汽车电子控制技术基础.ppt

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1、第一章汽车电子控制系统基础知识第一节概述一、汽车电脑控制系统的组成在硬件结构上一般由三部分组成：外部传感器、电控单元和执行机构，如图2-1所示。二、汽车传感器(一)传感器的作用是一种信号转换装置，它将非电信号转换成电信号，有模拟信号和数字信号。(二)传感器的分类根据检测功能来分，使用的见表2-1丰田车的电控系统实例重庆大学机械学院汽车系张伟三、汽车控制用ECU(一)主要功能(1)接受传感器或其他装置的输入信号(2)给传感器提供参考电压：如2v、5v、9v或2v。(3)存储、计算、分析处理信息，存储运行信息和故障信

2、息，分析输入信息并进行相应的计算。(4)输出执行命令，把弱信号变为强信号的执行命令。(5)输出故障信息。(6)完成多种控制功能。重庆大学机械学院汽车系张伟(二)ECU的组成ECU一般由输入接口、微处理器和输出接口组成，如图2-2所示。1．输入接口电路输入接口电路，主要是完成外部传感器与微处理器之间的信息传递。主要是对传感器输入信号进行预处理，使输入信号变成微处理器可以接受的信号。因为输入信号有两类：模拟信号和数字信号，所以分别有相应的输入电路进行处理。重庆大学机械学院汽车系张伟(1)模拟信号的处理信号若信号很弱，

3、则需要进行放大。然后进行模数(A／D)转换若信号不是很弱，而且在A／D所设定的量程范围内，可直接进行A／D转换。若超过了A／D转换器的量程，则需要进行电压转换，使其不超过A／D的量程范围。图2-3显示了A／D的工作过程。重庆大学机械学院汽车系张伟(2)数字信号的输入。主要是来自转速传感器的转速信号和活塞上止点参考信号，它们都是脉冲信号。经过处理之后，通过I／O接口可直接送入微处理器。一般要设置放大电路和脉冲信号整形电路。2．微处理器目前汽车上用的微处理器主要是8位单片机或16位单片机，现在一些轿车上开始使用32位

4、单片机。重庆大学机械学院汽车系张伟单片机是指将CPU、RAM／ROM、I／O接口、定时／计数器等元件集成在一块芯片上所形成的芯片级计算机。如流行的MCS一51系列单片机外形如图2-4所示。单片机具有小型化、功能强、可靠性高、价格低、性能价格比高和功耗低等一系列优点，因而在汽车的实时控制中得到了广泛的应用。一般采用通用的单片机，如IntelMCS8048，8049，8032，MotorolaMC6802，RCAl802等8位机及IntelMCS809716位机。也用到一些专用单片机，它是为某一领域或特定商品而开发设

5、计的，其内部系统结构或指令系统都是特殊设计的(甚至内部已固化好程序)，如Siemens80C166，80C196KB，80535等单片机。重庆大学机械学院汽车系张伟3．输出接口电路输出接口电路将ECU与执行元件联系起来。它将ECU作出的决策指令转变为控制信号来驱动执行元件进行工作，它起着控制信号的生成与放大等功能。常见的输出执行元件通常是一些继电器、电磁线圈或显示器等。如图2-9是喷油器的驱动电路，在该电路中设置有功放集成电路模块LM324。它具有两个功能：一是增强输出信号的驱动能量，为大电流功放管提供足够的基极

6、电流；二是在数字电路与模拟电路之间形成器件隔离，以抑制干扰。重庆大学机械学院汽车系张伟四、执行元件执行元件的任务是根据ECU输出的控制信号执行某种相应的动作，以实现某种预定的功能。如燃油喷射控制中的喷油器和电动油泵、点火控制中的点火线圈、怠速控制中的步进电机、自动变速器控制中控制换挡的电磁阀、空调控制中的压缩机或电磁离合器等。各种控制系统中执行元件的使用情况如表2-2所示。重庆大学机械学院汽车系张伟第二节在汽车控制系统中的应用一、克莱斯勒汽车电脑1987年前，克莱斯勒电喷汽车上有两个电脑：一个逻辑模块(如图2-1

7、0所示)和一个动力模块(如图2-11所示)。大多数输入信号都接人逻辑模块，在逻辑模块中进行分析、运算和处理，然后将指令送给动力模块。动力模块中主要有执行元件的驱动电路，并驱动相应的执行器进行工作。从1987年度开始，把逻辑模块与动力模块联合成一个单模块发动机控制器，被称为“动力控制模块PCM”(如图2-12所示)。该模块具有自适应能力，且处理信息和完成输出的速度比逻辑模块和动力模块快。重庆大学机械学院汽车系张伟从1990年开始，由于电喷系统采用低阻型喷油器，它的工作电流比较大，驱动电路要用较大的散热器进行冷却，并

8、让发动机的进气流过计算机，以更好地冷却喷油器驱动电路。到1992年，克莱斯勒公司采用高电阻喷油器，电流降低了，无需配置大散热器了，计算机体积减小，同时也不需要用进气气流进行冷却了。重庆大学机械学院汽车系张伟二、通用汽车电脑1986年以前，动力控制模块称为160b／s计算机。从1986年度开始的车型，通用汽车公司采用P4型计算机，其波特串是8192。某些1995年生产的通用