现代汽车中的电子技术

[汽车电子金典]现代汽车中的电子技术摘要:本文简要介绍了我国汽车进展的现状及规划，争论了现代汽车中电子技术的进展趋势以及电力电子技术在现代汽车中的重要作用。介绍了汽车中的ECU，ABSTCU的根本原理、构造。最终介绍了当今汽车的重要进展方向——混合动力汽车。随着我国参加世贸组织，汽车工业既面临机遇又面临挑战，但总体而言机遇大于挑战。在本世纪下：2022年 200万辆〔占全球产量3.3%〕2022年 300万辆〔占全球产量5%〕2022年 600万辆〔占全球产量10%〕2022年 1000万辆汽车工业的进展在带动钢铁工业进展的同时必将带动电子工业进展，特别是在现代汽车中电子/〔VDI〕的分析和推测，电子/电器占汽车60年月起逐年增长。8012%左右。主要是电子掌握燃油喷射，电子发动机掌握和电子变速器掌握等。到了9025%，其中主要是柴油喷射、导航装置等电子系统。随后，集成式汽车电子装备占汽车制造总本钱的份额始终保持稳定增202230%。12为现代汽车中电气及驱动系统。汽车中最早的电器是电灯和发电机，1967年汽油电子喷射的消灭，1979年发动机数字式电子装置的消灭以及随后几年中很多其它电子装置的相继开发，诸如爆震转速调整、冷起动性能的改善、特性曲线控制等都是电子技术的应用成果。1986年人们最终承受了电子发动机掌握和自动变速器掌握，这CAN总线连接在一起相互交换数据，这种相互连接带来的好处是传感器信号可以供很多掌握器同时使用，且全部掌握器享有一样的信息。另一方面，通过此种连接可以在整个系统内开发更增大，特别是电磁离合器、电磁制动器等的使用给电能调整带来了肯定难度，这就需要高效率的发电机和高效率的电力电子变换器。图1 传统汽车电气及驱动系统图2 现代汽车电气及驱动系统来说，关键是要通过技术创将其进展的目标与用户的高要求全都起来，例如，BMW公司就较。汽车的自动化程度越高，汽车中的电力电子驱动和变换单元就越多，其掌握单元就越简单。ECU，TCUABS等。除此之外具有广泛进展前景的混合动力汽车也与电力电子亲热相关。汽车上的电子掌握单元ECUECU〔Electronic Control Unit〕由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器〔CPU〕，存储器和输入／输出接口的单元。ECUCPU。ECU将输入信号转化为数字形式，依据存储的参考数据进展比照加工，计算出输出值，输出信号ECU实际上是一个“电子掌握单元”，它是由输入电路、微机和功率驱动电路等三局部组成。ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模进展运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要复原为模拟信号，使其驱动被控的调整伺服元件工作。变速箱掌握单元TCU现在很多轿车的自动变速器是电子掌握的，自动变速器主要由无级变速器和变速箱掌握器TCU(ElectronicControlUnit)依据传感器输入信号和开关信号，对电磁阀离合器和掌握变比的电机进展掌握，到达自动变速的目的。TCU后经过计算或查表然后输出掌握信号，掌握电磁离合器的电流，电磁离合器的电流取决于汽车的运行状态。TCU依据汽车行驶状态来操纵电磁离合器通电电流的大小或关闭。汽车速度比较慢或停顿时，TCU不启动电磁离合器，当汽车速度到达肯定值时，TCU启动电磁离合器。入信号参数掌握变速箱变比调整电动机正转或反转及加速或减速。从而到达汽车的最正确运行状态。ABS汽车制动防抱死系统简称ABS(Antilock Braking System 或Anti-skid Braking System)，是指在制动过程中，可自动调整制动力大小，防止车轮抱死，以获得最正确制动性能包括最正确方向稳定性、正常转向力量和最小制动距离的装置。它是汽车制动系统的组成局部。在汽车上装用ABS可有效地削减交通事故，提高行车安全性。在20世纪韧，ABS就已被装在火车上，用来防止制动时车轮抱死造成局部摩擦，使车轮和钢轨早期损坏。50年月，ABS又被应用于波吉飞机上，用来防止飞机着陆后制动跑偏或前栽，并可缩短制动距离”在汽车上使用ABS技术始于60年月。1965年，在伦敦汽车博览会上消灭了第一辆装有ABS的样车，但这时还只是纯机械式的防抱死装置。1965年，Ford公司与KelseyHayes公司合作研制成名为“SM—Track”的单通道后轮ABS，并装在1969年的Thunderbird车型上；Chrysler公司与Bendix公司合作研制成3通道4轮ABS—“Sure—Brake”，装在1971年的Imperical车型上。他们承受的是当时最的模拟电子技术，但都是分立元件，体积大，本钱高，故障多，牢靠性差。目前ABS技术和工艺都格外成熟，已广泛应用于轿车和重型汽车中。我关于ABS的争论开头于80年月初．现刚刚进入产品试制和装车试验阶段。国内研制ABS的单位主要有二汽公司、交通部重庆大路争论所、重庆宏安A踢、陕西兴平514厂、西安大路学院等单位和部门。二汽公司从80年月初就开头争论ABS．是较早争论ABS的厂家之一，现争论工作的主要目标是对国外的产品进展消化吸取。重庆大路争论所相继开发出了两代ABS产品，第一代ABS的ECU承受了z80芯片。其次代ABS产品为FKx—ACl型．该装置的ECU中的CPU微处理器承受了美国1NTEL公司的MCS—96系列8098单片机。驱动电路主要承受功率MOSFET。据美国统计，约有40%ABS系统可以在制动过程中自动调整车轮制动力，防止车轮抱死以取得最正确制动效果。混合动力汽车汽车进展的100年，是人类文明和经济进展迅猛的100年。如今，全世界汽车的保有量到达了6．7亿多辆，汽车已与人们的日常生活和生产密不行分。然而，众多燃油汽车排放所造成空气的紧迫任务。人们越来越关注其它燃料的汽车和电动汽车的开发。使用电动汽车(ElectricVehicleEV)可实现无污染，并可利用煤碳、水力等其它非石油资源，因此，无疑是解决问题的最有效途径。但是，由于电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题，的性能与内燃机汽车可不相上下，但过高的本钱使其难以商品化。在这种环境下，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle，简称HEV)异军突起，在世——电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。混合动力电动汽车(HEV)是在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和关心动力单元(AuxiliaryPowerUnit，简称APU)，其中APU是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组，APU由(如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况)，掌握器掌握发电机向电池充电；当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时(如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况)，电池则向电动机供给额外的电能。目前HEV所承受的原动机一般为柴油机、汽油机或燃汽轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)组合在一起，它们之间的良好匹配和优化掌握，可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点，避开各自的缺乏，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。目前世界各国争论开发的混合动力电动汽车有不同的构造形式，依据其驱动系统的配置和组合方式不同，分为串联式、并联式和混联式3种组合方式。混合动力电动汽车和电力电子有亲热的联系，其电气系统核心部件：电机--发电机/电动机/启动机；电力电子驱动/整流，含传感器及保护电路；直流电压变换器；蓄242V3为其电路框图。图3 42V电气系统组成442V电气系统的电路组成199916届国际电动车会议暨展览会(EVS—16)力汽车进展的现状。混合能源车开发各国都刚起步，其进展趋势如下：串行混合能源车是主流进展方向，纯电动车燃料电池车将随之而来混合能源车开发将拉动一大批工业进展：材料(化工，合金，钢铁)，电子，通讯，电机，电池，机械加工,环保等42V以上,但低电压将并存相当一段时间皮带驱动集成起动机/发电机，曲轴驱动集成起动机/发电机将并行进展电机设计将与掌握方法开发同步进展混合