汽车电子控制系统的核心—ECU
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热敏电阻 空气温度传感器
?2.5 执行器
汽车控制器的种类繁多，但很大一部分都是通过电开关、电磁 阀、电动机实现控制的。 1 电开关。在汽车控制执行部分的开关有需要电隔离和不需要电 隔离2种，一般需要隔离的都选用继电器，不需要隔离的就直接选 用大功率晶体管。 2 电磁阀
一款高档发动机的ECU
ECU 在发动机电控系统中的应用方框图
?2.3 ECU的发展趋势
? 集中综合控制、总线技术、汽车智能控制是未来汽车电子控制技术 重点发展方向。
? 集中综合控制:单片机的类型将会启用更高位数的，各系统 ECU向综 合一体发展，互联网技术将可能切入，车载 PC融入……
? 总线技术：各个ECU 通过局域网技术实现 车内互联，各ECU 间 信息共享。
? 汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小 异，其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出 模块的功能变化，随控制系统所要完成的任务不同而 不同。
一款汽车发动机的ECU 芯实物图
?2.2 ECU的基本结构பைடு நூலகம்
? 1 汽车电子控制系统的一般结构
传感器
ECU
执行器
汽车电子控制系统的技术核心是 ECU ，技术关键是传感器。
? （1）磁电式传感器 磁电效应 根据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中运动（或线
圈所在磁场的磁通变化） ，切割磁力线时，线圈中产生感 应电动势。
直线移动式磁电传感器 转动式磁电传感器
磁电式转度传感器
?（2）霍尔式传感器
霍尔效应： 半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂
直的薄片平面方向）流过时，在垂直于磁场和电流的方 向上产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 霍尔元件：
?2 ECU的基本结构
? ECU是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处理 电路、系统通信电路及电源电路组成，的结构如图所示。
? 电源电路：ECU内设了稳压电源，保证不因外部 电源恶劣时影响ECU的稳定工作，同时ECU的内 置电池也保证在外部电源短时缺电时不丢失数据。
? 传感器输入到ECU的信号主要有二种：即模拟信号、数字信号 （包括开关信号）。 ? 输出处理电路：微处理器输出的是+5V
目前常用的霍尔材料锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟 （InSb）、砷化铟（InAs）等 。N型锗容易加工制造，霍 尔系数、温度性能、线性度较好
?(3) 压电式传感器
压电效应
对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时， 在一定表面上产生电荷，当外力撤除后，又恢复到 不带电状态，这种现象称为正压电效应。在电介质 的极化方向施加电场，电介质会在一定方向上产生 机械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应 力随之消失，此现象称为逆压电效应。
?第二章 汽车电子控制系统的核心技术-ECU
? 2.1 ECU概述 ? 2.2 ECU基本结构 ? 2.3 ECU的发展趋势 ? 2.4 传感器 ? 2.5 执行器
?2.1 ECU概述
? 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（Electronic Control Unit,ECU）及其 接口、传感器、执行机构、显示机构等；软件存储在 ECU中支配电子控制系统完成实时测控功能。
? 模换拟通信常号采必用须10通位过以A上/D，转4换m脉能必s器以冲 直须。下信接经为采号驱过了样，动输保间且电出证隔电磁处汽。流阀理车也、电控在电路制动进1需5机行m要、转A。以指换A下示。/D，灯转不等， ? 对于数字信号，常需要进行电位匹配、波形修正、防颤等处理。
? 3 微处理器（单片机）的结构
1) 敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏 感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。
2 ）转换元件则将上述非电量转换成电参量。
3 ）测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等 可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分
?2 常用传感器的工作原理
光敏电阻、光电 管、光敏管、光电池 都可以设计成使用方 便的传感器。
?(5) 热电式传感器
热电效应 将两种不同性质的金属导体（通常为纯金属，广泛
使用的是铂、铜、镍、铁等）A、B接成一个闭合回路， 如果两接合点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产 生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象 称为热电效应。 热电传感器 热敏电阻传感器
压电元件
压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用 的压电材料有石英晶体（SiO2）和人工合成的压电 陶瓷。压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍，灵 敏度较高。
压电式传感器使用实列:爆震传感器、安全气囊碰撞传感器 压电加速度传感器
压电爆震传感器的压电共振点制作在爆震振动频率上，爆震传感器安装在 发动机气缸外壁，发生爆震时，压电共振片发生共震，会产生较大的电压信 号输出给ECU.
? 汽车智能控制：传感 技术，图像识别技术， 导航技术将使汽车智 能控制得到发展。
?2.4 传感器
? 1、传感器特性概述
传感器：传感器是指能感受规定的物理变量，并按一定规 律转换成可用输入的电信号变量的器件或装置。简单地 说，传感器是把非电量转换成电量的装置。
传感器由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
?（4） 光电式传感器
光电效应:
在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电 效应，如光电管、光电倍增管等。
在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电 效应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管 等。
在光线作用下， 物体产生一定方向电 动势的现象，称为光 生伏特现象，如光电 池。
单片机结构框图
CUP 结构框图
? 微处理器：是将中央处理器CPU（Central Processing Unit ）、存储器 （Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算 机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，所以也称单片机。
? 单片机的核心部分又是中央处理器（ CPU），是具有译码指令和数据 处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，基本结构如图所 示，由运算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器 Controller）组成。
?2.5 执行器
汽车控制器的种类繁多，但很大一部分都是通过电开关、电磁 阀、电动机实现控制的。 1 电开关。在汽车控制执行部分的开关有需要电隔离和不需要电 隔离2种，一般需要隔离的都选用继电器，不需要隔离的就直接选 用大功率晶体管。 2 电磁阀
一款高档发动机的ECU
ECU 在发动机电控系统中的应用方框图
?2.3 ECU的发展趋势
? 集中综合控制、总线技术、汽车智能控制是未来汽车电子控制技术 重点发展方向。
? 集中综合控制:单片机的类型将会启用更高位数的，各系统 ECU向综 合一体发展，互联网技术将可能切入，车载 PC融入……
? 总线技术：各个ECU 通过局域网技术实现 车内互联，各ECU 间 信息共享。
? 汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小 异，其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出 模块的功能变化，随控制系统所要完成的任务不同而 不同。
一款汽车发动机的ECU 芯实物图
?2.2 ECU的基本结构பைடு நூலகம்
? 1 汽车电子控制系统的一般结构
传感器
ECU
执行器
汽车电子控制系统的技术核心是 ECU ，技术关键是传感器。
? （1）磁电式传感器 磁电效应 根据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中运动（或线
圈所在磁场的磁通变化） ，切割磁力线时，线圈中产生感 应电动势。
直线移动式磁电传感器 转动式磁电传感器
磁电式转度传感器
?（2）霍尔式传感器
霍尔效应： 半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂
直的薄片平面方向）流过时，在垂直于磁场和电流的方 向上产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 霍尔元件：
?2 ECU的基本结构
? ECU是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处理 电路、系统通信电路及电源电路组成，的结构如图所示。
? 电源电路：ECU内设了稳压电源，保证不因外部 电源恶劣时影响ECU的稳定工作，同时ECU的内 置电池也保证在外部电源短时缺电时不丢失数据。
? 传感器输入到ECU的信号主要有二种：即模拟信号、数字信号 （包括开关信号）。 ? 输出处理电路：微处理器输出的是+5V
目前常用的霍尔材料锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟 （InSb）、砷化铟（InAs）等 。N型锗容易加工制造，霍 尔系数、温度性能、线性度较好
?(3) 压电式传感器
压电效应
对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时， 在一定表面上产生电荷，当外力撤除后，又恢复到 不带电状态，这种现象称为正压电效应。在电介质 的极化方向施加电场，电介质会在一定方向上产生 机械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应 力随之消失，此现象称为逆压电效应。
?第二章 汽车电子控制系统的核心技术-ECU
? 2.1 ECU概述 ? 2.2 ECU基本结构 ? 2.3 ECU的发展趋势 ? 2.4 传感器 ? 2.5 执行器
?2.1 ECU概述
? 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（Electronic Control Unit,ECU）及其 接口、传感器、执行机构、显示机构等；软件存储在 ECU中支配电子控制系统完成实时测控功能。
? 模换拟通信常号采必用须10通位过以A上/D，转4换m脉能必s器以冲 直须。下信接经为采号驱过了样，动输保间且电出证隔电磁处汽。流阀理车也、电控在电路制动进1需5机行m要、转A。以指换A下示。/D，灯转不等， ? 对于数字信号，常需要进行电位匹配、波形修正、防颤等处理。
? 3 微处理器（单片机）的结构
1) 敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏 感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。
2 ）转换元件则将上述非电量转换成电参量。
3 ）测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等 可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分
?2 常用传感器的工作原理
光敏电阻、光电 管、光敏管、光电池 都可以设计成使用方 便的传感器。
?(5) 热电式传感器
热电效应 将两种不同性质的金属导体（通常为纯金属，广泛
使用的是铂、铜、镍、铁等）A、B接成一个闭合回路， 如果两接合点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产 生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象 称为热电效应。 热电传感器 热敏电阻传感器
压电元件
压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用 的压电材料有石英晶体（SiO2）和人工合成的压电 陶瓷。压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍，灵 敏度较高。
压电式传感器使用实列:爆震传感器、安全气囊碰撞传感器 压电加速度传感器
压电爆震传感器的压电共振点制作在爆震振动频率上，爆震传感器安装在 发动机气缸外壁，发生爆震时，压电共振片发生共震，会产生较大的电压信 号输出给ECU.
? 汽车智能控制：传感 技术，图像识别技术， 导航技术将使汽车智 能控制得到发展。
?2.4 传感器
? 1、传感器特性概述
传感器：传感器是指能感受规定的物理变量，并按一定规 律转换成可用输入的电信号变量的器件或装置。简单地 说，传感器是把非电量转换成电量的装置。
传感器由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
?（4） 光电式传感器
光电效应:
在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电 效应，如光电管、光电倍增管等。
在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电 效应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管 等。
在光线作用下， 物体产生一定方向电 动势的现象，称为光 生伏特现象，如光电 池。
单片机结构框图
CUP 结构框图
? 微处理器：是将中央处理器CPU（Central Processing Unit ）、存储器 （Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算 机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，所以也称单片机。
? 单片机的核心部分又是中央处理器（ CPU），是具有译码指令和数据 处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，基本结构如图所 示，由运算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器 Controller）组成。