模块一-汽车电控技术概述.ppt

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1、汽车电控系统汽车电控系统教材：汽车电控系统原理与检测技术教材：汽车电控系统原理与检测技术学时：学时：44（含实验课（含实验课6学时）学时）第一章第一章 汽车电子技术概述汽车电子技术概述o第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o概述概述 现现代代汽汽车车技技术术是是现现代代高高科科技技迅迅速速发发展展的的集集中中体体现现，它它实实际际是是机机械械、电电子子、计计算算机机、控控制制工工程程、材材料料工工

2、程程、生生物物工工程程和和信信息息技技术术等等多多学学科科技技术术交交叉叉的的产产物物。随随着着电电子子技技术术、计计算算机机技技术术和和控控制制技技术术的的发发展展和和人人们们对对汽汽车车的的要要求求日日益益提提高高，现现代代汽汽车车正正在在向向电电子子化化、智智能能化化方方向向发发展展。目目前前汽汽车车上上、特特别别是是轿轿车车上上的的电电子子控控制制部部件件越越来来越越多多，基基本本上上占占汽汽车车总总成成本本的的1/3还还多多。现现代代汽汽车车实实际际上上已已经经成为以计算机为控制核心的计算机控制系统。成为以计算机为控制核心的计算机控制系统。汽车电子技术发展简史汽车电子技术发展简史o汽

3、车电子技术发展始于汽车电子技术发展始于20世纪世纪50年代，分为三个阶段：年代，分为三个阶段：o第第一一阶阶段段，从从20世世纪纪50年年代代中中期期到到70年年代代中中期期，主主要要是是为为了了改改善善部部分分性性能能而而对对汽汽车车产产品品进进行行的的技技术术改改造造，如在车上装了晶体管收音机。如在车上装了晶体管收音机。o第第二二阶阶段段，从从20世世纪纪70年年代代末末期期到到90年年代代中中期期，为为解解决决安安全全、污污染染、和和节节能能三三大大问问题题，研研制制出出电电控控汽汽油油喷喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统。射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统。o第第三三

4、阶阶段段，20世世纪纪90年年代代中中期期以以后后，电电子子技技术术广广泛泛的的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。o第第一一阶阶段段：侧侧重重于于开开发发单单独独性性的的电电子子零零部部件件，从从而而改改善善单单个个机机械械部部件件的的性性能能。如如整整流流器器、调调节节器器、晶晶体体管管无无触触点点点点火火系系统统、电电子子时时钟钟等等。设设计计上上是是局局部部的的，没没有有系系统统的观念。的观念。o第第二二阶阶段段：侧侧重重于于一一些些独独立立的的控控制制系系统统，如如发发动动机机控控制制系系统统、ABS控控制制系系统统、安安全全气气囊

5、囊、巡巡航航控控制制系系统统等等。该该阶阶段段是是汽汽车车电电子子化化快快速速发发展展的的时时期期，各各个个单单独独系系统统的的控制技术逐渐成熟。控制技术逐渐成熟。o第第三三阶阶段段：汽汽车车电电子子系系统统的的设设计计更更加加从从整整体体的的角角度度来来考考虑虑，开开始始广广泛泛应应用用计计算算机机网网络络技技术术与与信信息息技技术术，使使汽汽车车更更加加自自动动化化、智智能能化化，并并向向汽汽车车与与社社会会环环境境的的联联结结方方向向转移。转移。第一章第一章 汽车电子技术概述汽车电子技术概述o第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o第二节第二节 汽车电子技术的应用现状

6、汽车电子技术的应用现状o第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o目前汽车上采用的电子技术可分成四类：发目前汽车上采用的电子技术可分成四类：发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统及信息与通讯系统。统及信息与通讯系统。一、发动机控制系统一、发动机控制系统o（1）电子点火系统；）电子点火系统；o（2）电控汽油喷射系统；）电控汽油喷射系统；o（3）怠速控制；）怠速控制；o（4）进气控制；）进气控制；o（5）排放控制；）排放控制；o（6）其它控制；）其它控制；二、底盘控制系统二、底盘控

7、制系统o（1）电子自动控制变速器；）电子自动控制变速器；o（2）电控悬架；）电控悬架；o（3）驱动防滑控制系统；）驱动防滑控制系统；o（4）巡航控制系统；）巡航控制系统；o（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o（1）安全气囊系统；）安全气囊系统；o（2）自动防抱死系统；）自动防抱死系统；o（3）安全带控制；）安全带控制；o（4）雷达防撞装置；）雷达防撞装置；o（5）防盗装置；）防盗装置；o（6）自动空调系统；）自动空调系统；o（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o（1）电子仪表；）电子仪表；o（2）全球

8、定位系统；）全球定位系统；o（3）导航系统；）导航系统；第一章第一章 汽车电子技术概述汽车电子技术概述o第一节第一节 汽车电子技术的发展概况汽车电子技术的发展概况o第二节第二节 汽车电子技术的应用现状汽车电子技术的应用现状o第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势第三节第三节 汽车电子技术的发展趋势汽车电子技术的发展趋势o20世世纪纪90年年代代，汽汽车车电电子子技技术术进进入入了了其其发发展展的的第第三三个个阶阶段段，这这是是对对汽汽车车工工业业的的发发展展最最有有价价值值，最最有有贡贡献献的的阶阶段段，也也是是优优化化“人人-汽汽车车-环环境境”的的整整体体关关系系最最为

9、为重重要要的的阶阶段段。在在这这个个阶阶段段，由由于于计计算算机机技技术术、控控制制技技术术、信信息息技技术术、新新材材料料、新新工工艺艺的的不不断断进进步步，汽汽车车电电子子技技术术的的发发展主要表现在以下方面。展主要表现在以下方面。一、传感器智能化一、传感器智能化o由于汽车电子控制系统的多样化，使其需要的传感器种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、高可靠类和数量不断增加。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。性和低成本的传感器是十分必要的。o未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和处未来的智能化集成传感器，

10、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，同时还能自理的信号，而且还能对信号作放大和处理，同时还能自动进行校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，以动进行校正，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。即使在特别严酷的使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。用条件下仍能保持较高的精度。o它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而避免受机械它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而避免受机械特性的影响。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o自自从从1976年年美美国国通通用用汽汽车车公公司司

11、成成功功的的把把微微处处理理器器应应用用于于汽汽车车发发动动机机控控制制系系统统后后，世世界界汽汽车车工工业业的的微微处处理理器用量激增：器用量激增：o微微处处理理器器已已经经广广泛泛地地应应用用于于安安全全、环环保保、发发动动机机、传传动系、速度控制和故障诊断中。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o除除了了经经典典的的PID控控制制方方法法外外，随随着着控控制制技技术术的的不不断断发发展展，一一些些新新的的控控制制方方法法将将更更多多地地应应用用于于汽汽车

12、车的的控控制制系系统统之之中中。如如最最优优控控制制理理论论在在汽汽车车悬悬架架系系统统中中的的应应用用、滑滑膜膜控控制制在在ABS控控制制中中的的应应用用、模模糊糊控控制制在在自自动动变变速速器器中中的的应应用用及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。o相相信信随随着着这这些些所所有有控控制制方方法法在在汽汽车车上上的的成成功功应应用用，将将极极大大改改善善汽汽车车控控制制系系统统的的质质量量和和精精度度，提提高高汽汽车车的的使使用用性性能。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o汽汽车车技技术术高高度度发发展展，汽汽车车电电

13、器器的的容容量量大大幅幅度度增增长长。由由于于车车上上自自动动控控制制所所必必需需的的微微型型电电机机数数目目会会不不断断增增加加，导导致致汽汽车车功功能能越越来来越越多多，消消耗耗的的电电能能就就会会越越大大。因因此此有有人人建建议将目前汽车上采用的议将目前汽车上采用的12V电源改为电源改为42V。o采采用用14/42V双双电电压压方方案案：将将汽汽车车电电器器与与电电控控装装置置根根据据耗耗电电大大小小分分为为两两组组，中中小小功功率率为为一一组组，用用14V电电压压供供电电，较较大大功功率率电电器器装装置置采采用用42V电电压压供供电电，这这些些装装置置平平均均功功率率分分别别在在400

14、-1000W范范围围内内，峰峰值值功功率率可可高达高达500-5000W。o14/42V双双电电压压变变换换过过程程如如下下：交交流流发发电电机机输输出出42V高高电电压压，借借助助一一个个DC/DC变变换换器器（直直流流变变换换器器），由由42V变变换换14V。在在这这个个系系统统中中，DC/DC变变换换器器将将供供电电系系统统分分隔隔为为两两个个具具有有不不同同电电压压等等级级的的供供电电系系统统，除除降降压外，还对整个电气系统的电能分配管理起到重要作用。压外，还对整个电气系统的电能分配管理起到重要作用。o14/42V双双电电路路供供电电系系统统也也有有缺缺点点：增增加加车车辆辆附附加加承

15、承载；占用更大的空间及造价；产生电磁干扰等。载；占用更大的空间及造价；产生电磁干扰等。五、数据总线技术的应用五、数据总线技术的应用o所所谓谓数数据据总总线线，就就是是指指在在一一条条数数据据线线上上传传递递的的信信息息可可以以被被多多个个系系统统共共享享，从从而而最最大大限限度度的的提提高高整整体体系系统统的的效效率率，充充分分利利用用有有效效的的资资源源。将将过过去去一一线线一一用用的的专专线线制制改改为为一一线线多多用用制制，大大大大减减少少了了车车上上电电线线的的数数目目，缩缩小小线线束束的的直直径。径。o目目前前，在在汽汽车车上上已已经经开开始始越越来来越越多多的的使使用用CAN数数据

16、据总总线线。在在现现代代轿轿车车的的设设计计中中，CAN已已成成为为必必须须采采用用的的装装置。置。o目目前前汽汽车车上上的的网网络络连连接接方方式式主主要要采采用用2条条CAN，一一条条用用于于驱驱动动系系统统的的高高速速CAN，速速率率达达到到500kbit/s，另另一一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。o目目前前，驱驱动动系系统统CAN和和车车身身系系统统CAN这这两两条条独独立立的的总总线线之之间间没没有有关关系系。工工程程师师将将逐逐步步克克服服技技术术障障碍碍，设设置置“网网关关”，在在各各个个CAN之之间间搭搭桥桥实实现现实实现现资

17、资源源共共享享，将将各各个个数数据据总总线线的的信信息息反反馈馈到到仪仪表表板板总总成成上上的的显显示示屏屏上上。驾驾车车者者只只要要看看着着仪仪表表板板，就就可可以以知知道道各各个个电电控控装装置置是是否否正常工作了。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o汽汽车车电电子子技技术术的的进进步步，已已使使各各系系统统控控制制走走向向集集中中，形形成成整整车车控控制制系系统统。这这一一系系统统除除了了中中心心电电脑脑外外，甚甚至至包包括括多多达达23个个微微处处理理器器以以及及大大量量传传感感器器和和执执行行部部件件，组组成成一一个个庞庞大大而而复复杂杂

18、的的信信息息交交换换与与控控制制系系统统，车车用用计计算算机机的的容容量量要要求求已已与与现现代代PC机机不不相相上上下下，计计算算速速度度则则要要求求更更高高。由由于于汽汽车车用用计计算算机机控控制制系系统统的的数数量量日日益益增增多多，采采用用高高速速数数据据传传输输网网络络日日益益显显得得必必要要。光光导导纤纤维维可可为为此此传传输输网网络络提提供供传传输输介介质质，以以解解决决电电子子控控制制系系统统防防电电磁磁干干扰扰的的问问题题。随随着着光光导导纤纤维维的的成成本本不不断断降降低低，它它的的应应用用也也将将降降低低汽汽车车各有关方面的成本。各有关方面的成本。七、网络汽车即将出现七、

19、网络汽车即将出现o随随着着以以计计算算机机技技术术、卫卫星星定定位位和和网网络络技技术术为为基基础础的的汽汽车车信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。o网网络络汽汽车车不不仅仅仅仅是是一一种种交交通通工工具具，而而且且能能成成为为办办公公、通通讯讯、娱娱乐乐的的场场所所。它它综综合合现现有有的的硬硬件件与与软软件件技技术术，包包括括卫卫星星全全球球定定位位（GPS）、无无线线通通信信、网网络络访访问问、语语音音识识别别、平平面面显显示示、夜夜视视技技术术、人人工工神神经经网网络络等等技技术术。主主要要的的新新功功能能有有远远程程诊诊断断与与车车

20、辆辆控控制制功功能能、移移动动办办公公功功能能、汽车网址功能、道路导航功能等。汽车网址功能、道路导航功能等。o有有专专家家认认为为，随随着着信信息息技技术术的的发发展展，计计算算机机及及通通讯讯技技术术与与汽汽车车的的逐逐步步结结合合，将将给给汽汽车车业业带带来来新新一一轮轮的的技技术术革革命命，今天，这种技术革命已经开始一步步地展开。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o采采用用蓝蓝牙牙技技术术，可可以以通通过过嵌嵌入入在在电电子子装装置置上上的的一一个个写写有有程程序序的的微微电电子子芯芯片片，使使所所有有相相关关设设备备在在有有效效范范围围内内完完

21、成成相相互互交交换换信信息息、传传递递数数据据的的工工作作。它它省省去去了了那那些些将将移移动动电电话话、个个人人信信息息处处理理系系统统及及其其他他一一些些电电子子设设备备相相互互连连接接的电缆装置。的电缆装置。o蓝蓝牙牙技技术术出出现现不不久久，德德尔尔福福汽汽车车系系统统公公司司就就开开发发出出了了可可以以让让驾驾乘乘人人员员用用语语音音进进行行操操控控的的车车载载蓝蓝牙牙设设备备；摩摩托托罗罗拉拉公公司司还还专专门门为为汽汽车车生生产产商商推推出出了了一一种种蓝蓝牙牙汽汽车车工工具具包包。有有了了它它，用用户户操操控控手手持持蓝蓝牙牙设设备备，就就能能够够与与汽汽车车设设备备之之间间进

22、进行行无无线线联联系系，比比如如无无线线遥遥控控打打开开车车门门，与与车车内内车车辆辆检检测测系系统统 无无线线交交换换数数据据库库。采采用用蓝蓝牙牙设设备备的的车车载载装装置置将将使使人人们们很很容容易易在在车车内内通通过过英英特特网网下下载载音音乐乐、录录像像和和发发送电子邮件。送电子邮件。o蓝蓝牙牙技技术术的的广广泛泛应应用用会会彻彻底底改改变变人人们们对对互互联联网网的的认认识识。电电脑脑不不再再是是接接入入网网络络的的唯唯一一途途径径，信信息息网网络络将将走走向向包包括括汽汽车车在在内内的的各各方方面面。一一旦旦汽汽车车各各数数据据处处理理器器实实现现无无线线联联系系，车车上上任任何何装装置置都都可可以以实实现现数数字字化化，包包括括汽汽车车车车厢厢、座座椅椅、发发动动机机、底底盘盘、汽汽车车电电器器等等，从从而而使使汽汽车车真真正正实实现网络化与智慧化。现网络化与智慧化。