第2章汽车电子控制技术基础[1]

执行元件 行功率不大场合；
类
液 压 用于执行功率较大、且对于执行 如轿车的制
执行元件 元件尺寸要求较小的场合；
动系统
气 动 用于执行功率较大、且对于执行 如卡车的制
执行元件 元件尺寸要求不严的场合；
动系统
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2.4.1 电动执行元件
执行元件 使用电源 执行量
之间的信息传递。主要功能是对传感器输出信号 进行预处理。
• 1 模拟信号处理：放大、量程变换、A/D转换 。 • 2 数字信号处理：放大、整形。 •2）微处理器 • 微处理器即单片机，有8位、16位、32位。 • 1 通用单片机 • 2 专用单片机
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•3）存储器 • 1 随机存取存储器（RAM） • 2 只读存储器（ROM） • 3 可编程只读存储器（PROM） • 4 可保持存储器（PAM）
特点
直流电动机 直流电源 电
转速
调速性好、启动转矩 大、响应较快。
动 机
侍服电动机
直流电源
角位移 或位移
启动转矩大、响应快 。
类
步进电动机
脉冲电源
角位移 直接实现数字控制， 或位移 控制性能好。
电 磁
直接执行
直流电源
位移
结构简单、可靠，功 率较小、运动距离小
力 类
间接执行
直流电源
位移
电磁力驱动油压、气 压控制阀
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•部分汽车传感器的实物图片
•油位传感器
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•低油位报警器
第2章汽车电子控制技术基础[1]
•水温传感器
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•汽车用压力传感器
第2章汽车电子控制技术基础[1]
•热膜式汽车空气流量传感器 •热线式汽车空气流量传感器
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•4）输出接口电路 • D/A转换、输出信号变换、电压放大或电流放 大。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2.4 汽车电子控制系统中的执行元件
•功能：执行元件根据ECU输出的控制信号执行相
•
应的预定动作。
•执行元件根据驱动的能量不同可分为三类：
执行元件
应用场合
电 动 受汽车电源功率的限制，用于执 如电磁阀门
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 2.1 汽车电子控制系统的组成与特征
• 2.1.1 汽车电子控制系统的基本构成
• 汽车电子控制系统基本组成框
•给定值 图
•控制
•
器
•微型计算机
•D/A •转换器
•执 行
•机 构
•被 控 •被控参数 •对 象
•A/D
•转换 器
•传感 器
• 图2-1 电子控制系统的基本框图
第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 2.3 汽车电子控制单元（ECU）
• 2.3.1 汽车电子控制单元的主要功能
• 1) 接受传感器或其它装置的输入信号，并将输 入
•
信号处理成计算机能够接受的数字信号；
• 2) 给传感器或传感器放大电路提供基准电压；
• 3) 计算、分析、处理和存储汽车工况和环境信 息；
流 量 吸入空气流量、燃油流量、废气再循环流量、 传感器 制冷剂流量等。
液 量 燃油量、冷却液量、机油量、制动液量等。 传感器
气体浓度 氧气、二氧化碳、NOx 、HC、柴油烟度。 传感器
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
2.2.2 汽车传感器的性能要求
汽车传感器工作环境
高温、低温、振动、冲击、潮湿、蒸汽、
• 4) 输出控制执行指令、故障信息；
• 5) 自我修正功能（自适应功能）。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• ECU 的实物图 片
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• ECU 的实物图 片
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2.3.2 ECU 的组成
信
•• 息2. 判、断环、境决信策息和提控供制给ECU；
•
汽车电子控制系统根据检测的工作状况信息
用
• 预先存放在ECU中的指令程序、控制算法发出控
• 制3. 执行 •• 信号；通过执行机构对汽车的工作状况进行控制。
必
• 要时，可对汽车工作状况信息显示或报警。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 传感器技术的发展趋势
• 1.多功能化
•
一个传感器可实现多个不同种类多个参数
的
•• 检2.测数。字化
•
适应汽车控制计算机的信息输入。
• 3.集成化
•
IC制造技术和精细加工技术制作IC式传感
• 器4.。智能化
•
指传感器与大规模集成电路结合，带有
CPU，
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•力学量传感器在汽车上的应用
传感器
检测工况或参数
位 置 排气再循环阀开度、油门踏板位置、燃油箱液 传感器 面位置、汽车高度、海拔高度等。
转角 传感器
转速 传感器
速度 加速度 传感器
节气门位置、曲轴转角、方向盘转角、前轮转 角等。 检测曲轴转速、车轮转速等。
•佳，甚至降低了子系统预期的性能。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 3.层次性
•
汽车控制系统一般可分为三个层次：
•
层
第 一
•汽 车 综 合 控 制 系 统
•
层
ห้องสมุดไป่ตู้第 二
•
第 三 层
•发动机
•控制系 统
•动力传 动控制系
统
•操 纵
•控制系 统
•悬 架 •子系统 •控制系 •控 制
统
•单个装 置 •控 制
盐雾
腐蚀、油泥污染 •汽车传感器的性能要求
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1）环境的适应性； 2）工作的稳定性和可靠性；关键 3）检测的精度和重复性； 4）小型化、便于安装、易于检测识别； 5）具有批量生产和通用性、符合有关标 准。
第2章汽车电子控制技术基础[1]
2.2.3 汽车传感器的选用原则
指标 量程 灵敏度 分辨率 误差 重复性 过载 可靠度 线性度
• 2.2 汽车传感器
•
汽车传感器是汽车电子控制系统的信息源，
是
• •
汽车电子控制系统的关键部件。 汽车传感器也是汽车电子技术领域研究的核
心
• •
内容之一。 目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到
近
• 百只传感器，而豪华轿车上多达二百余只传感器。
•
汽车传感器主要用于发动机控制系统、底盘
控
• 制系统、车身控制系统和导航系统中。
主动型：传感器无需外加输入电源。 如：磁电、热电、压电、光电等。
被动型：传感器需外加输入电源。 如：电阻、电容、电感、磁阻、热阻等。
非电量转换成另一种非电量， 如：弹性敏感元件、气动传感器
非电量转换成电量 如：热电阻、热电偶、压电式
电阻式、电容式、电感式、应变式、光电式、 光敏式、压电式、热电式等
用于了解汽车工作状况； 用于控制汽车运行状态；
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•电-液压、电-气动执行元 件 • 直接以电磁能为动力的执行元件，其优点是 结构简单、可靠，缺点是功率较小、运动距离小。 仅应用于电动门锁、电磁阀门功率较小、运动距离 小场合。
• 电-液压、电-气动执行元件是以电磁力驱动 油压、气压控制阀，可获得较大的功率。但其结构 复杂，广泛应用于汽车的行驶、转向、制动、悬架 方面。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 1.硬件
•
汽车计算机系统称为电子控制单元 —
ECU
• (Electronic Control Unit)。
•
控制系统由传感器、ECU和执行机构组
成。 •A/D
•传 •转换器 感
•输 入
器
•数字输入 •存储器
端 口
•CPU •存储
器
•输 •驱 •执 出 动行
制
•······
•点火能量控制
•4.随机性
•······
• 汽车在不同的环境条件下行驶，控制系统的
设
PPT文档演•模计板 必须满足动态的、不确定的或随第机2章汽的车电动子控制态技术工基础况[1] 。
• 2.1.3 汽车电子控制系统的工作原 理
• 1. 检测 • 汽车各部位的传感器检测不断变化工作状况
响应时间
传感器指标定义 被检测量上限和下限的代数差。 输出变化值与被测量的变化值之比。 检测出被测量的最小变化值。 检测值与被测量的真实值之差。 重复测量时，测量结果的一致性。 允许检测被测量的最大值。 规定条件下，传感器正常工作的可能性。 输入/输出曲线与其拟合直线之间的偏差度。 接受阶跃输入信号，传感器输出值达到稳定 值的最小规定百分数(如95％)时所需的时间。
• 具有智能功能，以减少ECU的复杂程度。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2.2.1 汽车传感器的分类
•
汽车传感器种类很多，实际应用一般按传
感
• 器输力入学量量，即传感器热检力测学的量量分类，其如 它
检测量 单 位 检测量 单 位
位置或位移 速度 加速度 转角或角位移
转速 力 转矩 爆震
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•例：发动机控制系 统
•发 动 机 控 制 系 统
•电控燃油 •喷射系统
•(EFI)
•怠 速
•控制系 统
•电 控
•点火系 统
•废气再循环 •控制系统
•(EGR)
•喷油量控制 • (ISC) •点火• 正(E时SA控) 制
•喷油时间控制
•点火提前角控
•喷油顺序控制
第2章汽车电子控制技术基础[1]
•节气门阀体总成
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•节气门位置传感器
第2章汽车电子控制技术基础[1]
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•凸轮轴传感 器
•曲轴位置传感器
第2章汽车电子控制技术基础[1]
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•汽车氧传感器
第2章汽车电子控制技术基础[1]
•汽车爆震传感器
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•汽车超声传感器
•2）应用软件 • 数据采集与传输、被控系统的模型、控制算 法、故障自诊断系统等
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
• 2.1.2 汽车电子控制系统的特 征
• 1.目的性
• 提高汽车行驶能力、可操纵性、稳定性和自
适
• 应性；
• 改善汽车行驶的姿态控制、乘坐的舒适性；
• 降低汽车的能耗、尾气排放、减少污染。 •2. 相关性 • 汽车上的电子控制系统是相互关联的； • 单一的控制系统都会出现非预期的结果； • 各子系统的最佳，不一定能获得整个系统的 最
第2章-汽车电子控制技 术基础
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2020/11/25
第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2.1 汽车电子控制系统的组成与特征
•2.2 汽车传感器
•2.3 汽车电子控制单元（ECU ） • 2.4 汽车电子控制系统中的执行元 • 2件.5 汽车电子控制系统中的控制理 •2论.6 汽车综合控制
检测车速（绝对值）、加速度。
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•热力学量传感器在汽车上的应用
传感器
温度 传感器
检测工况或参数
冷却液温度、进气温度、燃油温度、排气口和 排气管的温度、空调蒸发器和冷凝器温度等。
压 力 进气岐管压力、燃油压力、机油压力、增压压 传感器 力、自动变速器油压等。
端 电机 口 路构
•输入接口
•计算机
•输出接口
•图2-2 汽车电子控制系统的基本组成
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•2. 软件
• 软件分为系统软件和应用软件，核心是控 制软件。系统软件一般由计算机制造厂提供，应 用软件由控制系统研发人员编制。
•1）系统软件 • 操作系统、语言加工系统、诊断系统等
•路
•怠速控制
•故障自诊断
•废气再循环
•其它辅助控 制 第2章汽车电子控制技术基础[1]
•指示仪表系统
•车 速 传感器 •油 箱 传感器
•A/
•微
•D/
D
•处
A
•理
•A/
•器
•D/
D
A
•存储器
•车速表
•燃油液位 指示仪表
• 图2-4 电子控制的车速表及燃油液位指示仪表系
统
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
M m/s m/s2 rad r/min N N·m Pa
温度 压力 流量, 真空度
K C KPa MPa kg/s m3/s Pa
检测量
气体成分 气体浓度
单位
mol mol
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•传感器的其它分类方法
按能量 关系
按信号 转换
按工作 原理 按使用 功能
分类
• ECU 主要由输入接口、微处理器和输出接 口的组成。
•传感器 •传感器
•信 号 •放大器
•A / D •转换器
•微 •输 •处 •出
•A / D •转换器
•理 •器
•驱 •动
•基准电压 •调 节 器
•存储器
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第2章汽车电子控制技术基础[1]
•1）输入接口电路 • 输入接口电路主要是实现传感器与微处理器
•发动机集中电子控制系统
•传感 器 •空气流量 •发动机转 速
•节气门位 置
•冷却水温 •进气温度 •曲轴位置 •车速 •爆震 •氧传 •启动信号 •空调开关 PPT文档演模板
•ECU
•输 •A/D •入 •回 •I/O •路
•CPU
•存储 器
•控制项 目
•喷油量控制
•输 •出 •回
•点火正时控 制