1、 汽車電子控制技術汽車電子控制技術汽車類專業應用型本科示范教材汽車類專業應用型本科示范教材機械工業出版社出版機械工業出版社出版 主編主編 于京諾于京諾第第1 1章章 緒論緒論 學習目標學習目標 了解汽車電子控制技術發展取決的因素。了解汽車電子控制技術發展取決的因素。 了解汽車電子控制技術的發展過程。了解汽車電子控制技術的發展過程。 了解汽車電子控制技術的應用及控制功能。了解汽車電子控制技術的應用及控制功能。 了解汽車電子控制技術的發展趨勢。了解汽車電子控制技術的發展趨勢。 掌握汽車電子控制系統的組成。掌握汽車電子控制系統的組成。第第1 1章章 緒論緒論 1.1 1.1 汽車電子控制技術的發展汽

2、車電子控制技術的發展 汽車電子控制技術的快速發展主要取決于以下三個因汽車電子控制技術的快速發展主要取決于以下三個因素：一是得益于晶體管技術、大規模集成電路技術、計算素：一是得益于晶體管技術、大規模集成電路技術、計算機技術和網絡技術的飛速發展，成本不斷降低，控制功能機技術和網絡技術的飛速發展，成本不斷降低，控制功能越來越強大，為汽車電子控制技術的發展提供良好的條件；越來越強大，為汽車電子控制技術的發展提供良好的條件；二是由于各國政府制定了越來越嚴格的法規，迫使汽車制二是由于各國政府制定了越來越嚴格的法規，迫使汽車制造商必須采用先進的電子控制技術，以滿足在燃油經濟性、造商必須采用先進的電子控制技術

3、，以滿足在燃油經濟性、安全性和排放性能方面的法規要求；三是用戶對汽車安全安全性和排放性能方面的法規要求；三是用戶對汽車安全性、舒適性、動力性、經濟性等越來越高的需求，促使汽性、舒適性、動力性、經濟性等越來越高的需求，促使汽車制造商更多地采用電子控制技術，增強其產品在市場上車制造商更多地采用電子控制技術，增強其產品在市場上的競爭能力。的競爭能力。 汽車電子控制技術的發展過程，大致可分為電子電路汽車電子控制技術的發展過程，大致可分為電子電路控制、微型計算機控制和車載局域網控制三個階段。控制、微型計算機控制和車載局域網控制三個階段。 第一階段（第一階段（1953195319751975年）：模擬電子

4、電路控制階段，年）：模擬電子電路控制階段，即采用分立電子元件或集成電路組成電子控制器進行控制。即采用分立電子元件或集成電路組成電子控制器進行控制。汽車電子設備主要采用分立電子元件組成電子控制器，從汽車電子設備主要采用分立電子元件組成電子控制器，從而揭開了汽車電子時代的序幕。而揭開了汽車電子時代的序幕。 第二階段（第二階段（1976197619991999年）：微型計算機控制階段，年）：微型計算機控制階段，即采用模擬計算機或數字計算機進行控制，控制技術向智即采用模擬計算機或數字計算機進行控制，控制技術向智能化方向發展。汽車電子設備普遍采用能化方向發展。汽車電子設備普遍采用8 8位、位、1616位

5、或位或3232位位字長的微處理器進行控制，主要開發研制專用的獨立控制字長的微處理器進行控制，主要開發研制專用的獨立控制系統和綜合控制系統。系統和綜合控制系統。 第三階段（第三階段（20002000年至今）：車載局域網控制階段，即年至今）：車載局域網控制階段，即采用車載局域網（采用車載局域網（LANLAN，Local Area NetworkLocal Area Network）對汽車電）對汽車電器與電子控制系統進行控制。國內外中高檔轎車目前都已器與電子控制系統進行控制。國內外中高檔轎車目前都已開始采用車載局域網技術。開始采用車載局域網技術。提示：提示：電子控制器網絡化的多路集中控制系統不僅是汽

6、電子控制器網絡化的多路集中控制系統不僅是汽車電器線束分布方式和電子控制系統控制技術的發展方車電器線束分布方式和電子控制系統控制技術的發展方向，而且也是火車、船舶、機器人、機械制造、醫療器向，而且也是火車、船舶、機器人、機械制造、醫療器械以及電力自動化等領域控制技術的發展方向。械以及電力自動化等領域控制技術的發展方向。1.2 汽車電子控制技術的應用汽車電子控制技術的應用圖圖1-1電電子子控控制制技技術術在在汽汽車車上上的的應應用用 1.3 汽車電子控制技術的發展趨勢汽車電子控制技術的發展趨勢 1 1控制系統集成化控制系統集成化 現代汽車越來越多地將單一控制系統集成為集中控制系現代汽車越來越多地將

7、單一控制系統集成為集中控制系統，控制系統集成可以使整個系統簡化，有利于對復雜系統統，控制系統集成可以使整個系統簡化，有利于對復雜系統多變量、多目標的綜合協調控制。但控制系統的集成需要運多變量、多目標的綜合協調控制。但控制系統的集成需要運算能力更強、速度更快的微處理器，因此微處理器也從算能力更強、速度更快的微處理器，因此微處理器也從8 8位、位、1616位、位、3232位發展至位發展至6464位。位。 2 2信息傳輸網絡化信息傳輸網絡化 由于汽車上電子裝置數量急劇增多，汽車電路越來越復由于汽車上電子裝置數量急劇增多，汽車電路越來越復雜，為了減少連接導線的數量，現代汽車廣泛采用車載網絡雜，為了減少

8、連接導線的數量，現代汽車廣泛采用車載網絡技術，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。利用網絡技術，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。利用網絡技術可以將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等技術可以將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等連接起來，從而構成汽車內部的控制器局域網，實現各系統連接起來，從而構成汽車內部的控制器局域網，實現各系統間的信息資源共享。這樣不僅簡化了布線，減少了電氣節點間的信息資源共享。這樣不僅簡化了布線，減少了電氣節點的數量和導線的用量，同時也增加了信息傳送的可靠性。的數量和導線的用量，同時也增加了信息傳送的可靠性。 1.3 汽車電子控制技術的發展趨勢汽車電子

9、控制技術的發展趨勢 3 3汽車和交通智能化汽車和交通智能化 智能汽車是一個集環境感知、規劃決策、多等級輔助智能汽車是一個集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，它集中運用了計算機、智駕駛等功能于一體的綜合系統，它集中運用了計算機、智能傳感器、信息融合、通信、人工智能及自動控制等技術，能傳感器、信息融合、通信、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。是典型的高新技術綜合體。 智能交通系統（智能交通系統（Intelligent Transportation Intelligent Transportation SystemSystem，ITSITS）是將先進的信息技術

10、、通信技術、傳感技）是將先進的信息技術、通信技術、傳感技術、控制技術以及計算機技術等有效地集成運用于整個交術、控制技術以及計算機技術等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的實時、準確、高效的綜合運通運輸管理體系，而建立起的實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統。智能交通技術與智能汽車技術的結合，就輸和管理系統。智能交通技術與智能汽車技術的結合，就可以實現汽車最佳行駛路線的自動選擇和汽車的自動駕駛。可以實現汽車最佳行駛路線的自動選擇和汽車的自動駕駛。汽車和交通智能化代表著未來汽車和未來交通的發展方向。汽車和交通智能化代表著未來汽車和未來交通的發展方向。1.3 汽車電子控制技術的發展趨勢汽

11、車電子控制技術的發展趨勢 4 4電控系統設計模塊化電控系統設計模塊化 所謂模塊化設計，是指為開發具有多種功能的不同產所謂模塊化設計，是指為開發具有多種功能的不同產品，不需要對每種產品實施單獨設計，而是精心設計出多品，不需要對每種產品實施單獨設計，而是精心設計出多種模塊，將其經過不同方式的組合來構成不同的產品，以種模塊，將其經過不同方式的組合來構成不同的產品，以解決產品品種、規格、制造周期和成本之間的矛盾。隨著解決產品品種、規格、制造周期和成本之間的矛盾。隨著汽車市場競爭的日趨激烈，為了滿足用戶個性化需求，汽汽車市場競爭的日趨激烈，為了滿足用戶個性化需求，汽車制造商需要推出更多的新車型，新車型的

12、開發周期越來車制造商需要推出更多的新車型，新車型的開發周期越來越短，采用電控系統模塊化設計技術，能夠縮短開發周期，越短，采用電控系統模塊化設計技術，能夠縮短開發周期，提高開發產品的質量，降低開發成本，有效提高汽車電子提高開發產品的質量，降低開發成本，有效提高汽車電子控制系統乃至汽車整車的可靠性。控制系統乃至汽車整車的可靠性。 1.4 汽車電子控制系統的組成汽車電子控制系統的組成 1.4.1 1.4.1 汽車電控系統的基本組成汽車電控系統的基本組成 汽車上每一個電子控制系統都是由傳感器與開關裝置、汽車上每一個電子控制系統都是由傳感器與開關裝置、電控單元和執行器（執行元件）三部分組成，這三部分通電

13、控單元和執行器（執行元件）三部分組成，這三部分通過導線進行連接，就組成了一個電控系統。過導線進行連接，就組成了一個電控系統。 1 1傳感器傳感器 （1 1）流量傳感器）流量傳感器 檢測被測氣體和液體等流體的流量，檢測被測氣體和液體等流體的流量，例如用于發動機電控燃油噴射系統的空氣流量傳感器；用例如用于發動機電控燃油噴射系統的空氣流量傳感器；用于自動空調系統的制冷劑流量傳感器等。于自動空調系統的制冷劑流量傳感器等。 （2 2）位置傳感器）位置傳感器 檢測被測回轉物體的轉角或移動物檢測被測回轉物體的轉角或移動物體的位移，例如用于發動機電控燃油噴射和微機控制點火體的位移，例如用于發動機電控燃油噴射和

14、微機控制點火系統的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置系統的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器；用于電子穩定程序的轉向盤轉角傳感器；用于電傳感器；用于電子穩定程序的轉向盤轉角傳感器；用于電子控制懸架系統的車身高度傳感器；用于廢氣再循環系統子控制懸架系統的車身高度傳感器；用于廢氣再循環系統的的EGREGR閥位置傳感器等。閥位置傳感器等。 （3 3）壓力傳感器）壓力傳感器 檢測被測介質壓力，例如用于發動檢測被測介質壓力，例如用于發動機電控燃油噴射系統的進氣歧管壓力傳感器、大氣壓力傳機電控燃油噴射系統的進氣歧管壓力傳感器、大氣壓力傳感器、排氣壓力傳感器；用于驅動防滑轉系統中的

15、油壓傳感器、排氣壓力傳感器；用于驅動防滑轉系統中的油壓傳感器等。感器等。 （4 4）溫度傳感器）溫度傳感器 檢測被測介質溫度，例如用于發動檢測被測介質溫度，例如用于發動機電控燃油噴射和微機控制點火系統的發動機冷卻液溫度機電控燃油噴射和微機控制點火系統的發動機冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器、燃油溫度傳傳感器、進氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器、燃油溫度傳感器；用于自動空調控制系統采用的車內溫度傳感器等。感器；用于自動空調控制系統采用的車內溫度傳感器等。 （5 5）濃度傳感器）濃度傳感器 檢測被測介質濃度，例如用于發動檢測被測介質濃度，例如用于發動機電控燃油噴射系統的氧傳感器；用于安

16、全控制系統的酒機電控燃油噴射系統的氧傳感器；用于安全控制系統的酒精濃度傳感器等。精濃度傳感器等。 （6 6）速度傳感器）速度傳感器 檢測被測轉動物體的轉速或移動物檢測被測轉動物體的轉速或移動物體的速度，例如用于發動機電控燃油噴射和微機控制點火體的速度，例如用于發動機電控燃油噴射和微機控制點火系統的發動機轉速傳感器；用于防抱死制動系統的車輪速系統的發動機轉速傳感器；用于防抱死制動系統的車輪速度傳感器、用于電控自動變速器的車速傳感器等。度傳感器、用于電控自動變速器的車速傳感器等。 （7 7）加速度傳感器）加速度傳感器 檢測被測物體的加速度，例如用檢測被測物體的加速度，例如用于電子穩定程序的汽車縱向

17、和橫向加速度傳感器；用于電于電子穩定程序的汽車縱向和橫向加速度傳感器；用于電控懸架系統的車身垂直加速度傳感器等。控懸架系統的車身垂直加速度傳感器等。 2 2電控單元（電控單元（ECUECU） 汽車電子控制單元簡稱電控單元，又稱為汽汽車電子控制單元簡稱電控單元，又稱為汽車電子控制器或汽車電子控制組件，俗稱車電子控制器或汽車電子控制組件，俗稱“汽車汽車電腦電腦”。 電控單元是以單片機為核心所組成的電子控電控單元是以單片機為核心所組成的電子控制裝置，具有強大的數學運算、邏輯判斷、數據制裝置，具有強大的數學運算、邏輯判斷、數據處理與數據管理等功能。處理與數據管理等功能。 電控單元是汽車電子控制系統的控

18、制中心，電控單元是汽車電子控制系統的控制中心，其主要功用是分析、處理傳感器采集的各種信息，其主要功用是分析、處理傳感器采集的各種信息，并向受控裝置（即執行器或執行元件）發出控制并向受控裝置（即執行器或執行元件）發出控制指令。指令。 3 3執行器執行器 執行器又稱為執行元件，是電子控制系統的執行機構。執行器又稱為執行元件，是電子控制系統的執行機構。執行器的功用是接受電控單元（執行器的功用是接受電控單元（ECUECU）發出的指令，完成）發出的指令，完成具體的執行動作。汽車電控系統的執行器通常是電動機、具體的執行動作。汽車電控系統的執行器通常是電動機、電磁閥等。汽車電控系統不同，采用執行器的數量和種類電磁閥等。汽車電控系統不同，采用執行器的數量和種類也不相同。也不相同。 發動機電控燃油噴射系統的執行器有電動燃油泵和電發動機電控燃油噴射系統的執行器有電動燃油泵和電磁噴油器；發動機怠速控制系統的執行器是怠速控制閥；磁噴油器；