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汽车电子控制技术第一章本讲稿第一页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理计算机是存储并处理数据的电子设备，也用于控制其他部件的设计算机是存储并处理数据的电子设备，也用于控制其他部件的设备。车身计算机在汽车上的使用已十分广泛，包括温度控制、照备。车身计算机在汽车上的使用已十分广泛，包括温度控制、照明电路、巡行车速控制、制动防抱死和安全气囊等。在有些系统明电路、巡行车速控制、制动防抱死和安全气囊等。在有些系统中，转向灯、后窗电子除雾器和间歇式刮水器系统等也被包括在中，转向灯、后窗电子除雾器和间歇式刮水器系统等也被包括在车身控制器的功能之中。车身计算机系统主要由信号输入装置车身控制器的功能之中。车身计算机系统主要由信号输入装置(传感器传感器)、车身计算机、车身计算机(BCM)和执行器组成。和执行器组成。下一页返回本讲稿第二页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理一、车身计算机的基本功能一、车身计算机的基本功能 车身计算机是由输入车身计算机是由输入/输出输出(I/0)接口、中央处理器接口、中央处理器(CPU)和存储器和存储器(又称又称“内存内存”)等组成，车身计算机所具有的基本功能如下。等组成，车身计算机所具有的基本功能如下。(1)输入输入:来自输入设备的电压信号。该设备可以是一个传感器或来自输入设备的电压信号。该设备可以是一个传感器或由驾驶员控制的开关由驾驶员控制的开关;(2)处理处理:计算机使用输入的信息并把它与编程指令进行比较。逻辑计算机使用输入的信息并把它与编程指令进行比较。逻辑电路把输入信号处理成输出需求电路把输入信号处理成输出需求;上一页下一页返回本讲稿第三页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 (3)存储存储:程序指令存储在电子内存中。有些输入信号暂时存储，是为程序指令存储在电子内存中。有些输入信号暂时存储，是为后面的处理做准备后面的处理做准备;(4)输出输出:计算机依据处理结果向输出设备发出控制指令。这些输出计算机依据处理结果向输出设备发出控制指令。这些输出设备可能是仪表板显示器或者一个系统执行器。一台计算机的输出设备可能是仪表板显示器或者一个系统执行器。一台计算机的输出也可用做另一台计算机的输入。也可用做另一台计算机的输入。上一页下一页返回本讲稿第四页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理计算机接收到的电压信号有模拟信号和数字信号两类。许多来自传感器的输计算机接收到的电压信号有模拟信号和数字信号两类。许多来自传感器的输入是模拟变量。例如，温度从低到高的连续变化，温度传感器的输出也是连入是模拟变量。例如，温度从低到高的连续变化，温度传感器的输出也是连续变化。与模拟信号表示法相比，数字电压波形是方形的，从一个电位到另续变化。与模拟信号表示法相比，数字电压波形是方形的，从一个电位到另一个电位的变化是突然的，如图一个电位的变化是突然的，如图1-1所示。数字电压由通所示。数字电压由通/断或高断或高/低电压低电压所产生，图所产生，图1-2是一个最简单的数字电压产生器。电源参考电压是是一个最简单的数字电压产生器。电源参考电压是5 V，开关打开时电压传感器会读出开关打开时电压传感器会读出5 V的高电压，开关闭合时电压传感器的的高电压，开关闭合时电压传感器的读数接近为读数接近为0V计算机包含一个由晶体振荡芯片构成的时钟电路，芯片产生了一系列非计算机包含一个由晶体振荡芯片构成的时钟电路，芯片产生了一系列非常规则的电压脉冲，并为每个脉冲发射一位二进制码，维持计算机中有常规则的电压脉冲，并为每个脉冲发射一位二进制码，维持计算机中有秩序的信息流，如秩序的信息流，如图图1-3所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第五页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理二、输入二、输入/输出接口输出接口 使用输入或输出信号时，可能要对之进行调节。这种调节可能包括信号使用输入或输出信号时，可能要对之进行调节。这种调节可能包括信号放大和信号转换。有些输入传感器产生小于放大和信号转换。有些输入传感器产生小于1 V的低电压，这类信号在的低电压，这类信号在被发送到微处理器之前必须被放大。放大过程是由计算机内部的输入调被发送到微处理器之前必须被放大。放大过程是由计算机内部的输入调节芯片中的放大电路完成的，如节芯片中的放大电路完成的，如图图1-4所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第六页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理为了让计算机从传感器接收信息并向执行器发出命令，必须设计接为了让计算机从传感器接收信息并向执行器发出命令，必须设计接口电路，即输入接口电路和输出接口电路。接口被用来保护计算机口电路，即输入接口电路和输出接口电路。接口被用来保护计算机免于过电位并转化输入和输出信号。数字计算机不能直接处理传感免于过电位并转化输入和输出信号。数字计算机不能直接处理传感器的模拟信号，必须通过输入接口把模拟信号转换成数字信号。模器的模拟信号，必须通过输入接口把模拟信号转换成数字信号。模/数数(A/D)转换器持续地每隔一定时间扫描模拟信号。例如，如果转换器持续地每隔一定时间扫描模拟信号。例如，如果A/D转换器扫描转换器扫描TPS信号并发现信号在信号并发现信号在5 V处，则处，则A/D转换器给该特定的电压转换器给该特定的电压分配一个数字值。然后，分配一个数字值。然后，A/D转换器把该数字值变成一个二进制码转换器把该数字值变成一个二进制码(图图1-5)。一些执行器可能要求模拟信号，输出接口中的数一些执行器可能要求模拟信号，输出接口中的数/模模(D/A)转换器把转换器把微处理器输出的数字指令转换成模拟信号输出。微处理器输出的数字指令转换成模拟信号输出。上一页下一页返回本讲稿第七页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理三、中央处理器三、中央处理器 中央处理器中央处理器(CPU)是计算机的是计算机的“大脑大脑”。CPU由数千个放在一块小由数千个放在一块小的芯片上的晶体管组成。的芯片上的晶体管组成。CPU把信息放进或从计算机内存中取出信息。把信息放进或从计算机内存中取出信息。输入信息在输入信息在CPU中接受处理并与内存中的程序核对。中接受处理并与内存中的程序核对。CPU根据程序根据程序指令进行信息运算和逻辑判断。一旦完成了全部的计算，指令进行信息运算和逻辑判断。一旦完成了全部的计算，CPU就会发出就会发出命令，矫正或调整受控系统的运行，如命令，矫正或调整受控系统的运行，如图图1-6所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第八页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 程序是一套计算机必须遵循的指令。计算机所使用的程序用一程序是一套计算机必须遵循的指令。计算机所使用的程序用一系列数字被系列数字被“烧烧”进了集成电路进了集成电路(IC)芯片中。这些数字代表了计算芯片中。这些数字代表了计算机能理解的电压的不同组合。程序指导微处理器进行决策。例如，程序机能理解的电压的不同组合。程序指导微处理器进行决策。例如，程序可能在传感器信息应该取回时通知微处理器，然后告诉微处理器怎样解可能在传感器信息应该取回时通知微处理器，然后告诉微处理器怎样解释该信息。最后，程序指导微处理器进行继电器和电磁阀等输出控制设释该信息。最后，程序指导微处理器进行继电器和电磁阀等输出控制设备的激活。计算机内存中储存着微处理器要引用的程序和其他汽车数据。备的激活。计算机内存中储存着微处理器要引用的程序和其他汽车数据。微处理器通过内存信息读写，执行计算和决策。微处理器通过内存信息读写，执行计算和决策。上一页下一页返回本讲稿第九页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 CPU的主要元件如的主要元件如图图1-7所示。所使用的寄存器包括累加器、数据所示。所使用的寄存器包括累加器、数据计数器、程序计数器和指令寄存器等。算术逻辑单元计数器、程序计数器和指令寄存器等。算术逻辑单元(ALU)执行算术执行算术及逻辑的功能。及逻辑的功能。计算机要求一种存储永久和临时数据的方法。内存包含许多不同计算机要求一种存储永久和临时数据的方法。内存包含许多不同的位置。这些位置类似文件柜中的文件夹，其每个位置包含一块信的位置。这些位置类似文件柜中的文件夹，其每个位置包含一块信息。每个内存位置被分配给一个地址。该地址可以与文件夹上的字息。每个内存位置被分配给一个地址。该地址可以与文件夹上的字母或数字排列相比拟。每个地址用二进制码表示。母或数字排列相比拟。每个地址用二进制码表示。上一页下一页返回本讲稿第十页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 当发动机正在运行时，发动机的计算机从传感器接收大量的信息。该计当发动机正在运行时，发动机的计算机从传感器接收大量的信息。该计算机可能不会立即处理全部信息，而是通过指定某内存地址，并把信息算机可能不会立即处理全部信息，而是通过指定某内存地址，并把信息写进内存之中。写进内存之中。当需要被存储的信息时，微处理器指定存储信息的地址并请求该信息，当需要被存储的信息时，微处理器指定存储信息的地址并请求该信息，内存把该信息的一份拷贝发送到微处理器。内存把该信息的一份拷贝发送到微处理器。上一页下一页返回本讲稿第十一页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 四、计算机常用的几种类型内存芯片如下四、计算机常用的几种类型内存芯片如下 (1)只读存储器只读存储器(ROM)。用于存储永久的程序和数据。该信息被。用于存储永久的程序和数据。该信息被用来指导计算机响应输入数据时怎么做。用来指导计算机响应输入数据时怎么做。CPU读出存储在读出存储在ROM中中的信息，但它不能向的信息，但它不能向ROM中写入或改变信息。中写入或改变信息。ROM是被编程的固定存储是被编程的固定存储器。该内存在计算机掉电时不会丢失。器。该内存在计算机掉电时不会丢失。ROM包含公式、标定等。包含公式、标定等。上一页下一页返回本讲稿第十二页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 (2)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)。用于存储由。用于存储由CPU读写的临时信息。读写的临时信息。RAM存存储等待读取的输入信息以及等待发送到输出设备的输出信息。只要储等待读取的输入信息以及等待发送到输出设备的输出信息。只要电流流经内存，数据就会被保存在电流流经内存，数据就会被保存在RAM中。通过点火开关与蓄电池相中。通过点火开关与蓄电池相连的连的RAM会在开关切断时丢失数据。会在开关切断时丢失数据。(3)可编程序的只读存储器可编程序的只读存储器(PROM)。存储在。存储在PROM中的信息是全部中的信息是全部计算机逻辑的基础，存储着特定汽车的控制数据和运行参数。许计算机逻辑的基础，存储着特定汽车的控制数据和运行参数。许多情况下，在相同厂商的不同车型之间，计算机是可互换的，但多情况下，在相同厂商的不同车型之间，计算机是可互换的，但PROM不可互换，每一型号的车型都对应特定的不可互换，每一型号的车型都对应特定的PROMO上一页下一页返回本讲稿第十三页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理 (4)可擦可编程只读存储器可擦可编程只读存储器(EPROM)o EPROM与与PROM是相似是相似的，其内存可被擦除以允许安装新的数据。当微电路被紫外线照射时，的，其内存可被擦除以允许安装新的数据。当微电路被紫外线照射时，紫外线会擦除其内存。紫外线会擦除其内存。(5)电可擦除只读存储器电可擦除只读存储器(EEPROM)。允许用电每次改变一位信息。有。允许用电每次改变一位信息。有些厂商利用这种类型的内存来存储关于里程、汽车识别号和选项的信息。些厂商利用这种类型的内存来存储关于里程、汽车识别号和选项的信息。EEPROM可以通过数据链路连接器可以通过数据链路连接器(DLC)与了家的专门诊断设备相与了家的专门诊断设备相连接，进行重新编程。连接，进行重新编程。)上一页下一页返回本讲稿第十四页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理五、信息处理过程五、信息处理过程以进气温度以进气温度(ACT)传感器的输入为例，说明计算机如何处理信息。如果空气传感器的输入为例，说明计算机如何处理信息。如果空气温度低，则空气的密度高温度低，则空气的密度高;空气温度高，则密度小。冷而稠的空气比较稀、空气温度高，则密度小。冷而稠的空气比较稀、较热空气需要更多的燃油。微处理器必须供应与空气温度和密度有关的正确较热空气需要更多的燃油。微处理器必须供应与空气温度和密度有关的正确量的燃油。量的燃油。上一页下一页返回本讲稿第十五页，共九十三页课题课题1.1 车身计算机结构和原理车身计算机结构和原理ACT传感器被放置在进气歧管里面以监测空气的温度。该传感器包含一传感器被放置在进气歧管里面以监测空气的温度。该传感器包含一个负温度系数的热敏电阻元件，电阻随着传感器温度的增加而减少。当个负温度系数的热敏电阻元件，电阻随着传感器温度的增加而减少。当ACT传感器温度低时，它向计算机发送一个高的模拟电压信号，传感器温度低时，它向计算机发送一个高的模拟电压信号，同时同时A/D转换器把该信号转换成一个数字信号。当微处理器接收该转换器把该信号转换成一个数字信号。当微处理器接收该ACT信号时，它调用信号时，它调用ROM中的数据表。这些表为每个空气温度列出了空气密中的数据表。这些表为每个空气温度列出了空气密度。该密度的空气信息被中继到微处理器，并且微处理器操作输出激励器和度。该密度的空气信息被中继到微处理器，并且微处理器操作输出激励器和喷油器以供应发动机需要的正确量的燃油，如喷油器以供应发动机需要的正确量的燃油，如图图1-8所示。所示。上一页返回本讲稿第十六页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置车身计算机输入信号可以来自其他计算机、驾驶员、技术员或各种传感器。车身计算机输入信号可以来自其他计算机、驾驶员、技术员或各种传感器。驾驶员按动某个开关，提供一个输入信号，计算机接收该信号并执行特定的驾驶员按动某个开关，提供一个输入信号，计算机接收该信号并执行特定的功能。例如，驾驶员希望重新设定在数字仪表板上的旅程计，按下复原按钮，功能。例如，驾驶员希望重新设定在数字仪表板上的旅程计，按下复原按钮，该按钮会提供一个暂时的接地，计算机把该接地作为一个输入而接收，并把该按钮会提供一个暂时的接地，计算机把该接地作为一个输入而接收，并把旅程计设为旅程计设为“0”。传感器是车身计算机最主要的输入装置，它把汽。传感器是车身计算机最主要的输入装置，它把汽车的运行参数转换成电气信号输入计算机。传感器类型多种多样，车的运行参数转换成电气信号输入计算机。传感器类型多种多样，有简单开关，也有物理的、化学的测量装置。有简单开关，也有物理的、化学的测量装置。下一页返回本讲稿第十七页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置一、热敏电阻器一、热敏电阻器热敏电阻器用于传感发动机冷冻剂或环境的温度。它是一种固态可热敏电阻器用于传感发动机冷冻剂或环境的温度。它是一种固态可变电阻器，该电阻器由相对于温度的变化而改变电阻的半导体材料变电阻器，该电阻器由相对于温度的变化而改变电阻的半导体材料制成。通过监测热敏电阻器的电阻值，计算机可观察非常小的温度制成。通过监测热敏电阻器的电阻值，计算机可观察非常小的温度变化。计算机发送一个参考信号经一固定电阻器到热敏电阻器变化。计算机发送一个参考信号经一固定电阻器到热敏电阻器(通常通常是是5 V)。随着电流经热敏电阻器接地，电压感应电路测量热敏电阻。随着电流经热敏电阻器接地，电压感应电路测量热敏电阻上的电压降，如上的电压降，如图图1-9所示，其电压降会随着热敏电阻器电阻的改变而改所示，其电压降会随着热敏电阻器电阻的改变而改变，计算机将该电压降编译成一个温度值。变，计算机将该电压降编译成一个温度值。上一页下一页返回本讲稿第十八页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置热敏电阻器有两种类型热敏电阻器有两种类型:负温度系数负温度系数(NTC)热敏电阻器和正温度系数热敏电阻器和正温度系数(PTC)热敏电阻器。热敏电阻器。NTC热敏电阻器随着温度的增加而减少其电阻，热敏电阻器随着温度的增加而减少其电阻，而而PTC热敏电阻器随着温度的增加而增加其电阻。热敏电阻器随着温度的增加而增加其电阻。NTC较为常用。较为常用。上一页下一页返回本讲稿第十九页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置二、惠斯通电桥二、惠斯通电桥 如如图图1-10所示，惠斯通电桥是一种在一个输入接线柱和接地之间串所示，惠斯通电桥是一种在一个输入接线柱和接地之间串并联排列的电阻器。通常其中三个电阻器完全相同，第四个是传感并联排列的电阻器。通常其中三个电阻器完全相同，第四个是传感电阻器。当全部电阻器的电阻相同时，桥是平衡的，电压传感器会电阻器。当全部电阻器的电阻相同时，桥是平衡的，电压传感器会指示指示0V。例如，假设参考电压是。例如，假设参考电压是5 V,电阻器有相同的电阻值，那么每个电阻器有相同的电阻值，那么每个电阻器上的电压降是电阻器上的电压降是2.5 V，此时，电压表的读数为，此时，电压表的读数为0V。如果传感电阻。如果传感电阻器的电阻值发生变化，则电桥平衡就会发生改变。该传感电路会收到一器的电阻值发生变化，则电桥平衡就会发生改变。该传感电路会收到一个与电阻改变量成比例的电压读数。如果利用惠斯通电桥测量温度，则个与电阻改变量成比例的电压读数。如果利用惠斯通电桥测量温度，则温度的变化被传感电路表示成一个电压的变化。惠斯通电桥也可用来测温度的变化被传感电路表示成一个电压的变化。惠斯通电桥也可用来测量压力和机械的应变。量压力和机械的应变。上一页下一页返回本讲稿第二十页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置惠斯通电桥常用于热线式空气流量惠斯通电桥常用于热线式空气流量(MAF)传感器。该传感器由热线式电传感器。该传感器由热线式电阻、固定电阻和电子信号处理电路组成。热线和固定电阻形成了惠斯通阻、固定电阻和电子信号处理电路组成。热线和固定电阻形成了惠斯通电桥，传感电压取决于热敏电阻器的温度。电桥，传感电压取决于热敏电阻器的温度。上一页下一页返回本讲稿第二十一页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置三、压电器件三、压电器件 压电器件常用于测量流体、空气或振动的压力。例如，发动机爆震传压电器件常用于测量流体、空气或振动的压力。例如，发动机爆震传感器，该传感器测量发动机的敲缸、或者振动，并把振动转换成电压信感器，该传感器测量发动机的敲缸、或者振动，并把振动转换成电压信号。号。爆震传感器由压电器件和一个与之串联的电阻器组成，电阻器爆震传感器由压电器件和一个与之串联的电阻器组成，电阻器用于保护传感器免于过电流。压电器件是一块薄的附属于金属膜用于保护传感器免于过电流。压电器件是一块薄的附属于金属膜片的陶瓷盘。当发动机发生敲缸时，噪声的振动对膜片陶瓷盘中片的陶瓷盘。当发动机发生敲缸时，噪声的振动对膜片陶瓷盘中的压电晶体上施加压力，陶瓷盘产生一个与压力成正比的电压，的压电晶体上施加压力，陶瓷盘产生一个与压力成正比的电压，电压产生的范围从电压产生的范围从01V或更大。每次发动机敲缸，传感器产生电压或更大。每次发动机敲缸，传感器产生电压尖峰。尖峰。上一页下一页返回本讲稿第二十二页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置四、压阻器件四、压阻器件 压阻器件与压电器件在结构上很类似，但工作原理完全不同。在压阻器件与压电器件在结构上很类似，但工作原理完全不同。在压阻器件中的传感器像一个可变电阻器。其电阻值随着施加在晶体压阻器件中的传感器像一个可变电阻器。其电阻值随着施加在晶体上的压力大小而改变。计算机向传感器电路提供了一个恒定的参考上的压力大小而改变。计算机向传感器电路提供了一个恒定的参考电压。传感器上的电压降会随着电阻的变化而变化，因此，控制模电压。传感器上的电压降会随着电阻的变化而变化，因此，控制模块能通过测量传感器的电压降而确定施加在晶体上的压力。压阻器块能通过测量传感器的电压降而确定施加在晶体上的压力。压阻器件通常用于仪表的传感器。件通常用于仪表的传感器。上一页下一页返回本讲稿第二十三页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置五、电位计五、电位计 如图如图1-11所示，电位计是一种可变直流分压器，由可移动滑动片和一所示，电位计是一种可变直流分压器，由可移动滑动片和一个线绕电阻器组成。接线柱个线绕电阻器组成。接线柱A是计算机提供的恒定的参考电压是计算机提供的恒定的参考电压(通常为通常为5 V)。如果滑动片位于靠近该接线柱的位置，接线柱。如果滑动片位于靠近该接线柱的位置，接线柱B提供给计算提供给计算机的高电压信号。随着滑动片朝机的高电压信号。随着滑动片朝C接线柱移动，接线柱接线柱移动，接线柱B的传感器信的传感器信号电压减小。电位计用于测量线性的或旋转的运动，计算机将这些号电压减小。电位计用于测量线性的或旋转的运动，计算机将这些不同的电压值编译成不同的运动位置。不同的电压值编译成不同的运动位置。上一页下一页返回本讲稿第二十四页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置六、磁脉冲信号发生器六、磁脉冲信号发生器磁脉冲信号发生器是利用磁感应原理来产生电压信号，常用于监磁脉冲信号发生器是利用磁感应原理来产生电压信号，常用于监测元件的转例如，磁脉冲式车轮传感器，向计算机提供车轮速度测元件的转例如，磁脉冲式车轮传感器，向计算机提供车轮速度信息，控制仪表、巡防抱死制动、速度感应式转向和行驶平顺性信息，控制仪表、巡防抱死制动、速度感应式转向和行驶平顺性等自动控制系统。磁脉冲信号发速行生器也用于监测元件的位置，等自动控制系统。磁脉冲信号发速行生器也用于监测元件的位置，例如，在发动机控制中，计算机需要知道曲轴的精确转角位置。例如，在发动机控制中，计算机需要知道曲轴的精确转角位置。上一页下一页返回本讲稿第二十五页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置如如图图1-12所示，磁脉冲信号发生器由定时盘、拾取线圈、永久磁铁等组所示，磁脉冲信号发生器由定时盘、拾取线圈、永久磁铁等组成。安装在旋转轴上的定时盘有若干个凸齿，齿数由制造商随应用而定。成。安装在旋转轴上的定时盘有若干个凸齿，齿数由制造商随应用而定。永久磁铁上的拾取线圈由细金属丝缠绕而成。在定时盘和拾取线圈之间永久磁铁上的拾取线圈由细金属丝缠绕而成。在定时盘和拾取线圈之间留有很小的空气隙。随着定时盘旋转，拾取线圈输出正弦交流信号，如留有很小的空气隙。随着定时盘旋转，拾取线圈输出正弦交流信号，如图图1-13所示。该脉冲信号经放大、整形后送入微处理器。所示。该脉冲信号经放大、整形后送入微处理器。上一页下一页返回本讲稿第二十六页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置七、霍尔效应式开关七、霍尔效应式开关霍尔效应式开关与磁脉冲信号发生器功能类似。霍尔效应式开关工霍尔效应式开关与磁脉冲信号发生器功能类似。霍尔效应式开关工作原理作原理:当电流经过一个薄的暴露在磁场中的导电材料时，则在导电材料的当电流经过一个薄的暴露在磁场中的导电材料时，则在导电材料的另一侧会感应出电压另一侧会感应出电压(图图1-14)，称为霍尔电压。霍尔效应式开关包括，称为霍尔电压。霍尔效应式开关包括永磁铁、由稼砷晶体组成的半导体层永磁铁、由稼砷晶体组成的半导体层(霍尔层霍尔层)以及百叶窗轮以及百叶窗轮(图图1-15)。上一页下一页返回本讲稿第二十七页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置霍尔层一侧通有稳定的直流电，在霍尔层另一侧的两个接线柱用于输出电压。霍尔层一侧通有稳定的直流电，在霍尔层另一侧的两个接线柱用于输出电压。百叶窗轮由一系列交替的窗户和叶片组成，形成一个改变磁场强度的磁分流百叶窗轮由一系列交替的窗户和叶片组成，形成一个改变磁场强度的磁分流器。永磁铁安装在霍尔层对面，与霍尔层之间留有小的空气隙。百叶窗轮安器。永磁铁安装在霍尔层对面，与霍尔层之间留有小的空气隙。百叶窗轮安装在一个旋转轴上。随着轮子的旋转，百叶窗装在一个旋转轴上。随着轮子的旋转，百叶窗(叶片叶片)会通过该气隙。当百叶会通过该气隙。当百叶窗叶片进入气隙时，它拦截了磁场，霍尔层因失去磁场而输出低电位。当百窗叶片进入气隙时，它拦截了磁场，霍尔层因失去磁场而输出低电位。当百叶窗的窗口进入气隙时，磁场穿过霍尔层，霍尔层输出高电位。叶窗的窗口进入气隙时，磁场穿过霍尔层，霍尔层输出高电位。上一页下一页返回本讲稿第二十八页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置由于霍尔信号电压是一个弱的模拟信号，不能被计算机直接利用，由于霍尔信号电压是一个弱的模拟信号，不能被计算机直接利用，因此，在霍尔效应式开关中设置了一个施密特触发器，将霍尔信号因此，在霍尔效应式开关中设置了一个施密特触发器，将霍尔信号电压放大、整形成为数字化方波信号。该信号最终被发送到计算机，电压放大、整形成为数字化方波信号。该信号最终被发送到计算机，计算机以此确定信号的频率并计算速度。计算机以此确定信号的频率并计算速度。上一页下一页返回本讲稿第二十九页，共九十三页课题课题1.2 信号输入装置信号输入装置八、反馈信号八、反馈信号 如果计算机发送一个命令信号来打开一个在自动温度控制系统如果计算机发送一个命令信号来打开一个在自动温度控制系统中的混合门，则一个反馈信号可能从执行器送回以通知计算机任中的混合门，则一个反馈信号可能从执行器送回以通知计算机任务被执行了。反馈信号会核实门的位置以及执行器的动作务被执行了。反馈信号会核实门的位置以及执行器的动作(图图1-16)。反馈是为了计算机在开关、继电器或其他执行器启动时监测其动反馈是为了计算机在开关、继电器或其他执行器启动时监测其动作。执行器状态的改变会导致一个在计算机的电压感应电路中的作。执行器状态的改变会导致一个在计算机的电压感应电路中的可预测的变化。如果没有收到正确的反馈信号，则计算机可能设可预测的变化。如果没有收到正确的反馈信号，则计算机可能设置一个故障码。置一个故障码。上一页返回本讲稿第三十页，共九十三页课题课题1.3 执行器执行器执行器是由车身计算机控制，具体执行某项控制功能的装置，包执行器是由车身计算机控制，具体执行某项控制功能的装置，包括继电器、电磁阀和电动机。随着控制功能的增加，执行器也相括继电器、电磁阀和电动机。随着控制功能的增加，执行器也相应增加。车身计算机一般是通过控制执行器电磁线圈的搭铁回路应增加。车身计算机一般是通过控制执行器电磁线圈的搭铁回路来控制执行器的。来控制执行器的。下一页返回本讲稿第三十一页，共九十三页课题课题1.3 执行器执行器一、继电器一、继电器 继电器是一个以小电流控制大电流工作的元件。如继电器是一个以小电流控制大电流工作的元件。如图图1-17所示，通所示，通常计算机通过控制继电器线圈接地常计算机通过控制继电器线圈接地(小电流小电流)来控制继电器触点的动作来控制继电器触点的动作(大电流大电流)，从而保护了计算机。如，从而保护了计算机。如图图1-18所示门锁电动机的控制实例，所示门锁电动机的控制实例，电动门锁的电动机运行时需要一个大电流，为了避免计算机直接控制电电动门锁的电动机运行时需要一个大电流，为了避免计算机直接控制电动机，设计解锁继电器，当计算机控制继电器通电时，从蓄电池电动机动机，设计解锁继电器，当计算机控制继电器通电时，从蓄电池电动机的大电流电路被接通，电动机动作。的大电流电路被接通，电动机动作。上一页下一页返回本讲稿第三十二页，共九十三页课题课题1.3 执行器执行器二、电磁阀二、电磁阀 电磁阀是汽车上常见的一种执行器，计算机能通过电磁阀来控制电磁阀是汽车上常见的一种执行器，计算机能通过电磁阀来控制车门的动作，控制元件的真空、空调系统风门的移动等。电磁阀的车门的动作，控制元件的真空、空调系统风门的移动等。电磁阀的控制通常由计算机经过输出驭动器控制接地来提供。控制通常由计算机经过输出驭动器控制接地来提供。上一页下一页返回本讲稿第三十三页，共九十三页课题课题1.3 执行器执行器三、电动机三、电动机 汽车自动控制用电动机有步进电动机和伺服电动机两类。许多系统采用步汽车自动控制用电动机有步进电动机和伺服电动机两类。许多系统采用步进电动机来精确控制被控设备的运动置。如进电动机来精确控制被控设备的运动置。如图图1-19所示，步进电动机由所示，步进电动机由2相、相、4相或更多励磁绕组的永磁铁电枢组成，通过把电压脉冲施加到电相或更多励磁绕组的永磁铁电枢组成，通过把电压脉冲施加到电动机的电枢绕组，电枢会转动一个指定的度数。当相同的电压脉冲被反动机的电枢绕组，电枢会转动一个指定的度数。当相同的电压脉冲被反向施加在绕组上时，电枢会在相反方向旋转相同的度数。向施加在绕组上时，电枢会在相反方向旋转相同的度数。上一页下一页返回本讲稿第三十四页，共九十三页课题课题1.3 执行器执行器有些控制系统常使用永磁式伺服电动机，如有些控制系统常使用永磁式伺服电动机，如图图1-20所示，它具有所示，它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能。在信号到来之前，转子静一种服从控制信号的要求而动作的职能。在信号到来之前，转子静止不动止不动;信号到来之后，转子立即转动信号到来之后，转子立即转动;信号消失时，转子能及时自行信号消失时，转子能及时自行停转。伺服电动机可以把电信号变换轴上的转角或转速，施加在电枢绕停转。伺服电动机可以把电信号变换轴上的转角或转速，施加在电枢绕组上的电压的极性决定了电动机旋转的方向。组上的电压的极性决定了电动机旋转的方向。上一页返回本讲稿第三十五页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础一、电子维护注意事项一、电子维护注意事项1.维护注意事项维护注意事项 技术员在维修车身计算机系统之前，必须采取一些预防措施。任技术员在维修车身计算机系统之前，必须采取一些预防措施。任何系统电路的过载将会导致对何系统电路的过载将会导致对BCM的破坏。遵循以下的维护注意的破坏。遵循以下的维护注意事项以防止事项以防止BCM和电路损坏。和电路损坏。(1)不要轻易地将系统电路直接接地或连到电源上不要轻易地将系统电路直接接地或连到电源上;(2)只使用高阻抗万用表只使用高阻抗万用表(io M或更大或更大)来检测电路来检测电路;下一页返回本讲稿第三十六页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础(3)在接通或断开在接通或断开BCM的电气连接之前，确保点火开关是断开的的电气连接之前，确保点火开关是断开的;(4)在接通或断开传感器或执行器的电气连接之前，要断开点火在接通或断开传感器或执行器的电气连接之前，要断开点火开关开关;(5)在断开或连接蓄电池接线柱，在拔出或更换熔断器时，要断开在断开或连接蓄电池接线柱，在拔出或更换熔断器时，要断开点开关点开关;(6)穿戴静电放电带，使身体接地，以避免产生静电放电而损坏电子穿戴静电放电带，使身体接地，以避免产生静电放电而损坏电子元件。元件。上一页下一页返回本讲稿第三十七页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础2.静电放电静电放电 有些制造了家采用一个代码或符号标示元件和电路，用以警告技术员这些有些制造了家采用一个代码或符号标示元件和电路，用以警告技术员这些元件对静电敏感元件对静电敏感(图图1-21)。静电可能导致元件失效。静电可能导致元件失效。对于那些对静电敏感的部件，应遵循以下的操作指南，以防止对于那些对静电敏感的部件，应遵循以下的操作指南，以防止身体静电损坏电子部件。身体静电损坏电子部件。上一页下一页返回本讲稿第三十八页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础(1)保持部件良好接地保持部件良好接地;(2)避免接触该部件的电气接线柱避免接触该部件的电气接线柱;(3)在使用电压表时，首先连接负极表笔在使用电压表时，首先连接负极表笔;(4)把部件从包装中拆卸前，要穿戴静电放电带，使身体接地把部件从包装中拆卸前，要穿戴静电放电带，使身体接地(5)当更换当更换PROM时，要穿戴静电放电带，使身体接地。时，要穿戴静电放电带，使身体接地。上一页下一页返回本讲稿第三十九页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础3.静电干扰静电干扰 静电干扰或射频干扰可能引起车身计算机故障。汽车的高压线、点火线圈静电干扰或射频干扰可能引起车身计算机故障。汽车的高压线、点火线圈和电动机都会产生无线电波干扰。在一定的条件下，射频干扰会触发传感器和电动机都会产生无线电波干扰。在一定的条件下，射频干扰会触发传感器或执行器，因此可能引起系统间歇性故障。或执行器，因此可能引起系统间歇性故障。BCM良好的接地，会使良好的接地，会使BCM免于静电干扰或射频干扰。有些免于静电干扰或射频干扰。有些BCM的接地点多达的接地点多达5个。在检查个。在检查BCM之前，要核实之前，要核实BCM的接地是否的接地是否良好。良好。上一页下一页返回本讲稿第四十页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础二、故障码二、故障码 大部分大部分BCM都具有故障自诊断功能，并将故障码存储在内存中。故都具有故障自诊断功能，并将故障码存储在内存中。故障码可以通过故障诊断仪调取，在早期系统中，也可以通过故障灯或障码可以通过故障诊断仪调取，在早期系统中，也可以通过故障灯或LED显示故障码。显示故障码。不同车型调取故障码的方法差别很大，技术员必须根据维修手册中不同车型调取故障码的方法差别很大，技术员必须根据维修手册中的步骤进行操作。的步骤进行操作。上一页下一页返回本讲稿第四十一页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础故障码通常不会指明故障元件，只指明系统的电路工作不正常。故障码通常不会指明故障元件，只指明系统的电路工作不正常。例如，显示为例如，显示为F11的代码，指出空调高压侧温度传感问题，并不表明传的代码，指出空调高压侧温度传感问题，并不表明传感器一定是坏的感器一定是坏的;只是表明在那个电路中有故障，包括接线、连接、只是表明在那个电路中有故障，包括接线、连接、传感器和传感器和BCM。为了确定故障点，要遵循维修手册中的故障诊断步骤进行。为了确定故障点，要遵循维修手册中的故障诊断步骤进行检测。检测。上一页下一页返回本讲稿第四十二页，共九十三页课题课题1.4 车身计算机系统的诊断基础车身计算机系统的诊断基础有些有些BCM会把故障码存储在内存中直到被消除，或超过一定的发动机启动会把故障码存储在内存中直到被消除，或超过一定的发动机启动次数后故障不再出现而自动消除。有些计算机会显示两套故障码。第一套故次数后故障不再出现而自动消除。有些计算机会显示两套故障码。第一套故障码是存储在内存中的所有代码，包括硬码和间歇码。第二套显示的代码只障码是存储在内存中的所有代码，包括硬码和间歇码。第二套显示的代码只有硬码，硬码是有硬码，硬码是BCM最近一次检测电路时检测到的故障。在第一套中显最近一次检测电路时检测到的故障。在第一套中显示，但没有显示在第二套中的代码是间歇码。间歇码是那些在过去曾发示，但没有显示在第二套中的代码是间歇码。间歇码是那些在过去曾发生，但没有在最近一次生，但没有在最近一次BCM电路检测期间出现的故障码。电路检测期间出现的故障码。很多间歇码都是由电气连接不良引起的，诊断应该从肉眼检测开始。即使是很多间歇码都是由电气连接不良引起的，诊断应该从肉眼检测开始。即使是硬码，在进行任何测试之前，也要用肉眼检测该电路。硬码，在进行任何测试之前，也要用肉眼检测该电路。上一页下一页返回本讲稿第四十三页，共九十三页课题课题1.4 车身计