汽车电控概述教学学习教案

1、会计学1汽车电控概述汽车电控概述(i sh)教学教学第一页，共66页。第1页/共66页第二页，共66页。第2页/共66页第三页，共66页。第3页/共66页第四页，共66页。第4页/共66页第五页，共66页。第5页/共66页第六页，共66页。第6页/共66页第七页，共66页。第7页/共66页第八页，共66页。安全、环保(hunbo)和节能推动了汽车技术的发展汽车的安全性是人类社会的一大祸害，车辆的制动安全性、驱动安全性与行驶安全性是道路交通安全事故的三大主要根源。全世界每年由于交通事故死亡约50万人，排在人类死亡原因的第10位；我国目前每年因交通事故死亡占全国总死亡人数的1.5%，约每年10万人

2、。为此，科技人员从汽车的主动安全性和被动安全性两个方面着手，设计了防滑控制系统(xtng)、车辆姿态控制系统(xtng)、智能防撞预警与应急保护系统(xtng)、碰撞后的保护系统(xtng)等一系列电子控制装置。第8页/共66页第九页，共66页。汽车电子(dinz)技术应用的优越性第9页/共66页第十页，共66页。1.1 汽车汽车(qch)电子控制技术的发电子控制技术的发展展汽车电子汽车电子(dinz)控制技术的发展历程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，是汽车电子技术萌芽及年代末，是汽车电子技术萌芽及初级发展阶段。初级发展阶段。电子收音机、电

3、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(din hu)，电子控制燃油喷射等。电子控制燃油喷射等。第10页/共66页第十一页，共66页。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，是汽车年代中期，是汽车(qch)电子控电子控制技术的大发展阶段。制技术的大发展阶段。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(shj)90年代中期至今，

4、电子装置成为汽车设计中必年代中期至今，电子装置成为汽车设计中必不可少的装置。不可少的装置。动力动力(dngl)控制方面。控制方面。 在发动机管理系统（在发动机管理系统（EMS）的基础上，增加了变速器控制功）的基础上，增加了变速器控制功能，拓展为动力能，拓展为动力(dngl)传动控制系统（传动控制系统（PCM）；）；第11页/共66页第十二页，共66页。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）的基础上，增加了牵引力控制系统（控制系统（TCS）和驱动）和驱动(q dn)防滑系统（防滑系统（ASR）控制的功）控制的功能；能；车辆

5、车辆(chling)稳定性控制方面。稳定性控制方面。车辆车辆(chling)稳定性控制（稳定性控制（VSC）系统、强化车）系统、强化车辆辆(chling)稳定性系统（稳定性系统（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。被动安全控制方面。发展了主动发展了主动(zhdng)安全带和安全气囊的综合控制技安全带和安全气囊的综合控制技术；术；改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面。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（也称自适应传统的巡航控制系统、智能巡航控制（也称自适应巡航控制，巡航控制，ACC），其控制项目包括防抱死制动、牵引力控制及车

6、），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。辆稳定性控制等等。第12页/共66页第十三页，共66页。 汽车内部环境的人性化设计方面汽车内部环境的人性化设计方面(fngmin)、无线网络通信技术、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，都得到了进一步的开发和应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。用。 以控制器局域网（以控制器局域网（Controller Area Network，CAN）为代）为代表的数据总线（表的数据总线（Data Bus）技术）技术(jsh)在此期间有了很大的发在此期间有了很大的发展。展。CAN总线将各种汽车电子

7、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，完成各自的控制功能在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制功能(gngnng)，同时还可以通过通信线为其它控制装置提供数据服务，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）为特征的、）为特征的、多学科综合的汽车电子控制技术，是这一阶段的突出特点。其代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、表性技术有智能传感器、16位和位和32位微处理器

8、、车载网络系统位微处理器、车载网络系统等。等。第13页/共66页第十四页，共66页。汽车汽车(qch)电子控制技术的发展特点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汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展(fzhn)到综合到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环等。控制，如点火时刻、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电子控制技术从发动机控制扩展到汽车的各个(gg)组成部分，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

9、社会环境。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、交通智能化第14页/共66页第十五页，共66页。电子信息技术的发展，推进(tujn)了汽车技术向集成与智能迈进图1-1四层网络结构第15页/共66页第十六页，共66页。电子信息技术的发展(fzhn)，推进了汽车技术向集成与智能迈进图1-2网络层次(cngc)的发展第16页/共66页第十七页，共66页。第17页/共66页第十八页，共66页。1.2 汽车电子控制系统汽车电子控制系统(kn zh x tn)的基本组成的基本组成信号输入信号输入(shr

10、)装置装置 信号输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器有两类，一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用于控制汽车运行状态，另一类让驾驶员了解某些(mu xi)信信息和状态（如冷却液温度、润滑油压力、燃油量等）。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）信号发生器第18页/共66页第十九页，共66页。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(dnyun)ECU由输入接口、由输入接口、计算机和输出接口等组成（图

11、计算机和输出接口等组成（图1-3）。）。 图图1-3 ECU的基本的基本(jbn)结构结构第19页/共66页第二十页，共66页。1.输入输入(shr)接口接口图图1-4 输入输入(shr)回路回路图图1-5 信号信号(xnho)转转换换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-功率晶体管（或功率晶体管（或驱动器）；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-稳压器稳压器第20页/共66页第二十一页，共66页。2.计算机计算机 计算机（微机）由输入和输出计算机（微机）由

12、输入和输出(shch)、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）。）。3.输出输出(shch)接接口口图图1-6 计算机的组成计算机的组成(z chn)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，输出接口需要号。因此，输出接口需要DA（数模）转换器。同时，由于计算（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。机输出的电信号较弱，不能直接控制执行器。第21页/共66页第二十二页，共66页。 因此，输出电路中大多因此，输出电路中大多(d

13、du)采用由大功率晶体管组成的输采用由大功率晶体管组成的输出驱动器（图出驱动器（图1-7），由计算机输出信号控制晶体管的导通与截止，），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回路。从而控制执行器的搭铁回路。图图1-7 输出输出(shch)回路回路第22页/共66页第二十三页，共66页。执行器执行器 执行执行(zhxng)器根据器根据ECU输出的控制信号执行输出的控制信号执行(zhxng)某项控制功能，常用执行某项控制功能，常用执行(zhxng)器见表器见表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

14、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

15、阀开关电磁阀表表1-3 常用常用(chn yn)执行器执行器第23页/共66页第二十四页，共66页。电子控制系统(kn zh x tn)的一般组成图1-3电子控制系统(kn zh x tn)的一般组成第24页/共66页第二十五页，共66页。5.简化(jinhu)的汽车电子控制系统模型图1-4传感器、ECU和执行器之间的工作(gngzu)关系第25页/共66页第二十六页，共66页。二、自动控制系统(kn zh x tn)的分类第26页/共66页第二十七页，共66页。1.按控制系统有无(yu w)反馈环节分类第27页/共66页第二十八页，共66页。2.按输入量变化的规律(gul)来分类第28页/共

16、66页第二十九页，共66页。3.按系统传输信号(xnho)对时间的关系分类第29页/共66页第三十页，共66页。4.按系统(xtng)输出量和输入量的关系分类第30页/共66页第三十一页，共66页。三、汽车电子控制系统(kn zh x tn)简介第31页/共66页第三十二页，共66页。(一)发动机控制(kngzh)部分第32页/共66页第三十三页，共66页。(二)底盘(dpn)控制部分第33页/共66页第三十四页，共66页。(三)行驶(xngsh)安全系统第34页/共66页第三十五页，共66页。(四)信息系统第35页/共66页第三十六页，共66页。(五)附属(fsh)装置第36页/共66页第三

17、十七页，共66页。四、电子控制(kngzh)单元(ECU)的功能与组成第37页/共66页第三十八页，共66页。1.ECU的功能(gngnng)第38页/共66页第三十九页，共66页。图1-5ECU的组成1传感器2模拟信号3输入回路4A/D转换器5输出回路6执行元件(yunjin)7微机8数字信号9ROM/RAM记忆装置第39页/共66页第四十页，共66页。2.ECU的组成(z chn)第40页/共66页第四十一页，共66页。第41页/共66页第四十二页，共66页。一、汽油机的排放(pi fn)与净化第42页/共66页第四十三页，共66页。二、汽油机对点火系统(xtng)的要求第43页/共66页

18、第四十四页，共66页。1.发动机对点火(din hu)系的要求第44页/共66页第四十五页，共66页。2.闭合(b h)角控制图1-12闭合(b h)角第45页/共66页第四十六页，共66页。3.恒流控制图1-13基本(jbn)闭合角控制电路第46页/共66页第四十七页，共66页。3.恒流控制图1-14恒流控制点火(din hu)线圈一次电流第47页/共66页第四十八页，共66页。3.恒流控制图1-15恒流控制电路原理图第48页/共66页第四十九页，共66页。3.恒流控制图1-16车轮在制动(zh dn)时的受力情况第49页/共66页第五十页，共66页。三、汽车(qch)制动与侧滑第50页/共

19、66页第五十一页，共66页。1.汽车制动性能的评价(pngji)指标第51页/共66页第五十二页，共66页。2.车轮(ch ln)制动时的受力分析第52页/共66页第五十三页，共66页。图1-17地面(dmin)制动力、制动器制动力及轮胎道路附着力的关系第53页/共66页第五十四页，共66页。3.附着系数(xsh)与滑动率的关系图1-18s曲线(qxin)第54页/共66页第五十五页，共66页。四、驱动(q dn)与侧滑图1-19驱动时的附着系数(曲线(qxin)a)利用区域b)有侧偏角第55页/共66页第五十六页，共66页。五、转向(zhunxing)系、传动系与操纵稳定性第56页/共66页第五十七页，共66页。五、转向(zh