汽车电子技术

汽车电子控制技术

Automotive

Electronic&ControlTechnology

重庆交通大学机电学院

隗寒冰博士/副教授

汽车电子技术汽车电子控制系统车载电子信息系统车身控制发动机控制底盘电子控制系统平安气囊中央门锁控制车灯控制空调控制巡航控制CCS动力转向EPS主动悬架控制驱动防滑ASR防抱制动ABS自动变速器控制废气再循环怠速控制喷油控制点火控制动力传动控制系统导航系统等简单讲述电控发动机、传动系统〔自动变速器〕、底盘的根本结构、工作原理及其控制技术，为学生参加专业实践和毕业后从事本专业相关工作奠定根底。

参考书目简单讲述电控发动机、传动系统〔自动变速器〕、底盘的根本结构、工作原理及其控制技术，为学生参加专业实践和毕业后从事本专业相关工作奠定根底。

。。。。。。了解各种类型电控发动机的特点；掌握电控发动机空气供给系统的结构和工作原理；掌握电控发动机燃油供给系统的结构和工作原理；掌握电控发动机点火系统的结构和工作原理；了解控制系统的组成与控制原理；掌握排气控制系统中各种类型的结构与控制原理；掌握车辆传动系统结构与控制原理；了解底盘电子控制系统结构与工作原理；课程要求

第一阶段——上世纪70年代中期以前，汽车电子控制技术开展的初级阶段。第二阶段——70年代末期到90年代中期是汽车电子控制技术迅速开展阶段，微型计算机在汽车上应用日趋成熟并向智能化开展。第三阶段——1990年以后，是汽车电子控制技术向智能化开展的高级阶段。汽车电子技术开展史

第一次石油危：1973年10月第四次中东战争爆发，石油输出国组织(OPEC)为了打击对手以色列及支持以色列的国家，宣布石油禁运，暂停出口，造成油价上涨。当时原油价格从1973年的每桶不到3美元涨到超过13美元。这次石油危机对美国等少数依靠廉价石油起家的国家产生极大冲击，加深了世界经济危机。背景知识背景知识第二次石油危：1978年底，伊朗政局动乱，之后又爆发两伊战争，伊朗的石油产量因此大受影响，从每天580万桶骤降到100万桶以下，打破了当时全球原油市场上供求关系的脆弱平衡。随着产量剧减，全球市场上每天都有560万桶的缺口。油价在1979年开始暴涨，从每桶13美元猛增至1981年的34美元，导致了第二次石油危机的出现。背景知识第三次石油危：20世纪80年代以后，随着石油输出国组织团结力量的瓦解以及新兴产油国的出现，石油权力开始分散。石油价格持续下降，阿拉伯国家的政治势力逐渐衰退，权力再度回到美国、日本和欧洲。1990年8月初伊拉克攻占科威特之后，遭受国际经济制裁，使得伊拉克的原油供给中断，国际油价因而急升至42美元/桶的高点。美国经济在1990年第三季度加速陷入衰退，拖累全球GDP增长率在1991年跌破2%。60年代美国洛杉矶市2023年北京背景知识199019911994NitricOxides(NOx)Particulates(Smoke)1998200497%reduction98%reductionEmissionReductionFrontsCombustionDevelopment

-Tools&TechnologiesAirSystemsPre&AftertreatmentFuels&FuelSystemsNewPowerSource

Concepts20072023美国公路运输车辆排放标准展望EmissionStandardsRoadmap(USAOn-Highway〕日益严格的排放法规新能源汽车碳排放总量比较石油枯竭和环境污染已经成为目前面临的最紧迫的问题；全世界石油资源只可用到2038年；2023年中国一次能源消费已经成为世界第一大能源消费国；各国排放法规及CO2排放展望基于平安的汽车电子技术主动平安指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息正常的能力。典型应用ABS\ASR\EBD\ESP\ADAS\胎压监测\主动避撞\V2V\无人车辆等。被动平安事故发生时保护乘员和行人，使直接损失降到最小的能力。又可分为车外部平安性、车内部平安性。典型应用包括平安气囊、预张紧平安带、高强度车身、碰撞吸能车身设计等。公共根底设施建设充电设施无线充电站充电桩公交换电站公共根底设施建设智能交通系统ITSV2IV2G汽车电子控制系统的根本特点汽车电子控制系统特点为满足车辆高速移动时的平安性和发动机以及整车控制器精确控制的需要由于气温的变化、光照、潮湿或液体，甚至振动等都会对控制系统的性能带来不利影响为了满足各种法规及不同客户的需求，以及适应多变的外部环境、不同风格的驾驶员操作，基于平安性的考虑，控制系统包括有：诊断、容错、失效安平安等须具有非常强的实时性必须能够满足苛刻和剧烈变化的环境要求必须具有灵活性和可靠性具有很强的机电结合、复杂的软件和硬件结合，以及控制算法和MAP图数据相结合可实现系列化、规模化、大批量、低本钱的生产目前著名的国际汽车电子公司有：德国的博世(BOSCH)和西门子、美国的德尔福(Delphi)、飞思卡尔(Freescale)等。汽车电子控制系统的根本框架微处理器或微控制器传感器传感器传感器执行器执行器执行器传感器电子控制单元ECU执行器根本框架ECU数据处理信号放大和驱动物理变量测量值测量值测量值反响输出输出输出传递力和运动传感器功能：将某种变化的物理量〔绝大局部是非电量〕转化成对应的电信号作用：感受运行过程中诸如温度、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一些常用传感器汽车电子控制系统的根本框架执行器是ECU动作命令的执行者各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁阀等一些常用的执行器件汽车电子控制系统的根本框架电子控制单元〔ECU〕一些ECU实物图汽车电子控制系统的根本框架汽车电子控制单元的硬件框架ECU的组成传感器的接口电路单片机及其外围电路,俗称为数字核心电路驱动执行器的功率放大电路，俗称功率驱动电路对外通信电路，包括K线、CAN总线、LIN总线等车用总线给所有电路供电的电源电路局部多ECU的汽车电子控制系统根本硬件框架

汽车电子控制系统的硬件框架汽车电子控制单元的软件框架Referto:B.Hardung,T.Kolzow,andA.Kruger,“ReuseofSoftwareinDistributedEmbeddedAutomotiveSystems〞汽车电子控制系统硬件和软件的关系软件框架ECU的静态框架实时操作系统AUTOSAR简介随着汽车电子的开展，汽车电子与控制系统的硬件设计变得越来越标准化和标准化，相应的汽车电子控制系统软件的相对重要性得到了提升；和软件相比，ECU的硬件更加直观，而软件的编程、测试、验证和维护等研发难度要大得多，目前汽车电子与控制系统的软件，已经成为汽车电子控制中最核心、最关键的局部。

汽车电子控制系统的软件框架汽车电子控制单元的软件框架汽车电子控制软件的静态层次划分ECU的静态框架1.根本输入输出模块2.处理器抽像层汽车电子控制系统的软件按照静态层次进行划分，可分为：3.硬件抽像层4.部件抽像层5.整车抽像层6.操作监控层有时，BIOS和PAL被称为MCAL，微控制器抽象层。OSEK和软件静态分层的关系汽车电子控制单元的软件框架ECU中的实时操作系统传统的汽车电子软件设计方法采用的是基于前后台模式。采用嵌入式实时操作系统的设计框架，并且形成了国际标准和标准：OSEK/VDXOSEK源自于德文的缩写，其英文意思为：Opensystemsandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics，汽车电子开放式系统及其接口。最早于1994年欧洲汽车制造商提出，目前已经开展为汽车工业的全球标准。基于OSEK实时操作系统的软件框架汽车电子控制单元的软件框架OSEK实时操作系统采用OSEKBuilder软件配置所需任务、中断等。Quickstart软件用于设置单片机底层模块，上层算法在matlab/simulink中开发，利用代码自动生成功能直接生成标准C语言代码。编译器采用Codewarrior软件。软件开发流程如以下图所示。汽车电子控制单元的软件框架设备供给商A：底盘平安多媒体AUTOSAR的目标AUTOSAR的目标制造商之间的互换性供商之间的互换性车辆平台间的互换性AUTOSAR简介AUTOSAR是AUTomotiveOpenSystemARchitecture的简称，汽车开放式系统架构，是汽车电了控制系统软件架构的全球标准，其目标旨在解决标准化、兼容性和扩展性的问题。设备供给商B：底盘平安车身/舒适设备供给商C：多媒体动力系统智能交通设备供给商D：导航系统传动系统多媒体设备供给商E：底盘平安智能交通设备供给商F：动力系统传动系统多媒体网络化条件下汽车电子控制系统的AUTOSAR架构汽车电子控制单元的软件框架—AUTOSAR简介为了适应目前汽车电子控制系统网络化开展趋势而提出的AUTOSAR的根本架构：每个ECU划分为：软件部件层、实时运行环境以及根本软件模块。在软件部件层之间以虚拟功能总线进行通信。值得注意的是，AUTOSAR的SW-C是能够独立于底层硬件，具有标准接口定义及标准化的描述方式；VFB，即包括了ECU内部通信，也包括了不同ECU间的通信，是SW-C能够独立于ECU，实现自由移植和扩展的根底。AUTOSARECU内部的软件架构汽车电子控制单元的软件框架AUTOSAR软件架构，最底层为ECU的硬件层，然后是根本软件局部：嵌入式实时操作、控制器抽象层、ECU制抽象层以及复杂设备的驱动模块，即为操作系统和底层ECU的硬件驱动。汽车电子系统的开发流程和开发方法汽车电子系统的开发流程和开发方法汽车电子系统的开发流程和开发方法目标代码生成工具Matlab/Real-timeWorkshopMatlab/XPCTargetdSpace/TargetlinkETAS/ASCET意昂神舟….汽车电子系统