成为车载网络。 在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制功能，同时还可以

9、通过通信线为其它控制装置提供数据服务，功能，同时还可以通过通信线为其它控制装置提供数据服务，实现信息共享。实现信息共享。 出现了以大规模集成电路和控制器局域网（出现了以大规模集成电路和控制器局域网（CAN）为特）为特征的、多学科综合的汽车电子控制技术，是这一阶段的突出征的、多学科综合的汽车电子控制技术，是这一阶段的突出特点。其代表性技术有智能传感器、特点。其代表性技术有智能传感器、16位和位和32位微处理器、位微处理器、车载网络系统等。车载网络系统等。1.1.2 汽车电子控制技术的发展特点汽车电子控制技术的发展特点汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制，如汽车电子控制技术从单一的控制逐

10、步发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环等。点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环等。电子控制技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，电子控制技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，如防抱死制动系统、自动变速系统、信息显示系统等。如防抱死制动系统、自动变速系统、信息显示系统等。从汽车本身到融入外部社会环境。从汽车本身到融入外部社会环境。1.1.3 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1.控制系统集成化控制系统集成化2.信息传输网络化信息传输网络化3.汽车、交通智能化汽车、交通智能化1.2 汽车电子控制技术应用概况汽车电子控制技术应用概况1.3 汽车电子

11、控制系统的基本组成汽车电子控制系统的基本组成1.3.1信号输入装置信号输入装置 信号输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器有两信号输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器有两类，一类用于控制汽车运行状态，另一类让驾驶员了解某些类，一类用于控制汽车运行状态，另一类让驾驶员了解某些信息和状态（如冷却液温度、润滑油压力、燃油量等）。信息和状态（如冷却液温度、润滑油压力、燃油量等）。 图图1-2 输入信号输入信号a）模拟信号；）模拟信号；b）数字信号；）数字信号；c）信号发生器）信号发生器1.3.2 控制器控制器 控制器，即电子控制单元控制器，即电子控制单元ECU由输入接口、计算机和输由输入接口、计

12、算机和输出接口等组成（图出接口等组成（图1-3）。）。 图图1-3 ECU的基本结构的基本结构1.输入接口输入接口图图1-4 输入回路输入回路图图1-5 信号转换信号转换1-传感器；传感器；2-模拟信号；模拟信号；3-放大器；放大器；4-A/D转换器；转换器；5-CPU；6-DA转换器；转换器；7-功率功率晶体管（或驱动器）；晶体管（或驱动器）； 8-模拟信号；模拟信号；9-执行器；执行器；10-存储器；存储器；11-稳压器稳压器2.计算机计算机 计算机（微机）由输入和输出、计算机（微机）由输入和输出、CPU、存储器、地址总、存储器、地址总线和数据总线等组成（图线和数据总线等组成（图1-6）。

13、）。3.输出接口输出接口图图1-6 计算机的组成计算机的组成计算机输出的电信号是数字信号，而有些执行器需要计算机计算机输出的电信号是数字信号，而有些执行器需要计算机输出模拟信号。因此，输出接口需要输出模拟信号。因此，输出接口需要DA（数模）转换器。（数模）转换器。同时，由于计算机输出的电信号较弱，不能直接控制执行器。同时，由于计算机输出的电信号较弱，不能直接控制执行器。 因此，输出电路中大多采用由大功率晶体管组成的输出因此，输出电路中大多采用由大功率晶体管组成的输出驱动器（图驱动器（图1-7），由计算机输出信号控制晶体管的导通与截），由计算机输出信号控制晶体管的导通与截止，从而控制执行器的搭铁

14、回路。止，从而控制执行器的搭铁回路。图图1-7 输出回路输出回路1.3.3执行器执行器 执行器根据执行器根据ECU输出的控制信号执行某项控制功能，常输出的控制信号执行某项控制功能，常用执行器见表用执行器见表1-3。名名 称称驱动能源驱动能源应用范畴（系统）应用范畴（系统）电动机电动机直流电动机直流电动机电能电能刮水器刮水器伺服电动机伺服电动机电能电能节气门开度节气门开度步进电动机步进电动机电能电能节气门开度、电子悬架阻尼与刚度控制节气门开度、电子悬架阻尼与刚度控制控制阀控制阀2/2开关阀开关阀液压气动液压气动ABS、 ASR、 EAT3/3开关阀开关阀液压气动液压气动ABS、 ASR、 EAT

15、比例压力阀比例压力阀液压气动液压气动离合器控制、离合器控制、CVT金属带夹紧力控制金属带夹紧力控制比例流量阀比例流量阀液压气动液压气动CVT连续速比控制连续速比控制继电器继电器电能电能电磁阀驱动、电动机驱动电磁阀驱动、电动机驱动电磁铁电磁铁比例比例电能电能电磁离合器、比例液压阀电磁离合器、比例液压阀开关开关电能电能开关电磁阀开关电磁阀表表1-3 常用执行器常用执行器一、发动机控制系统一、发动机控制系统 （1）电子点火系统；）电子点火系统； （2）电控汽油喷射系统；）电控汽油喷射系统； （3）怠速控制；）怠速控制； （4）进气控制；）进气控制； （5）排放控制；）排放控制； （6）其它控制；）其

16、它控制；二、底盘控制系统二、底盘控制系统 （1）电子自动控制变速器；）电子自动控制变速器； （2）电控悬架；）电控悬架； （3）驱动防滑控制系统；）驱动防滑控制系统； （4）巡航控制系统；）巡航控制系统； （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 （1）安全气囊系统；）安全气囊系统； （2）自动防抱死系统；）自动防抱死系统； （3）安全带控制；）安全带控制； （4）雷达防撞装置；）雷达防撞装置； （5）防盗装置；）防盗装置； （6）自动空调系统；）自动空调系统； （7）电动座椅、门窗、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 （1）

17、电子仪表；）电子仪表； （2）全球定位系统；）全球定位系统； （3）导航系统；）导航系统； 一、传感器智能化一、传感器智能化 由于汽车电子控制系统的多样化，使其需要的传感器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、高种类和数量不断增加。为此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。可靠性和低成本的传感器是十分必要的。 未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和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，同时还处理的信号，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

18、部电磁干扰的能能自动进行校正，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用条件下仍能保持较高的精度。严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。 它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而避免受机它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而避免受机械特性的影响。械特性的影响。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 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：理器用

19、量激增： 微处理器已经广泛地应用于安全、环保、发动机、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。传动系、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应用 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、统之中。如最优控制理论在汽车悬架系统中的应用、滑膜控制在滑膜控制在A

20、BS控制中的应用、模糊控制在自动变速控制中的应用、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器中的应用及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。等。 相信随着这些所有控制方法在汽车上的成功应用，将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度，提高汽车的使极大改善汽车控制系统的质量和精度，提高汽车的使用性能。用性能。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 汽车技术高度发展，汽车电器的容量大幅度增长。由汽车技术高度发展，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，于车上自动控制所必需的微型电机

21、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。因此导致汽车功能越来越多，消耗的电能就会越大。因此有人建议将目前汽车上采用的有人建议将目前汽车上采用的12V电源改为电源改为42V。 采用采用14/42V双电压方案：将汽车电器与电控装置根据双电压方案：将汽车电器与电控装置根据耗电大小分为两组，中小功率为一组，用耗电大小分为两组，中小功率为一组，用14V电压供电压供电，较大功率电器装置采用电，较大功率电器装置采用42V电压供电，这些装置电压供电，这些装置平均功率分别在平均功率分别在400-1000W范围内，峰值功率可高达范围内，峰值功率可高达500-5000W。 14/42V双电压变换过

22、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高高电压，借助一个电压，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变换器将供电系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，除降压统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。外，还对整个电气系统的电能分配管理起到重要作用。 14/42V双电路供电系统也有缺点：增加车辆附加承载；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。占用更大的空间及造价；产生电磁干

23、扰等。五、数据总线技术的应用五、数据总线技术的应用 所谓数据总线，就是指在一条数据线上传递的信息可所谓数据总线，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以被多个系统共享，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线效率，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，缩小线束的直径。小线束的直径。 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

24、必须采用的装已成为必须采用的装置。置。 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，另一，另一条用于车身系统的低速条用于车身系统的低速CAN，速率是，速率是500kbit/s。 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，将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

25、表板总成上的显示屏上。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。否正常工作了。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 汽车电子技术的进步，已使各系统控制走向集中，形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，甚至包成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多达括多达23个微处理器以及大量传感器和执行部件，组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，车用计算成一个庞大而复杂的

26、信息交换与控制系统，车用计算机的容量要求已与现代机的容量要求已与现代PC机不相上下，计算速度则要机不相上下，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，求更高。由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多，采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为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络提供传输介质，以解决电子控制系统防电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。随着光导纤维的成本不断降低，它的磁干扰的问题。随着光导纤维的成本不断降低，它的应用也将降低汽车各有关方面的成本。应用也将降低汽车各有关方面的成本。七、网络汽车即将出现七、网络汽车即将出现

27、 随着以计算机技术、卫星定位和网络技术为基础的汽随着以计算机技术、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。车信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。 网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成为办公、网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成为办公、通讯、娱乐的场所。它综合现有的硬件与软件技术，通讯、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（包括卫星全球定位（GPS）、无线通信、网络访问、）、无线通信、网络访问、语音识别、平面显示、夜视技术、人工神经网络等技语音识别、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

28、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、汽车网址功能、道路导航功能等。办公功能、汽车网址功能、道路导航功能等。 有专家认为，随着信息技术的发展，计算机及通讯技有专家认为，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术与汽车的逐步结合，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。革命，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 采用蓝牙技术，可以通过嵌入在电子装置上的一个采用蓝牙技术，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相互交换信息、传递数据的工作。它省去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电话、个人信息处理系统及其他一些了那些将移动电话、个人信息处理系统及其他一