汽车单片机与车载网络技术第1章汽车电子控制基础

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1、第1章汽车电子控制基础1.1汽车电子控制技术的发展历程1.2汽车电子控制单元1.1汽车电子控制技术的发展历程汽车电子控制技术的发展历程如下：20世纪中期，微电子技术的迅猛发展给汽车工业的发展带来了蓬勃的生机，可以说汽车电子控制技术的发展是由电子学技术的发展带动起来的。20世纪50年代到70年代末汽车业主要是发展独立的零部件，即利用电子装置改善部分机械部件的性能。1948年晶体管问世；1955年，晶体管收音机开始在汽车上使用；1960年，硅二极管整流式交流发电机取代了直流发电机；1963年，美国公司采用IC调节器，并在汽车上安装晶体管电

2、压调节器和晶体管点火装置，且逐步实现集成化；1970年，变速器的电子控制装置在汽车上投入使用。20世纪70年代末到80年代中期主要是发展一些独立系统。这一时期，汽车电子控制技术开始形成，且大规模集成电路得到广泛应用。1973年，美国通用汽车公司采用IC点火装置并逐渐普及；1976年，美国克莱斯勒公司首先研制出由模拟计算机对发动机点火时刻进行控制的电子点火系统；1977年，美国通用公司开始采用数字式点火时刻控制系统；1980年，使用卡尔曼空气流量计的单点喷射式电子控制燃油喷射装置被开发出来，之后电喷技术逐渐成熟，并开始大规模使用。20世

3、纪80年代中期到90年代末主要是开发各种车辆整体的电子控制系统，以微处理器为核心的微机控制系统在汽车上开始大规模使用，其技术逐渐成熟完善，并向智能化发展，汽车进入电子化的时代。2000年以后，汽车电子控制系统进入智能化和网络化时代。汽车产品大量采用人工智能技术，并利用网络技术进行信息的传递与交换，从而使得汽车更加自动化、智能化。　　随着汽车电子控制技术的飞速发展，汽车电子设备的成本在汽车总成本中占的比重也越来越大。汽车电子控制系统的具体应用见表1-1。电子技术在汽车发动机及整车上的广泛应用，使得汽车在各种工况下始终处于最佳的工作状态

4、，各项性能指标都获得较大改善，例如燃油消耗降低、动力性能提高、排气污染减少，并大大提高汽车的工作可靠性、安全性和乘员舒适性。电子技术可使汽车、道路、环境和乘员之间形成一个完整的系统网络，这是采用任何机械的办法都无法达到的。1.2汽车电子控制单元1.2.1电控系统的组成目前，汽油机的电控系统一般包括三大部分：信号传感装置、电子控制单元(ECU)和执行机构，如图1-1所示。图1-1汽油机的电控系统结构图若把汽车电子控制系统的工作过程比作人的活动，那么信号传感装置就相当于人的感知器官，感受外界的相关信息；电子控制单元(ECU)相当于人的大脑

5、，接收信号传感装置收集到的各种信息，并在分析处理之后向执行机构发出控制命令；执行机构就相当于人的手足，做出具体的反应动作。　　显然，在整个系统中，电子控制单元(ECU)是核心部分，它具有一定的智力功能，是完成系统工作、实现系统功能的关键。1.2.2电子控制单元(ECU)的基本功能汽车电控系统的控制装置称为电子控制单元(ECU)，是一种电子综合控制装置。汽车电子控制单元的具体名称并不统一，不同的汽车生产厂家采用不同的名称，即使是同一生产厂家，由于生产年代不同、控制内容不同，其名称也可能不一样。如美国通用汽车公司称汽车电子控制单元为EC

6、M(电子控制组件)，而美国福特汽车公司起初称汽车电子控制单元为MCU(微处理机控制装置)，后来又称之为EEC(发动机电子控制装置)。电子控制单元的中枢是微处理器。ECU按其内部储存的程序，对汽车电控系统各传感器输入的信号数据进行运算、处理、分析、判断，然后输出控制指令，驱动有关执行器动作，从而达到快速、准确、自动地控制汽车的目的。其作用主要表现在以下几个方面：(1)接收传感器等其他装置输入的信息，并给传感器提供参考电压(2V、5V、9V或12V)。(2)处理、存储、计算和分析数据信息及故障信息。(3)根据输入的有关信息求出输出值(指令

7、信号)，并且将输出值与标准值对比，进行故障判断。(4)把弱信号(指令信号)变为强信号(控制信号)。(5)当电控系统出现故障时，输出故障信息。(6)实行学习控制(自我修正输出值)。　　现代发动机电控系统中，由于使用了ECU，信号处理的速度和存储信息的容量都大大提高，因此，可以实现多功能、高精度的集中控制。ECU不仅可用来进行燃油喷射控制，同时还可用来进行点火控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、故障自诊断、失效保护和后备系统启用等。1.2.3电子控制单元(ECU)的基本构成1.电源电路电源电路是ECU的一个必不可少的部分，其电

8、路图如图1-2所示。　　图1-2(a)与(b)所示为未装步进电机的ECU电源电路图。ECU的电源有两路，一路来自点火开关控制的主继电器，它是ECU的主电源。打开点火开关后，主继电器触点闭合，电源送入ECU的内部处理电路