1_汽车电控概述
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第一讲 汽车电控概述
张宇 2014年3月5日
成绩构成
• 考勤10%（缺一次扣2分） • 平时成绩30%（包含2次大作业） • 期末考试60%（开卷考试）
课程主要内容
• 汽车电子模块联网的基础 • 驱动系统 • 与安全性相关的系统 • 与舒适性相关的系统 • 多媒体和通信系统
• 主要参考书：《汽车电子学》BB平台下载
1.1 汽车电子控制技术的发展
1.1.1 汽车电子控制技术的发展历程
第一阶段：20世纪60年代中期至70年代末，是汽车电子技术 萌芽及初级发展阶段。
电子收音机、 发电机硅整流器、 电压调节器、 晶体管无触点电子点火， 电子控制燃油喷射等。
第二阶段：20世纪70年代末到90年代中期，是汽车电子控制 技术的大发展阶段。
பைடு நூலகம்
1.2 汽车电子控制系统的基本组成
1.2.1信号输入装置 信号输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器有两
类，一类用于控制汽车运行状态，另一类让驾驶员了解某些 信息和状态（如冷却液温度、润滑油压力、燃油量等）。
图1-2 输入信号 a）模拟信号；b）数字信号；c）信号发生器
1.2.2 控制器 控制器，即电子控制单元ECU由输入接口、计算机和输
发动机电子控制系统、 自动变速器、 防抱死制动系统、 电控悬架、 电控转向、 电子仪表、 影音娱乐设备等。
第三阶段：20世纪90年代中期至今，电子装置成为汽车设计 中必不可少的装置。
①动力控制方面。 在发动机管理系统（EMS）的基础上，增加了变速器控制
功能，拓展为动力传动控制系统（PCM）；
②汽车主动安全控制方面。 在防抱死制动系统（ABS）的基础上，增加了牵引力
汽车电子模块联网
• 总线系统 • RT－OS • 功能开发和软件开发（V模型） • 各类传感器和执行器
驱动系统
• 汽油机控制系统 • 柴油机控制系统 • 变速箱控制系统 • 电源管理系统
安全性相关系统
• 安全性概念和功能 • 被动安全技术 • 行驶系统调节和主动安全技术
舒适性相关
• 座椅、门窗、空调 • 多媒体和通信
为此，科技人员从汽车的主动安全性和被动安全性两个 方面着手，设计了防滑控制系统、车辆姿态控制系统、 智能防撞预警与应急保护系统、碰撞后的保护系统等一 系列电子控制装置。
汽车电子技术应用的优越性
1.减少汽车修复时间 汽车电气设备的故障约占汽车总故障的1/3。由于汽车构造比较复杂，零 部件比较多，工作环境不可控制(如道路条件，环境的温度、湿度)，加上人为的因素，所以汽车 的可靠性差，无故障间隔时间短 2.节油 汽车发动机采用电子综合优化控制，与传统的化油器式发动机相比，可以节约燃油消耗 10%~15％左右。汽车是一个较复杂的多参数控制的机械，而且行驶条件随机变化。对其采用优 化控制后，计算机可以对控制对象的有关参数(如温度、气体压力、转速、排气成分)进行适当采 样，然后进行数据处理 3.减少空气污染 用传感器控制的发动机空燃比闭环控制系统，可以保证发动机处于理论空燃比 附近工作。若加装废气再循环和三元催化净化等装置，不但可以节约燃油，而且废气中碳氢化合 物(HC)的体积分数可降低40％，氮氧化合物(NOx)的体积分数可降低60%左右。 4.减少交通事故 电子技术在汽车安全方面得到应用后，使整车的安全性能提高。交通事故主要 由人的主观因素和客观因素所造成，减少人的主观因素造成事故的电子装置有：防止酒后驾车和 驾驶员磕睡的电子装置、检查人的心理状态和反应时间的电子装置等；
2.信息传输网络化 3.汽车、交通智能化
电子信息技术的发展，推进了汽车技术向集成与智能迈进
图1-1 四层网络结构
电子信息技术的发展，推进了汽车技术向集成与智能迈进
图1-2 网络层次的发展
第二节 汽车电子控制系统的一般组成
一、电子控制系统的一般组成 二、自动控制系统的分类 三、汽车电子控制系统简介 四、电子控制单元(ECU)的功能与组成
控制系统（TCS）和驱动防滑系统（ASR）控制的功能；
③车辆稳定性控制方面。 车辆稳定性控制（VSC）系统、强化车辆稳定性系统
（VSE）以及智能悬架控制系统；
④被动安全控制方面。 发展了主动安全带和安全气囊的综合控制技术；
⑤改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面。 传统的巡航控制系统、智能巡航控制（也称自适应巡
第一讲 汽车电控概述
第一节 汽车电子控制技术的发展 第二节 汽车电子控制系统的一般组成 第三节 汽车电子控制技术基础知识
安全、环保和节能推动了汽车技术的发展
汽车的安全性是人类社会的一大祸害，车辆的制动安全 性、驱动安全性与行驶安全性是道路交通安全事故的三 大主要根源。
全世界每年由于交通事故死亡约50万人，排在人类死亡 原因的第10位；我国目前每年因交通事故死亡占全国总 死亡人数的1.5%，约每年10万人。
在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制 功能，同时还可以通过通信线为其它控制装置提供数据服务， 实现信息共享。
出现了以大规模集成电路和控制器局域网（CAN）为特 征的、多学科综合的汽车电子控制技术，是这一阶段的突出 特点。其代表性技术有智能传感器、16位和32位微处理器、 车载网络系统等。
航控制，ACC），其控制项目包括防抱死制动、牵引力控制 及车辆稳定性控制等等。
汽车内部环境的人性化设计方面、无线网络通信技术、 防盗报警系统和车载防撞雷达等电子装置，都得到了进一步 的开发和应用。
以控制器局域网（Controller Area Network，CAN）为 代表的数据总线（Data Bus）技术在此期间有了很大的发展。 CAN总线将各种汽车电子装置连接成为车载网络。
出接口等组成（图1-3）。
图1-3 ECU的基本结构
1.输入接口
1.1.2 汽车电子控制技术的发展特点 ①汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制，如 点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环等。
②电子控制技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分， 如防抱死制动系统、自动变速系统、信息显示系统等。
③从汽车本身到融入外部社会环境。
1.1.3 汽车电子控制技术的发展趋势 1.控制系统集成化
张宇 2014年3月5日
成绩构成
• 考勤10%（缺一次扣2分） • 平时成绩30%（包含2次大作业） • 期末考试60%（开卷考试）
课程主要内容
• 汽车电子模块联网的基础 • 驱动系统 • 与安全性相关的系统 • 与舒适性相关的系统 • 多媒体和通信系统
• 主要参考书：《汽车电子学》BB平台下载
1.1 汽车电子控制技术的发展
1.1.1 汽车电子控制技术的发展历程
第一阶段：20世纪60年代中期至70年代末，是汽车电子技术 萌芽及初级发展阶段。
电子收音机、 发电机硅整流器、 电压调节器、 晶体管无触点电子点火， 电子控制燃油喷射等。
第二阶段：20世纪70年代末到90年代中期，是汽车电子控制 技术的大发展阶段。
பைடு நூலகம்
1.2 汽车电子控制系统的基本组成
1.2.1信号输入装置 信号输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器有两
类，一类用于控制汽车运行状态，另一类让驾驶员了解某些 信息和状态（如冷却液温度、润滑油压力、燃油量等）。
图1-2 输入信号 a）模拟信号；b）数字信号；c）信号发生器
1.2.2 控制器 控制器，即电子控制单元ECU由输入接口、计算机和输
发动机电子控制系统、 自动变速器、 防抱死制动系统、 电控悬架、 电控转向、 电子仪表、 影音娱乐设备等。
第三阶段：20世纪90年代中期至今，电子装置成为汽车设计 中必不可少的装置。
①动力控制方面。 在发动机管理系统（EMS）的基础上，增加了变速器控制
功能，拓展为动力传动控制系统（PCM）；
②汽车主动安全控制方面。 在防抱死制动系统（ABS）的基础上，增加了牵引力
汽车电子模块联网
• 总线系统 • RT－OS • 功能开发和软件开发（V模型） • 各类传感器和执行器
驱动系统
• 汽油机控制系统 • 柴油机控制系统 • 变速箱控制系统 • 电源管理系统
安全性相关系统
• 安全性概念和功能 • 被动安全技术 • 行驶系统调节和主动安全技术
舒适性相关
• 座椅、门窗、空调 • 多媒体和通信
为此，科技人员从汽车的主动安全性和被动安全性两个 方面着手，设计了防滑控制系统、车辆姿态控制系统、 智能防撞预警与应急保护系统、碰撞后的保护系统等一 系列电子控制装置。
汽车电子技术应用的优越性
1.减少汽车修复时间 汽车电气设备的故障约占汽车总故障的1/3。由于汽车构造比较复杂，零 部件比较多，工作环境不可控制(如道路条件，环境的温度、湿度)，加上人为的因素，所以汽车 的可靠性差，无故障间隔时间短 2.节油 汽车发动机采用电子综合优化控制，与传统的化油器式发动机相比，可以节约燃油消耗 10%~15％左右。汽车是一个较复杂的多参数控制的机械，而且行驶条件随机变化。对其采用优 化控制后，计算机可以对控制对象的有关参数(如温度、气体压力、转速、排气成分)进行适当采 样，然后进行数据处理 3.减少空气污染 用传感器控制的发动机空燃比闭环控制系统，可以保证发动机处于理论空燃比 附近工作。若加装废气再循环和三元催化净化等装置，不但可以节约燃油，而且废气中碳氢化合 物(HC)的体积分数可降低40％，氮氧化合物(NOx)的体积分数可降低60%左右。 4.减少交通事故 电子技术在汽车安全方面得到应用后，使整车的安全性能提高。交通事故主要 由人的主观因素和客观因素所造成，减少人的主观因素造成事故的电子装置有：防止酒后驾车和 驾驶员磕睡的电子装置、检查人的心理状态和反应时间的电子装置等；
2.信息传输网络化 3.汽车、交通智能化
电子信息技术的发展，推进了汽车技术向集成与智能迈进
图1-1 四层网络结构
电子信息技术的发展，推进了汽车技术向集成与智能迈进
图1-2 网络层次的发展
第二节 汽车电子控制系统的一般组成
一、电子控制系统的一般组成 二、自动控制系统的分类 三、汽车电子控制系统简介 四、电子控制单元(ECU)的功能与组成
控制系统（TCS）和驱动防滑系统（ASR）控制的功能；
③车辆稳定性控制方面。 车辆稳定性控制（VSC）系统、强化车辆稳定性系统
（VSE）以及智能悬架控制系统；
④被动安全控制方面。 发展了主动安全带和安全气囊的综合控制技术；
⑤改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面。 传统的巡航控制系统、智能巡航控制（也称自适应巡
第一讲 汽车电控概述
第一节 汽车电子控制技术的发展 第二节 汽车电子控制系统的一般组成 第三节 汽车电子控制技术基础知识
安全、环保和节能推动了汽车技术的发展
汽车的安全性是人类社会的一大祸害，车辆的制动安全 性、驱动安全性与行驶安全性是道路交通安全事故的三 大主要根源。
全世界每年由于交通事故死亡约50万人，排在人类死亡 原因的第10位；我国目前每年因交通事故死亡占全国总 死亡人数的1.5%，约每年10万人。
在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制 功能，同时还可以通过通信线为其它控制装置提供数据服务， 实现信息共享。
出现了以大规模集成电路和控制器局域网（CAN）为特 征的、多学科综合的汽车电子控制技术，是这一阶段的突出 特点。其代表性技术有智能传感器、16位和32位微处理器、 车载网络系统等。
航控制，ACC），其控制项目包括防抱死制动、牵引力控制 及车辆稳定性控制等等。
汽车内部环境的人性化设计方面、无线网络通信技术、 防盗报警系统和车载防撞雷达等电子装置，都得到了进一步 的开发和应用。
以控制器局域网（Controller Area Network，CAN）为 代表的数据总线（Data Bus）技术在此期间有了很大的发展。 CAN总线将各种汽车电子装置连接成为车载网络。
出接口等组成（图1-3）。
图1-3 ECU的基本结构
1.输入接口
1.1.2 汽车电子控制技术的发展特点 ①汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制，如 点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环等。
②电子控制技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分， 如防抱死制动系统、自动变速系统、信息显示系统等。
③从汽车本身到融入外部社会环境。
1.1.3 汽车电子控制技术的发展趋势 1.控制系统集成化