汽车电器概述

汽车电器与电子技术个人简介杨正才E-mail:[e-mail]汽车电器与电子设备是汽车的重要组成部分，它经历了从无到有，从简到繁，并逐渐由辅助向主要的发展过程。始于上世纪５０年代的传统电气系统电子化，使得整车电器性能大大提高，其工作性能的优劣直接影响到汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、舒适性以及排放净化等。随着科学技术和汽车工业的不断发展，汽车电器电子设备日趋复杂，用电设备的数量和功率不断增加，产品质量及性能日益提高，并且正向电子化，智能化，信息化方向迅速发展，集成电路与以单片机为核心的嵌入式系统正越来越多的在汽车上得到应用。概述学习的目的1．了解常见汽车电气与电子设备结构、组成及工作原理。2．掌握必要的维护保养及修理方法３．掌握一定的单片机控制方法主要组成部分1．汽车电源系统（电源是汽车电器的核心）包括蓄电池、发电机及其调节装置。其中发电机及其调节器是主要电源，蓄电池是辅助电源。发电机与蓄电池并联工作；发电机配有调节器，主要作用是在发电机转速和负荷变化时，自动保持发电机输出稳定电压。车载蓄电池是一个能量传递上可逆（可充／可放）的直流电源，按其功能可分为起动蓄电池，动力蓄电池。起动蓄电池工作时间较短，瞬间电流要求高，因此其内阻要求尽量小。动力蓄电池作为能量的持续提供者，相对要求比能量高，大电流充／放的持续时间长。由于动力蓄电池的工作状态直接影响由其供电驱动的车辆的行驶性能，因此蓄电池的荷电状态监测作为一项新技术得到重视。2．与发动机相关系统2．1起动系统包括直流电动机、传动机构、控制装置等。其作用为起动发动机由静止到运动。2．2点火系统其为汽油机特有。按控制方式又可分为传统点火系和电子点火系。其作用为产生高压火花，点燃混合气。3．照明信号系统各种车内外照明灯、信号灯、喇叭、蜂鸣器、闪光器的使用保证车辆运行时的人车安全。4．仪表显示系统使驾驶员能够及时的了解发动机运转以及车辆行驶过程中有关装置的工作状况，例如电流、电压、机油压力、水温、油量、车速、里程、发动机转速等等。5．辅助电气系统主要有刮雨器、空调、音响等。6．配电系统包括各类保险丝盒、组合开关、独立开关以及供电继电器等。汽车电器电子设备特点1．低压现有汽车电器电子设备均采用低压电。标称电压6、12、24V三种。其中汽油车普遍采用12V电压，柴油车多采用24V电压。相对应的发电装置12V系统额定电压为14V，24V系统额定电压为28V。采用低压电的优点在于安全性好蓄电池栅格数较少，对减小蓄电池的质量和尺寸有利。42V电源系统４２V系统是随着汽车电子化的发展提出的，其目的是在现有汽车空间条件下提高车载电源的供电能力，降低车载电源的功率损耗。它有以下几个优点：1．通过电压提升减少电流载量，减小线束线径。促进现有电器装置微型化，缩小体积，减轻重量。2．可以将发动机驱动附件（如冷却风扇、水泵、转向动力泵、空调压缩机等）从发动机中分离出来，直接由电动机驱动进一步减少发动机零件和重量，降低发动机的负荷，提高生产效率。3．促进发动机技术变革，发动机内部一部分机构可由机械驱动改为电驱动。例如气门开启关闭直接由电动机和计算机联合控制，省略了凸轮轴配气机构。4．为实现汽车全面电控化了提供条件。2．直流这是因为发动机须依靠电力起动机起动，而起动机的电源由蓄电池提供，但蓄电池的电能消耗必须用直流电进行补充，所以汽车电器电子系统为一直流系统。3．单线制由于汽车电器电子设备为并联方式，单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接；而另一根导线则由汽车车体或发动机机体的金属部分替代。单线制不仅节省导线，使线路简化、清晰，而且也便于安装和检修。4．负极搭铁利用单线制时，蓄电池一个电极接到车体上，称为搭铁。负极与车体相连接称为负极搭铁。目前汽车均采用负极搭铁，其原因是对电子器件干扰小，对车架及车身电化学腐蚀小。新型电子控制装置的发展、特点与应用1、2005年，我国汽车电子市场约为3000亿规模的“盛宴”。全球每辆新款汽车的电子设备支出占比例大约为26％，这一数字相当惊人。一、汽车电子产业的发展现状2、国际和国内品牌纷纷涌入汽车电子市场。2004年度的TCL、康佳、夏新及创维家用电子品牌加入汽车电子行业的潮流之后，包括中兴、华为、国微等大批电子技术型企业也纷纷进入这一市场；本土军团面对的国际品牌方阵则更是强大，包括Motorola、Intel、Philips、Siemens、Bosch及德尔福等厂商在内的欧美系及包括松下、电装等在内的日系品牌。3、国内汽车电子业面临尴尬。我国有超过1000家的汽车电子制造商在参与竞争，国际品牌的技术优势和规模优势十分明显，30％的国际品牌把持着中国70％的汽车电子市场。二、汽车电子技术的内容1、发动机新技术2、底盘新技术3、汽车安全新技术4、汽车电子与电器新技术等5、故障诊断新技术EFI、MPI、GDI、HPCR、VTEC、ZEV、LEV、TWC、SAI、AT、CVT、ABS、EBD、ASR、ESP、4WD、EPS、SRS、GPS……动力传动控制系统发动机控制系统变速器控制系统发动机和变速器综合控制的动力传动系统发动机控制系统空燃比控制点火控制怠速控制配气正时控制增压压力的控制废气再循环控制故障诊断故障诊断传统故障检测故障码诊断PC机故障诊断电子控制单元框图控制器控制器中国首辆柴油家用轿车——捷达SDI奥迪A62.5TDI，国内第一款高档柴油轿车EV=ElectricalVehicle（电动汽车）HEV=HybridElectricalVehicle（混合动力电动汽车）FCEV=FuelCellElectricalVehicle（燃料电池电动汽车）汽车能源新技术ChangAn纯电池汽车通用Hy-wire氢动三号由200块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组产生电力，通过68升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。电池组所产生的电能输入电动机后，通过功率为60千瓦/82马力三相异步电机驱动车辆行驶，并几乎不产生任何噪音。氢储存罐分为两种，一种罐内储存的是温度为-253°C的液态氢，另一种罐内储存的是承受最高压力可达700Pa的高压氢气。一次充气行驶里程分别可达400公里和270公里。电动汽车EV混合动力电动汽车HEV燃料电池电动汽车FCEV将燃料的化学能通过电化学的方式转化为电能柴油混合动力系统1-1.6升Hdi柴油发动机(最大输出功率为66kW)2-柴油机微粒过滤器(DPF)3-”停车-启动”系统4-电动机(额定功率为16kW)5-6速手自一体变速箱6-逆变器7-低压电池8-动力传输管理单元9-高压电缆10-高压镍氢充电电池(288V)氢－氧燃料电池工作原理特点：燃料电池工作时不需要充电，只要连续地供应燃料和氧化剂，就会产生能量。阳极：2H2→4H++4e-阴极：O2+4H++4e-→2H2O整体：2H2+O2→2H2O+能量本田氢动力车ＦＣＸ宝马氢动力车７４５hTWC=Three-wayCatalyticConverter（三元催化转化器）EGR=ExhaustGasRecirculation（废气再循环）EVAP=EvaporativeEmissionControl（燃油蒸发排放）DPF=DieselParticulateFilter（微粒捕集器）汽车排放控制技术三元催化转化器汽油机尾气：CO、HC、NOx。柴油机尾气：主要是NOx和微粒，少量的CO、HC。排放物生成机理：CO、HC：不完全燃烧。NOx：高温富氧柴油机微粒（黑烟）：整体富氧，局部缺氧废气再循环技术EGR废气再循环EGR是为了减少排气中的氮氧化合物。部分的排气通过EGR阀与新鲜空气混合进入发动机，这样缸内混合气的含氧量就降低，从而降低氮氧化合物排放。柴油机微粒捕集器DPF微粒捕捉器主要用来净化柴油机排气中的颗粒物，是现代柴油机满足欧Ⅲ以上排放法规的有效手段。柴油机微粒捕捉器的核心是过滤体和过滤体再生装置。电子油门踏板莫尔斯加速踏板villiams普通地板安装踏板集装箱车用踏板Volvo车用踏板变速器控制系统机械式变速器（MT）液力－机械式自动变速器（AT）电控机械式无级变速器（CVT）机械式自动变速器（AMT）有级式无级式手动变速器MT＝ManualTransmission液力自动变速器AT＝AutomaticTransmission电子控制机械自动变速器AMT＝AutomaticMechanicalTransmission无级变速器CVT＝ContinuouslyVariableTransmission分段无级变速器自动变速器AT=AutomaticTransmission自动变速器的操纵电控机械式无级变速器(CVT)采用金属带无级变速器结构简单，成本低存在效率和磨损问题主要用于2.5升以下的輕型车上伊顿AMT操纵手柄VolumeControlButtonGearSelectionIndicatorLampIndicatorLampManualGearSelectionButtonGearSelectionButtons伊顿AMT变速器汽车学院AMT结构发动机和变速器综合控制的动力传动系统混合动力客车中间轴AMT方案底盘电子控制系统防抱死制动控制系统（ABS）（涡流缓速器）转向控制系统（EPS）悬架控制系统车轮胎压检测（TPMS）制动踏板传感器制动踏板行程传感器制动灯开关制动踏板定位杆电子制动力分配装置EBDEBD=ElectricalBraking-forceDistribution汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故，ＥＢＤ能采用不同的方式和力量制动．EBD(电子制动力分配)功能前后分配左右分配驱动防滑系统ASRASR＝AccelerationSlipRegulationASR可防止车辆尤其是大马力车子，在起步、再加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。ASR可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到对汽车牵引力的控制。ASR与ABS的区别在于，ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑，而ASR则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑，ASR是在ABS的基础上的扩充，两者相辅相成。电子稳定性程序ESPESP综合了ABS（防抱死制动系统）、BAS（制动辅助系统）和ASR（加速防滑控制系统）三个系统，功能更为强大。ESP一般由转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等组成，它通过对这些传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡，它可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，尤其在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP=ElectronicStabilityProgram避免车祸头号帮手博世（BOSCH）两千万套ESP下线ESP系统可侦测车辆打滑的程度，并且可以主动介入修正车身动态，就算驾驶员什么都不动作的状态下，依旧可以让不听指挥的车辆回复控制。电子稳定性程序ESP当汽车发生转向不足时（左），车身表现为向弯外推进，此时ESP系统将通过对左后轮的制动来遏制车辆陷入险境；而当汽车发生转向过度时（右），此时ESP系统则通过对右前轮的制动来纠正危险的行驶状态。轮胎胎压检测总体框图TMPS信号采集单元WABCO公司胎压检测模块四轮驱动系统用于将发动机的动力传向四个车轮，以增加汽车在道路不好的情况下行驶的牵引力，同时改善汽车转弯时的操纵性能。四轮驱动系统4WD4WD=Four-wheelDrive主动悬架ActiveSuspension被动悬架InactiveSuspension悬架技术车身电子控制系统气囊及安全带（1958发明降低二次碰撞）防撞系统防盗系统座椅控制系统灯光控制系统空调安