汽车电控技术(一)

/.汽车电子控制技术

选用教材：

《汽车电子控制技术上、下》，崇毅、付百学著，机械工业。

《汽车电子控制技术》，主编：于京诺，机械工业。

参考书：

《汽车电控技术简明教程》，郗沭平编著，理工大学。

《现代汽车电器与电子设备》，王遂双编著，机械工业。

《现代汽车电子技术》，旭峰编著，理工大学。

《现代汽车电子技术与装置》，皇甫鉴，理工大学。

《汽车理论》，余志生，机械工业。

《汽车构造》，家瑞，机械工业。

《自动控制原理》，胡寿松，国防工业。

第一章绪论

课堂教学主要容：

1. 汽车电控技术发展现状及应用

2. 电控系统对整车性能的影响及技术要求

3. 汽车主要电控系统的组成和工作原理

4. 控制系统中的控制器、传感器、执行器结构及工作原理

5. 典型电控系统控制策略及系统设计

一、汽车电控技术发展现状

汽车电控技术包含电子技术、控制技术、计算机技术及传感器技术，电控系统的工作目标就是提高汽车的整车性能、降低制造成本，提高产品核心竞争力。

其发展历程可为：汽车电器→汽车电子→汽车电控→智能汽车。

目前汽车电控化和智能化程度已成为评价一个国家汽车研发、生产水平和汽车产品性能的重要指标。汽车电控技术也已成为国车辆工程专业本科教学的核心容之一。

汽车电子控制技术的发展大致分为四个阶段：

第一阶段：（60~70年代）主要是利用半导体器件对汽车电器产品进行电子化改造，以提高其性能、降低成本、延长使用寿命。如晶体管调压器、晶体管点火装

置。

第二阶段：（70~90年代）主要是将控制技术、微处理器及传感器技术有机结合，用于解决机械系统无法解决的复杂控制问题，如发动机喷油和点火的精确控制。

第三阶段：（90~00年代）强调人—车—环境为主线的系统工程，主要是将汽车各电控系统进行集成、对整车综合性能进行优化。

第四阶段：（2000年以后）汽车控制系统网络化、故障诊断远程化、控制系统智能化，并向智能网联汽车方向发展，如无人驾驶技术、驾驶辅助技术、智能交通

技术等。

微电子技术和传感器技术的发展给汽车电子控制技术提供了必要的基础，人们对汽车性能要求的不断提高，各国政府对汽车安全、环保及节能的重视给汽车电控技术发展提供了动力。

当今，安全、节能和环保已成为现代汽车工业发展的主要方向，电控技术和人工智能已成为解决上述汽车技术难题，促进汽车工业进步的有效手段。

近些年，人工智能和网络信息技术在汽车领域得到了快速发展，驾驶员可以随时得到汽车运行参数、道路状况信息，可以优化出行路线、实现自动驾驶和故障远程处理等，从而提高汽车行驶安全性、降低了能源消耗、减轻了交通拥堵。

二、汽车电控系统开发流程：

1、开发目的：确定系统功能、结构及应用前景。

2、技术指标：系统应达到的性能指标。

3、技术路线：V字形开发流程。

4、工作容：系统结构、控制策略、程序运行可靠性、系统调试及标定。

5、现有基础：技术储备、开发手段、市场资源、协作单位能力。

6、时间进度：对开发工作进行分解，制定进度表和节点验收容。

7、人员安排：提出人力资源需求及调配。

8、资金预算：制定开发成本，资金使用计划。

9、经济分析：对开发成果进行技术、经济性分析。

10、风险预测：对开发过程中可能出现的风险进行分析，制定预案。

11、项目总结：对开发过程形成的技术文件整理归档、生产准备。

汽车电控系统基本组成：

1、传感器：它是将汽车工况和状态等物理量转变为电信号的装置，该信号可以作为控制系统的反馈量或显示系统的输入量。传感器分为有源和无源传感器。在传感器选型时还应考虑传感器量程、灵敏度、非线性度和动态响应及成本。

2、控制器：它负责对各种传感器输入的信号进行整形、滤波和运算处理，做出实时的判断，输出控制指令。汽车用的控制器要选用汽车级控制器芯片（16位、32位），控制器硬件设计要考虑其工作可靠性、环境适应性、电磁兼容性、控制程序编写的难易程度等因素。

3、执行器：它是根据控制器输出的控制信号，完成相应的控制动作，将控制参量迅速调整到设定值。执行器有电磁式、电动式、液动式、真空助力式等。执行器选择要考虑工作可靠性、功率消耗、动态响应、安装条件及成本等因素。

三、电控技术在汽车上的应用

1. 发动机及传动系

（1）交流发电机的整流及调节：解决发电机供电电压不稳定问题，目前汽车电器供电电压为12V和24V，发电机输出电压与发电机转速成正比，而发电机转速随发动

机转速变化，因此需要一个稳压电路，以保证供电电压的稳定性。

（2）电子点火（晶体管）：系统分为有触电点火、无触点点火和直接点火系统。系统可以解决传统点火系统中断电器触点的磨损和烧蚀现象、点火能量损失、点火提

前角多参数控制和点火顺序等问题。

（3）废气再循环控制：将发动机尾气以一定的比例与新鲜空气进行混合，然后送入燃烧室进行燃烧，可以降低尾气排放指标（NOx）；同时可以提高混合气温度，改善

发动机冷启动性能。

（4）汽油机燃油喷射控制：通过采集发动机转速、负荷及进气温度等信号控制电磁喷油器的喷油时间和喷油顺序，改善发动机的动力性、经济性和排放指标。

（5）发动机综合控制（空燃比、点火、废气再循环、怠速、爆振、喷射等），综合解决发动机动力性和经济性及排放指标的问题。

（6）巡航控制：ECU根据设定巡航车速和汽车行驶阻力，通过调节发动机节气门开度，使发动机输出力矩与车辆的行驶阻力平衡，保证车辆恒速行驶、以减轻驾驶员工

作强度、提高行车安全。同时也为自动驾驶技术开发提供基础技术平台。

2. 安全方面

（1）ABS电子防抱制动控制：由于车轮与地面之间的附着力随车轮滑移率变化，而且在滑移率为15-25%期间附着力存在最大值，因此，可以控制车轮滑移率来实现汽

车制动性能的改善，解决制动过程出现的甩尾、制动距离过大和制动跑偏等问题，

提高行车安全。

（2）ASR驱动防滑控制：其原理与ABS相同，两系统可以共用传感器和执行器，但控