第1章目录 第1章绪论 1.1汽车电子技术现状与发展 1.2现代汽车电子技术应用概况 1.2.1发动机电子控制系统 1.2.2底盘电子控制系统 1.2.3车身电子控制系统 2233468 1.2.4信息通讯系统 1.3汽车电子技术应用的发展趋势 小结 题
1 第 1 章目录 第 1 章 绪 论 ........................................................................................................................................................ 2 1．1 汽车电子技术现状与发展....................................................................................................................... 2 1．2 现代汽车电子技术应用概况 ................................................................................................................. 3 1.2.1 发动机电子控制系统 ......................................................................................................................... 3 1.2.2 底盘电子控制系统 ............................................................................................................................. 4 1.2.3 车身电子控制系统 ............................................................................................................................. 6 1.2.4 信息通讯系统 ..................................................................................................................................... 8 1．3 汽车电子技术应用的发展趋势 ............................................................................................................. 8 小结 .................................................................................................................................................................... 9 习题 .................................................................................................................................................................. 10
第1章绪论 ☆知识点 1.汽车电子技术现状与发展 2.汽车电子技术的组成和: 3.汽车电子技术应用发展趋势 要求 掌握 1.发动机、底盘、车身电子控制系统组成 2.信息通讯系统的组成 了解 汽车电子技术现状与发展 2.汽车电子技术应用发展趋势 汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展,在 现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛,汽车电子化的程度越来越高。特别是近年来,随着电子 技术、计算机技术和信息技术的应用,汽车电子控制技术得到了迅猛的发展,尤其在控制精度、控 制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平 的重要标志。 1.1汽车电子技术现状与发展 20世纪50年代,人们开始在汽车上安装电子管收音机,这是电子技术在汽车上应用的雏形。 1959年晶体管收音机问世后,很快在汽车上得到了应用。60年代,汽车上应用了硅整流交流发电机 和晶体管调节器,到60年代中期,汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。但更多地 应用电子技术则是在70年代以后,主要是为解决汽车安全、污染和节油3大问题。进入70年代后 期,电子工业有了长足的进步,特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了 巨大发展,微机在汽车上的应用,给汽车工业带来了划时代的变革 20世纪90年代,汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段,这是对汽车工业的发展最有价值 最有贡献的阶段,超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化,为汽车上的集中控制提供了基础 目前汽车电子技术已发展到第四代,即包括电子技术(含微机技术)、优化控制技术、传感器技术 网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段
2 第 1 章 绪 论 ☆ 知识点 1.汽车电子技术现状与发展； 2.汽车电子技术的组成和； 3.汽车电子技术应用发展趋势。 ★ 要求 掌握 1. 发动机、底盘、车身电子控制系统组成； 2. 信息通讯系统的组成。 了解 1. 汽车电子技术现状与发展； 2. 汽车电子技术应用发展趋势。 汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展，在 现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度越来越高。特别是近年来，随着电子 技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子控制技术得到了迅猛的发展，尤其在控制精度、控 制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平 的重要标志。 1．1 汽车电子技术现状与发展 20 世纪 50 年代，人们开始在汽车上安装电子管收音机，这是电子技术在汽车上应用的雏形。 1959 年晶体管收音机问世后，很快在汽车上得到了应用。60 年代，汽车上应用了硅整流交流发电机 和晶体管调节器，到 60 年代中期，汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。但更多地 应用电子技术则是在 70 年代以后，主要是为解决汽车安全、污染和节油 3 大问题。进入 70 年代后 期，电子工业有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了 巨大发展，微机在汽车上的应用，给汽车工业带来了划时代的变革。 20 世纪 90 年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、 最有贡献的阶段，超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为汽车上的集中控制提供了基础。 目前汽车电子技术已发展到第四代，即包括电子技术（含微机技术）、优化控制技术、传感器技术、 网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段
汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容:硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等; 软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、 监控、自诊断系统等程序 微机是整个系统的核心,负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干 扰及耐振的汽车专用微机为主,其速度和精度要求不像计算用微机高,但抗干扰性能较强,能适应 汽车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制(即一个微机控制一个项目,如控制点火)向集中 控制发展,而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡 汽车电子控制系统基本由传感器、电子控制器(ECU)、执行器和控制程序软件等部分组成,与 车上的机械系统配合使用(通常与动力系统、底盘系统和车身系统中的子系统融合),并利用电缆或 无线电波互相传输讯息,即所谓的“机电整合”,如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制系统、防滑 控制系统、电子控制悬架系统、电子控制自动变速器、电子助力转向、电子控制四轮驱动技术、电 子稳定程序等。汽车电子控制系统大体可分为四个部分:发动机电子控制系统,底盘电子控制系统 车身电子控制系统,信息通讯系统。其中,前两种系统与汽车的行驶性能有直接关系。 1.2现代汽车电子技术应用概况 1.2.1发动机电子控制系统 发动机电子控制系统(EECS)是通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进 行电子控制,使发动机在最佳工况状态下工作,以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放 的目的 1.电控点火装置(FSA) 电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机 参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,可使发动机在不同转速和进气量等条件下,保证 在最佳点火提前角下工作,使发动机输出最大的功率和转矩,降低油耗和排放,节约燃料,减少空 气污染 2.电控燃油喷射(EFI) 电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工 作时,该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数,按预先编 制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断,适时调整供
3 汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容：硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等； 软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、 监控、自诊断系统等程序。 微机是整个系统的核心，负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干 扰及耐振的汽车专用微机为主，其速度和精度要求不像计算用微机高，但抗干扰性能较强，能适应 汽车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制（即一个微机控制一个项目，如控制点火）向集中 控制发展，而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。 汽车电子控制系统基本由传感器、电子控制器（ECU）、执行器和控制程序软件等部分组成，与 车上的机械系统配合使用（通常与动力系统、底盘系统和车身系统中的子系统融合），并利用电缆或 无线电波互相传输讯息，即所谓的“机电整合”，如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制系统、防滑 控制系统、电子控制悬架系统、电子控制自动变速器、电子助力转向、电子控制四轮驱动技术、电 子稳定程序等。汽车电子控制系统大体可分为四个部分：发动机电子控制系统，底盘电子控制系统， 车身电子控制系统，信息通讯系统。其中，前两种系统与汽车的行驶性能有直接关系。 1．2 现代汽车电子技术应用概况 1.2.1 发动机电子控制系统 发动机电子控制系统（EECS）是通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进 行电子控制，使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放 的目的。 1．电控点火装置（ESA） 电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机 参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，可使发动机在不同转速和进气量等条件下，保证 在最佳点火提前角下工作，使发动机输出最大的功率和转矩，降低油耗和排放，节约燃料，减少空 气污染。 2．电控燃油喷射（EFI） 电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工 作时，该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编 制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断，适时调整供
油量,保证发动机始终在最佳状态下工作,使其在输出一定功率的条件下,发动机的综合性能得到 提高 3.废气再循环控制(EGR) 废气再循环控制系统是目前用于降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。其主要执行元件是数 控式EGR阀,作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。ECU根据发动机的工况 适时地调节参与再循环废气的循环率,发动机在中等负荷下运转时,EGR阀开启,将一部分排气引 入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧,从而实现再循环,并对送入进气系统的排气进行最佳的 控制,从而抑制有害气体氧化氮的生成,降低其在废气中的排出量 4.怠速控制(ISC) 怠速控制系统是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的。主要执行元件是怠速 控制阀(ISC)。ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较, 根据比较得出的差值,确定相当于目标转速的控制量,去驱动控制空气量的执行机构,使怠速转速 保持在最佳状态附近 除以上控制装置外,发动机部分利用电子技术的还有:节气门正时、二次空气喷射、发动机増 压、油汽蒸发、烧室的容积、压缩比等方面,并已在部分车型上得到了应用。 1.2.2底盘电子控制系统 底盘综合控制系统包括电控自动变速器(ECAT)、防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统 (ASR)、电子转向助力系统(EPS)、电控四轮驱动技术(4WD)、电子稳定程序(ESP)、自适应 悬挂系统(ASS)、巡行控制系统(CCS)等。 1.电控自动变速器(ECAT) 般来说,汽车驱动轮所需的转速和转矩,与发动机所能提供的转速和转矩有较大差别,因而 需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比,将发动机的动力传至驱动轮,以便能够适应 外界负载与道路条件变化的需要。此外,停车、倒车等也靠传动系统来实现,适时地协调发动机与 传动系统的工作状况,充分地发挥动力传动系统的潜力,使其达到最佳的匹配,这是变速控制系统 的根本任务。ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种 参数,经计算、判断后自动地改变变速杄的位置,按照换档特性精确地控制变速比,从而实现变速 器换挡的最佳控制,得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、低油耗、换档舒适性
4 油量，保证发动机始终在最佳状态下工作，使其在输出一定功率的条件下，发动机的综合性能得到 提高。 3．废气再循环控制（EGR） 废气再循环控制系统是目前用于降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。其主要执行元件是数 控式 EGR 阀，作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。ECU 根据发动机的工况 适时地调节参与再循环废气的循环率，发动机在中等负荷下运转时，EGR 阀开启，将一部分排气引 入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送入进气系统的排气进行最佳的 控制，从而抑制有害气体氧化氮的生成，降低其在废气中的排出量。 4．怠速控制（ISC） 怠速控制系统是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的。主要执行元件是怠速 控制阀（ISC）。ECU 根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较， 根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速 保持在最佳状态附近。 除以上控制装置外，发动机部分利用电子技术的还有：节气门正时、二次空气喷射、发动机增 压、油汽蒸发、烧室的容积、压缩比等方面，并已在部分车型上得到了应用。 1.2.2 底盘电子控制系统 底盘综合控制系统包括电控自动变速器（ECAT）、防抱死制动系统（ABS）与驱动防滑系统 （ASR）、电子转向助力系统（EPS）、电控四轮驱动技术（4WD）、电子稳定程序 （ESP）、自适应 悬挂系统（ASS）、巡行控制系统（CCS）等。 1．电控自动变速器（ECAT） 一般来说，汽车驱动轮所需的转速和转矩，与发动机所能提供的转速和转矩有较大差别，因而 需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比，将发动机的动力传至驱动轮，以便能够适应 外界负载与道路条件变化的需要。此外，停车、倒车等也靠传动系统来实现，适时地协调发动机与 传动系统的工作状况，充分地发挥动力传动系统的潜力，使其达到最佳的匹配，这是变速控制系统 的根本任务。ECAT 可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种 参数，经计算、判断后自动地改变变速杆的位置，按照换档特性精确地控制变速比，从而实现变速 器换挡的最佳控制，得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、低油耗、换档舒适性
好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统, 已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法 2.防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR) 汽车防抱死制动系统可以感知制动轮每一瞬时的运动状态,通过控制防止汽车制动时车轮的抱 死来保证车轮与地面达到最佳滑移率,从而使汽车在各种路面上制动时,车轮与地面都能达到纵向 的峰值附着系数和较大的侧向附着系数,以保证车辆制动时不发生抱死滑移、失去转向能力等不安 全的因素,可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效地提高了行车的安全性。它是 应用在汽车安全上的最有价值的一项应用 汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展则是驱动防滑系统(ASR),两系统有许多共同组件。该 系统利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑,当打滑时,控制元件便通过制动或通过油门 降低转速,使之不再打滑。它实质上是一种速度调节器,可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时, 改善车轮与路面间的纵向附着力,提供最大的驱动力,提高其安全性,维持汽车行驶的方向稳定性。 3.电子转向助力系统(PS) 电子转向助力系统采用电动机与电子控制技术对转向进行控制,利用电动机产生的动力协助驾 车者进行动力转向,系统不直接消耗发动机的动力。EPS一般是由转矩(转向)传感器、电子控制 单元、电动机、减速器、机械转向器以及蓄电池电源等构成。汽车在转向时,转矩(转向)传感器 会感知转向盘的力矩和拟转动的方向,这些信号会通过数据总线发给电控单元,电控单元会根据传 动力矩、拟转的方向等数据信号,向电动机控制器发出动作指令,电动机就会根据具体的需要输出 相应大小的转动力矩,从而产生了助力转向。如果不转向,则本套系统就不工作,处于待调用状态 电子转向助力系统提高了汽车的转向能力和转向响应特性,增加了汽车低速时的机动性以及调整行 驶时的稳定性。目前国内中高档轿车应用助力转向较多 4.电控四轮驱动技术(4WD) 四轮驱动( Four Wheel drive,即4W)采用电子控制技术后,可充分利用整车的重力所产生 的附着力,驱动力大并且能防止汽车在较差路面上行驶或爬坡时打滑,避免事故的发生,特别是在 汽车高速转弯时,使4W自动结合,从而提高汽车的安全性。 5.电子稳定程序(ESP) ESP以ABS制动防抱死系统为基础,通过外围的传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等 信息,这些信息经过微处理器加工,再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令,来实现对侧滑的
5 好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统， 已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。 2．防抱死制动系统（ABS）与驱动防滑系统（ASR） 汽车防抱死制动系统可以感知制动轮每一瞬时的运动状态，通过控制防止汽车制动时车轮的抱 死来保证车轮与地面达到最佳滑移率，从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到纵向 的峰值附着系数和较大的侧向附着系数，以保证车辆制动时不发生抱死滑移、失去转向能力等不安 全的因素，可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效地提高了行车的安全性。它是 应用在汽车安全上的最有价值的一项应用。 汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展则是驱动防滑系统（ASR），两系统有许多共同组件。该 系统利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑，当打滑时，控制元件便通过制动或通过油门 降低转速，使之不再打滑。它实质上是一种速度调节器，可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时， 改善车轮与路面间的纵向附着力，提供最大的驱动力，提高其安全性，维持汽车行驶的方向稳定性。 3．电子转向助力系统(EPS) 电子转向助力系统采用电动机与电子控制技术对转向进行控制，利用电动机产生的动力协助驾 车者进行动力转向，系统不直接消耗发动机的动力。EPS 一般是由转矩（转向）传感器、电子控制 单元、电动机、减速器、机械转向器以及蓄电池电源等构成。汽车在转向时，转矩（转向）传感器 会感知转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电控单元，电控单元会根据传 动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，电动机就会根据具体的需要输出 相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于待调用状态。 电子转向助力系统提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行 驶时的稳定性。目前国内中高档轿车应用助力转向较多。 4．电控四轮驱动技术 （4WD） 四轮驱动（Four Wheel Drive，即 4WD）采用电子控制技术后，可充分利用整车的重力所产生 的附着力，驱动力大并且能防止汽车在较差路面上行驶或爬坡时打滑，避免事故的发生，特别是在 汽车高速转弯时，使 4WD 自动结合，从而提高汽车的安全性。 5．电子稳定程序 （ESP） ESP 以 ABS 制动防抱死系统为基础，通过外围的传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等 信息，这些信息经过微处理器加工，再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令，来实现对侧滑的