汽车知识 第三章

第三章汽车电子技术3.1汽车电子技术发展社会需求、法规的推动和技术的进步，是导致汽车上采用电子技术，并蓬勃发展的根本原因。许多机械控制系统被电子控制系统所取代，使汽车电子化的程度越来越高，并形成了三个发展阶段。第一阶段：60年代中期到70年代末期，主要是从技术革新着眼，应用电子装置改善部分机械部件，在汽车总体设计中不予以系统考虑。第二阶段：从70年代末到90年代中期，汽车电子技术的雏形开始形成，主要是在汽车大部件乃至总成的设计和生产中重视“机电一体化”的思想与技术，应用电子装置解决机械部件所无法解决的复杂自动控制问题。第三阶段：从90年代中期后，汽车电子作为工程技术已经成熟，累积形成汽车电子技术群，汽车的总总体设计考虑整车机电系统协调匹配的基础上进行，强调汽车整体设计的机电一体化，重视总体、系统。3.2汽车电子技术的内容当前汽车点技术的内容，可大至分为：动力传动总成的电子控制（PowertrainControl)主要用于实现低油耗、低污染，减小动力传动系统的冲击，减轻驾驶员的疲劳，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。底盘的电子控制（VehicleControl）用于提高汽车的舒适性、安全性和动力性。车身系统的电子控制（BodyControl）用于增强汽车的安全、舒适和方便性。信息通讯系统（Information&Communication）用于和社会联结，以及协调整车各部分的电子控制功能。3.3汽车电子控制系统的核心ECU汽车电子控制系统包括硬件和软件两部分，硬件有电子控制单元（ECU——ElectronicControlUnit）及其接口、执行机构、传感器等；软件则存储在ECU中支配电子控制系统完成实习测控功能，包括各种数据采集、计算处理、输出控制、系统监控与自诊断等。ECU的基本结构体系由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等四部分组成。输入处理电路作为ECU输入信号主要有三种形式，即模拟信号、数字信号（包括开关信号）、脉冲信号。模拟信号必须通过A/D转换为数字信号后才能为处理器处理。由于控制系统往往要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度，所以通常采用10位以上的A/D转换器。微处理器微处理器是ECU的核心部件。在一块大规模集成电路芯片上集成了中央处理器CPU、存储器、I/O接口电路、定时/计数器、串/并行通讯接口、A/D和D/A转换器等微型计算机的各个功能部件，从而构成了一个完整的微型处理器，简称单片机。处理器首先完成传感器和其他有关汽车行驶状态信息号输入处理，然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执行机构发送控制信号。输出电路微处理器输出的信号被用作控制电磁阀的电流信号、指示灯的开/关信号、规定的周期脉冲信号、用于驱动电机的一系列固定周期的脉冲信号和用于比例控制的电压信号等。电源电路ECU一般带着有电池和内置电源电路，以保证微处理器及其接口电路工作在+5V的电压下。即使在发动机启动工况等使用汽车蓄电池电压有较大的波动时，也能提供+5V的稳定电压，从而保证系统的正常工作。ECU硬件抗干扰设计干扰可以沿各种线路侵入ECU中，主要有三个部分。第一是输入系统，它使模拟信号失真，数字信号出错；第二是输出系统，使各输出信号混乱，不能正常反应ECU的真实输出；第三是ECU中的微处理器，使三总线上的数字信号错乱，导致程序失控、死机。硬件抗干扰设计通常考虑如下几个方面：1、选用电路和器件；2、滤波；3、屏蔽；4、布线；5、接地。3.4ECU功能的发展汽车电子系统综合化为了使汽车各个控制系统的功能达到最优协调与匹配，较少传感器的使用数量，已经开始采用系统工程和机电一体化的设计方法，采用计算机网络技术，通信数据总线将各ECU联结在一起，产生了汽车综合电子控制系统。实质上是一个分布式的计算机网络，通过数据总线相互通讯来共享信息。ECU芯片的高度集成化、专业化微处理器的技术的不断进步与不断增长的集成技术，使得离散器件的功能越来越“集成”，产生了大量用于汽车部件或系统的专用芯片，并形成了“硅片上系统”的概念，目前汽车电子系统的ECU从体系结构上已经发展到含5个处理单元的ULSIs芯片，即包括动力传动总称控制、底盘控制、车身控制、信息与通讯控制已经专为系统冗余设计的后备控制处理器等结构模块。现代控制理论的引入自动控制理论是编制和优化控制软件使汽车电子系统达到实时要求的理论基础，也是汽车电子技术中的难点和重点，适用于单输入单输出、线性定常系统的经典控制理论，特别是控制系统参数易于调整的PID控制理论方法，在汽车电子控制系统中已经得到了广泛应用。谢谢！