第一章汽车电控基础知识课件

第一节第一节第一节第一节 汽车电子技术发展简介汽车电子技术发展简介汽车电子技术发展简介汽车电子技术发展简介 第二节第二节第二节第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理汽车电子控制系统的组成与工作原理汽车电子控制系统的组成与工作原理汽车电子控制系统的组成与工作原理 本章小结本章小结本章小结本章小结结束结束第一章第一章 汽车电控基础知识汽车电控基础知识 复习思考题复习思考题复习思考题复习思考题20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识2第一章第一章 汽车电控基础知识汽车电控基础知识20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识3第一节 汽车电子技术发展简介一、汽车电子技术的发展过程一、汽车电子技术的发展过程 （1）在）在20世世纪50年代，汽年代，汽车上开始采用的上开始采用的电子装子装置是收音机。置是收音机。（2）1960年美国克莱斯勒汽年美国克莱斯勒汽车公司和日本日公司和日本日产汽汽车公司开始采用二极管整流的交流公司开始采用二极管整流的交流发电机。机。（3）1973年，美国通用（年，美国通用（GM）汽）汽车公司采用了公司采用了集成集成电路（路（IC）点火装置。）点火装置。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识4 （4）1974年，美国通用汽年，美国通用汽车公司开始装公司开始装备加大火花加大火花塞塞电极极间隙、增隙、增强强点火能量的高能点火（点火能量的高能点火（HEI）系）系统。（5）1974 年，美国克莱斯勒公司首先年，美国克莱斯勒公司首先创立了由模立了由模拟计算机算机对发动机点火机点火时刻刻进行控制的控制系行控制的控制系统。（6）1977 年，美国通用汽年，美国通用汽车公司开始采用数字式公司开始采用数字式点火点火时刻控制系刻控制系统，称，称为迈塞（塞（MISAR）系）系统。第一节 汽车电子技术发展简介一、汽车电子技术的发展过程一、汽车电子技术的发展过程20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识5第一节 汽车电子技术发展简介一、汽车电子技术的发展过程一、汽车电子技术的发展过程 （7）汽）汽车的的电子控制技子控制技术的研的研发是从是从发动机控制开始的，机控制开始的，而而发动机的机的电子控制技子控制技术的研的研发，又是从控制点火，又是从控制点火时刻开始刻开始的。的。现代汽代汽车电子控制已从子控制已从单一一项目的控制，目的控制，发展到多个展到多个项目的集中控制。目的集中控制。（8）除汽）除汽车发动机以外的其他部件中，最先采用机以外的其他部件中，最先采用电子技子技术的是美国福特（的是美国福特（FORD）汽）汽车公司的公司的电子控制防滑装置，子控制防滑装置，接着在接着在20世世纪70年代日本各大汽年代日本各大汽车公司也开公司也开发了了这种装置，种装置，日本的日日本的日产汽汽车公司和丰田（公司和丰田（TOYOTA）汽）汽车公司公司还各自研各自研制了制了变速器的速器的电子控制装置（子控制装置（电子控制子控制变速器）。速器）。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识6第一节 汽车电子技术发展简介二、汽车电子控制技术应用的优越性二、汽车电子控制技术应用的优越性 （1）减少汽减少汽车修复修复时间：自：自诊断系断系统。（2）节油油:电子子控控制制点点火火装装置置、电子子控控制制汽汽油油喷射射和和混混合合气气浓度度控控制制装装置置、闭缸缸控控制制节油油装装置置、怠怠速速控控制制、废气再循气再循环控制、爆震控制。控制、爆震控制。（3）减减少少空空气气污染染：用用传感感器器控控制制的的发动机机空空燃燃比比闭环控制系控制系统。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识7 （4）减减少少交交通通事事故故：防防止止酒酒后后驾车和和驾驶员瞌瞌睡睡的的电子子装装置置、检查人人的的心心理理状状态和和反反应时间的的电子子装装置置、电子子控控制制防防滑滑装装置置、智智能能驾驶信信息息系系统、汽汽车主主要参数要参数报警装置和安全气囊。警装置和安全气囊。（5）提提高高乘乘坐坐舒舒适适性性：平平顺性性、噪噪声声控控制制、空空气气温度和湿度温度和湿度调节以及居住性控制。以及居住性控制。第一节 汽车电子技术发展简介二、汽车电子控制技术应用的优越性二、汽车电子控制技术应用的优越性20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识8第一节 汽车电子技术发展简介20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识9第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理一、汽车电子控制系统的组成与分类一、汽车电子控制系统的组成与分类 汽汽车电子子控控制制系系统主主要要由由信信号号输入入装装置置即即传感感器器（sensor）、电子子控控制制单元元（ECU、ECM、ECA）、执行行器器（Actuator）等等组成成。分分发动机机控控制制部部分分、底底盘控控制制部部分、分、车身身电控系控系统和信息系和信息系统四大部分四大部分。1.发动机控制部分（机控制部分（Anengine contorl section）（1）电控点火装置（控点火装置（ESA）。）。（2）电控汽油控汽油喷射（射（电喷EFI）。）。（3）废气再循气再循环系系统（EGR）。）。（4）怠速控制（）怠速控制（ISC）。）。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识10第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理一、汽车电子控制系统的组成与分类一、汽车电子控制系统的组成与分类 2.底底盘控制部分（控制部分（Chassis control part）（1）电控自控自动变速器（速器（ECT）。）。（2）防抱死制）防抱死制动系系统（ABS）。）。（3）电子控制子控制动力力转向系向系统（EPS）。）。（4）电控控悬架（架（TEMS）。）。（5）巡航控制系）巡航控制系统（CCS）。）。（6）安全气囊（）安全气囊（SRS）。）。（7）雷达防撞系）雷达防撞系统（Radar collision avoidance system）。）。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识11第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理一、汽车电子控制系统的组成与分类一、汽车电子控制系统的组成与分类 （8）驱动防滑控制（防滑控制（ASR）系）系统、制、制动力分配（力分配（EBD）系系统、电子子稳定控制程序（定控制程序（ESP）。）。（9）安全）安全带控制系控制系统（Safetybelt contorl system）。）。3.车身身电控系控系统（Autobody electronic control system）。）。（1）前照灯控制系）前照灯控制系统（The headlight control system）。）。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识12 （2）转向向灯灯控控制制系系统（Steering lamp control system）。）。（3）自）自动座椅（座椅（Automatic seat）。）。（4）全自）全自动空空调（EA/C）。）。（5）电子子门锁与与防防盗盗系系统（Electronic doorlock and anti-theft system）。）。（6）音响）音响/音像（音像（Audio/Video）。）。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理一、汽车电子控制系统的组成与分类一、汽车电子控制系统的组成与分类20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识13 4.信息系信息系统（Information system）（1）信信息息显示示与与报警警系系统（Information display and alarm system）。）。（2）语 言言 信信 息息 系系 统（Language information system）。）。（3）车 用用 导 航航 系系 统（Navigation system for vehicle）。）。（4）通信系）通信系统（Communication system）。）。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理一、汽车电子控制系统的组成与分类一、汽车电子控制系统的组成与分类20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识14第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成 1.电子控制子控制单元所具元所具备的基本功能的基本功能 电子控制子控制单元所具元所具备的基本功能如下：的基本功能如下：（1）接接受受传感感器器或或其其他他装装置置输入入的的信信息息，给传感感器器提提供供参参考考（基基准准）电压：2、5、9、12（个个别为8），将将输入入的的信信息息转变为计算算机所能接受的信号。机所能接受的信号。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识15 （2）存存储、计数数、分分析析处理理信信息息，存存储处理理程程序序，存存储该车型型的的特特性性参参数数，存存储运算中的数据（随存随取）及故障信息。运算中的数据（随存随取）及故障信息。（3）运算分析。）运算分析。（4）输出出执行命令。行命令。（5）自我修正功能（自适）自我修正功能（自适应功能）。功能）。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识16 2.电子控制子控制单元的元的组成成 ECU是是一一种种电子子综合合控控制制装装置置，ECU主主要要由由输入入回回路路、AD转换器器、计算算机机和和输出出回回路路四四部部分分组成成，ECU的的外外观和和构造如构造如图1-1所示。所示。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成 图1-1 ECU的外的外观和构造和构造 -传感器；感器；-模模拟信号；信号；-输入回路；入回路；-/转换器；器；-输出回路；出回路；-执行器；行器；-计算机；算机；-数字信号；数字信号；-存存储器（器（RAM/ROM）20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识17 1）输入回路入回路 输入入ECU的的传感感器器信信号号有有两两种种：一一种种是是模模拟信信号号，另另一一种是数字信号。种是数字信号。（1）模模拟信信号号：是是指指信信息息参参数数在在给定定范范围内内表表现为连续的的信信号号。或或在在一一段段连续的的时间间隔隔内内，其其代代表表信信息息的的特特征征量量可可以以在在任任意意瞬瞬间呈呈现为任任意意数数值的的信信号号。用用信信号号强强弱弱表表示示被被测量量的的大大小小，如如热线式式空空气气流流量量传感感器器的的输出出信信号号和和冷冷却却液液温度温度传感器的感器的输出信号等，波形如出信号等，波形如图1-2所示。所示。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识18第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成图1-2 1-2 模模拟信号波形和数字信号波形信号波形和数字信号波形 （2）数数字字信信号号：指指幅幅度度的的取取值是是离离散散的的，幅幅值表表示示被被限限制制在在有有限限个个数数值之之内内。二二进制制码就就是是一一种种数数字字信信号号。二二进制制码受受噪噪声声的的影影响响小小，易易于于有有数数字字电路路进行行处理理。用用频率率快快慢慢表表示示被被测量量的的大大小小，如如卡卡门旋旋涡式式空空气气流流量量传感感器器的的输出出信信号号和和转速速传感器的感器的输出信号等。出信号等。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识19 2）AD 转换器器 由由传感感器器输入入的的模模拟信信号号，计算算机机不不能能直直接接处理理，故故须用用AD转换器器将将模模拟信信号号转换成成数数字字信信号号，再再输入入计算算机机，如如图1-3所示。所示。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成 图1-3 模模拟信号信号转换处理理1-空气流量空气流量传感器；感器；2-输入回路；入回路；3-/转换器；器；4-计算机算机20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识20第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理二、电子控制单元的功能与组成二、电子控制单元的功能与组成 3）计算机算机 计算算机机由由中中央央处理理器器（CPU）、存存储器器（RAM/ROM）、输入入/输出回路等出回路等组成，成，计算机的内部算机的内部结构如构如图1-4 所示。所示。图1-4 计算机的内部算机的内部结构构1-存存储器；器；2-信息信息转送通道；送通道；3-输入入/输出回路（出回路（I/O）20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识21第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程 从从传感感器器传来来的的信信号号，首首先先进入入回回路路进行行处理理。如如果果是是数数字字信信号号，根根据据CPU的的安安排排，经I/O接接口口直直接接进入入计算算机机。如如果果是是模模拟信信号号，还要要经过A/D转换器器，将将其其转换成成数数字字信信号号后后，才才能能经I/O接接口口进入入计算算机机。大大多多数数信信息息暂时存存储在在RAM内内，根根据据指指令令再再从从RAM送送至至CPU。有有时需需将将存存储在在ROM中中的的参参考考数数据据引引入入CPU，使使输入入到到传感感器器的的信信号号与与之之进行行比比较。对来来自自有有关关传感感器器的的每每一一个个信信号号依依次次取取样，并并与参考数据与参考数据进行比行比较。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识22 CPU对这些些数数据据进行行比比较运运算算，并并进行行处理理，最最后后经输出出回回路路去去控控制制执行行器器动作作，如如果果比比较的的数数据据不不在在范范围之之内内，则以以故故障障码的的形形式式储存存，同同时故故障障指指示示灯灯闪烁，告告知知驾驶员或或维修修人人员该汽汽车有有故故障障及及故故障障内内容容，便便于于检修修车辆，保保证车辆性性能能稳定定，避免事故避免事故发生。生。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识23第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程 案例桑塔案例桑塔纳2000型型轿车ABS灯常亮灯常亮 （1）车型。桑塔型。桑塔纳2000型型轿车。（2）故故障障现象象。桑桑塔塔纳2000型型轿车车速速超超过60km/h制制动时，行行车制制动器器无无反反弹现象象，ABS不不起起作作用用。行行驶里里程程80000km，该车装装备MK20-I型型防防抱抱死死制制动系系统，此此车ABS故障灯亮起。故障灯亮起。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识24 （3）检查步步骤。首首先先，用用元元征征电眼眼睛睛故故障障诊断断仪读取取故故障障码，对ABS进行行检测，显示示“00290”，为左左后后轮转速速传感感器器G46故故障障。一一般般情情况况下下，以以下下三三种种情情况况将将会会导致致ABS出出现这种故障种故障：当当车速速超超过10km/h时，没没有有转速速信信号号传递给ABS控控制制单元。元。当当车速大于速大于40km/h 时候，候，转速信号超出公差速信号超出公差值。传感器存在可感器存在可识别的断路或的断路或对正极、搭正极、搭铁短路故障。短路故障。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识25第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程 （4）故障原因分析故障原因分析。应该重点重点检查以下以下项目：目：轮速速传感器与感器与ABS控制控制单元的元的线路路连接情况。接情况。轮速速传感感器器和和齿圈圈的的安安装装间隙隙、安安装装位位置置以以及及受受灰灰尘或或杂质污染的情况。染的情况。车轮轴承承间隙是否隙是否过大。大。传感器本身故障。感器本身故障。（5）故故障障排排除除。在在该车故故障障排排除除过程程中中，首首先先并并没没有有急急于于检查轮速速数数据据，将将发动机机怠怠速速运运转，选择阅读数数据据块功功能能，进入入001 显示示组，用，用举升机将升机将车升起来，升起来，观察各察各显示数据。示数据。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识26第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程车轮静静止止时候候，各各显示示区区均均显示示0km/h。用用手手转动左左后后轮，第第3显示示区区显示示9km/h，又又转动其其他他车轮，观察察相相对应的的显示示区区，发现基基本本一一致致。放放下下车辆，用用故故障障诊断断仪清清除除故故障障码。ABS 警示灯随之熄警示灯随之熄灭，路，路试一切正常。一切正常。用用诊断断仪读取取测量量数数据据块功功能能，进入入显示示组002，观察察第第3显示示区区左左后后轮速速度度。无无论在在加加速速、减减速速、制制动、低低速速还是是高高速速时，其其数数值都都与与其其他他3个个轮速速基基本本一一致致。ABS警警示示灯灯没没有有亮亮起起，制制动时也也能能感感觉到到ABS在在起起作作用用，故故障障也也没没有有出出现。因因为再没有再没有发现故障，就准故障，就准备让车主将主将车接走。接走。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识27第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程 就就在在这时，故故障障再再次次出出现了了，在在车辆怠怠速速着着车静静止止不不动的的时候候，故故障障警警示示灯灯亮亮了了。调码发现又又产生生左左后后轮的的偶偶发性性故故障障码。根根据据该车检查状状况况，只只有有一一种种可可能能，那那就就是是左左后后轮转速速传感感器器与与ABS控控制制单元元之之间产生生瞬瞬间短短路路或或断断路路。根根据据电路路图进行行检查时，发现ABS控控制制单元元的的25针插插头第第10针有有轻微微腐腐蚀。清清理理修修复复插插头之之后后，清清除除故故障障码。车主主驾车2000多千米也没有出多千米也没有出现原来的故障。原来的故障。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识28 （6）检修修小小结。经询问车主主得得知知，清清洗洗车辆的的时候候，经常常用用高高压水水冲冲洗洗发动机机舱，由由于于高高压水水溅入入ABS控控制制单元元的的连接接点点，25针插插头第第10针被腐被腐蚀，导致有瞬致有瞬间开路的情况开路的情况发生。生。第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理三、电子控制系统的工作过程三、电子控制系统的工作过程20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识29第二节 汽车电子控制系统的组成与工作原理20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识30本章小结 1.汽汽车电子子控控制制系系统主主要要由由信信号号输入入装装置置即即传感感器器（Sensor）、电子子控控制制单元元（ECU、ECM、ECA）、执行行器器（Actuator）等等组成成。分分发动机机控控制制部部分分、底底盘控控制制部部分分、车身身电控系控系统和信息系和信息系统四大部分。四大部分。2.发动机机和和动力力传动集集中中控控制制系系统：包包括括发动机机集集中中控控制制系系统、自自动化化变速速控控制制系系统、防防抱抱死死制制动系系统和和牵引引力力控控制制系系统等等。电控控点点火火装装置置（ESA）、电控控汽汽油油喷射射（EFI）、废气再循气再循环控（控（EGR）、怠速控制（）、怠速控制（ISC）。）。20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识31 3.底底盘综合合控控制制和和安安全全系系统：包包括括车辆稳定定控控制制系系统、主主动式式车身身姿姿态控控制制系系统、巡巡航航控控制制系系统、防防撞撞预警警系系统、驾驶员智智能能支支持持系系统等等。电控控自自动变速速器器（ECT）、制制动防防抱抱死死制制动系系统（ABS）、牵引引控控制制（TCS）、驱动防防滑滑控控制制系系统（ASR）和和车辆横横向向稳定定性性控控制制系系统（VSC）、电控控悬架架（TEMS）、巡巡航航控控制制系系统（CCS）、安安全全气气囊囊（SRS）、雷雷达达防防撞撞系系统、驱动防防滑滑控控制制系系统（ASR）、安安全全带控控制制系系统、前照灯控制系前照灯控制系统。.智智能能车身身电子子系系统：自自动调节座座椅椅系系统、智智能能前前灯灯系系统、汽、汽车夜夜视系系统、电子子门锁与防盗系与防盗系统等。等。本章小结20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识32 .通通信信与与信信息息/娱乐系系统：包包括括智智能能汽汽车导航航系系统、语音音识别系系统、“ON STAR”系系统（具具有有自自动呼呼救救与与查询等等功功能能）、汽汽车维修修数数据据传输系系统、汽汽车音音响响系系统、实时交交通通信信息息咨咨询系系统、动态车辆跟跟踪踪与与管管理理系系统、信信息息化化服服务系系统（含含网网络等等）等等。信信息息显示示与与报警警系系统、语言信息系言信息系统、车用用导航系航系统与定位系与定位系统、通信系、通信系统。本章小结20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识33 6.电子子控控制制系系统的的工工作作过程程：从从传感感器器传来来的的信信号号，首首先先进入入回回路路进行行处理理。如如果果是是数数字字信信号号，根根据据CPU的的安安排排，经I/O接接口口直直接接进入入计算算机机。如如果果是是模模拟信信号号，还要要经过A/D转换器器，将将其其转换成成数数字字信信号号后后，才才能能经I/O接接口口进入入计算算机机。大大多多数数信信息息暂时存存储在在RAM内内，根根据据指指令令再再从从RAM送送至至CPU。有有时需需将将存存储在在ROM中中的的参参考考数数据据引引入入CPU，使使输入入到到传感感器器的的信信号号与与之之进行行比比较。对来来自自有有关关传感感器器的的每一个信号依次取每一个信号依次取样，并与参考数据，并与参考数据进行比行比较。本章小结20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识34 CPU对这些些数数据据进行行比比较运运算算，并并进行行处理理，最最后后经输出出回回路路去去控控制制执行行器器动作作。如如果果比比较的的数数据据不不在在范范围之之内内，则以以故故障障码的的形形式式储存存，同同时故故障障指指示示灯灯闪烁，告告知知驾驶员或或维修修人人员该汽汽车有有故故障障及及故故障障内内容容，便便于于检修修车辆，保保证车辆性能性能稳定，避免事故定，避免事故发生。生。本章小结20242024年年7 7月月1313日日汽车电子控制技术第一章 汽车电控基础知识35第一章第一章 汽车电控基础知识汽车电控基础知识