汽車電控技術緒論汽車是人類發明的最重要的交通工具之一。1886年，卡爾奔馳發明第一輛汽車；1903年，亨利福特創辦了第一家專業汽車制造廠；1950年，全世界汽車年產量1058萬輛；2006年，世界汽車年產量6912.7萬輛。2/5/20231汽車工業為社會創造巨大財富的同時，也帶來了負面影響：現代社會三大公害：大氣環境污染、能源危機、交通事故。應對措施：汽車排放法規、汽車油耗法、防止交通事故安全法規等。汽車電控技術緒論2/5/20232第一章汽車電子化與發動機電控技術

1.1汽車電控技術簡介1.1.1汽車電子化發展簡介

第一階段：20世紀50年代初期~74年，對汽車電器產品進行電子技術改造。特征：解決電子產品在汽車上應用的技術問題和拓展電子產品在汽車上應用的范圍。

第二階段：74年~82年，單一控制系統應用。特征：以微處理器為控制核心，以實現特定控制內容或功能為基本目的，各種獨立的電子控制系統得到了迅速發展。

2/5/20233第三階段：82年~95年，集中控制系統應用。特征：以微型計算機作為控制核心，能夠同時完成多種控制功能的計算機集中管理系統為基本模式，初步實現了汽車控制技術從普通電子控制向現代電子控制的過渡。

第四階段：

95年后，系統工程整體優化。特征：隨著CAN總線技術和高速車用微型計算機的應用，電子控制系統初步具備了對高復雜程度使用要求的控制能力，汽車電子化開始步入智能化控制的技術高點。

2/5/20234汽車電子技術的應用范圍汽車電子技術車身控制發動機控制底盤控制汽車電子控制系統車載電子信息系統安全氣囊中央門鎖控制車燈控制空調控制巡航控制CCS動力轉向EPS主動懸架控制驅動防滑ASR防抱制動ABS自動變速器ECT廢氣再循環EGR怠速控制ISC噴油控制EFI點火控制2/5/202351.1.2

汽車電子發展趨勢隨著電子技術、計算機技術、控制技術、信息技術、新材料、新工藝的不斷進步，汽車電子技術的發展趨勢有以下方面：1.電子元件微型化、集成化、多路傳輸、區域網絡、模塊化；2.傳感器向智能型發展；3.將汽車的供電系統電壓標準由l2V提高到42V；4.光導纖維在汽車信號傳輸中的應用；5.汽車上傳統的機械結構將被機電一體化的裝置所代替，各種操縱系統向電子化和電動化發展，實現“線操控”；6.新的控制理論和方法將大量應用。2/5/20236現代汽車電子控制系統主要由傳感器、電控單元ECU和執行器三個部分組成。

傳感器用來采集汽車運行工況和環境狀況的參數信號，并將信號提供給電控單元。

電控單元將信號進行處理后，經過計算、分析、判斷、比較、決策后發出最佳運行指令。

執行器根據電控單元的指令實施動作，完成控制功能。控制原則：以傳感器為控制基礎，以電控單元為控制核心，以執行器為控制對象，使汽車達到最佳運行性能。1.1.3

電子控制系統的組成2/5/20237汽車電子控制技術可分為四大類，即動力牽引系統控制，車輛行駛姿態控制，車身（車輛內部）控制和信息傳送。

·發動機控制·變速器控制動力牽引系統車輛行駛姿態控制

·防抱死剎車控制·懸掛控制·巡航控制·防滑控制·動力轉向控制

·安全控制·空調控制·顯示儀表·自動操作控制·多路通訊系統車身內部控制信息傳送

·車載移動電話·導航·音響系統1.1.4現代汽車電子技術應用概況2/5/20238發動機電子控制能最大限度地提高發動機的動力性，改善發動機運轉的經濟性，同時盡可能降低汽車尾氣中有害物質的排放量。它是電子控制技術在汽車上應用的主要部分。

發動機控制包括燃油噴射控制（EFI）、點火時間控制（ESA）、怠速控制（ISC）、排氣再循環（EGR）、發動機爆震控制和其他相應的控制以及自診斷系統、后備系統等。

1.2汽車發動機電控技術簡介2/5/202391.2.1汽油發動機電子控制技術發展簡介一、機械控制汽油噴射系統

1952~1957年為第一階段。主要特征是：以提高發動機動力性為主要目的，把飛機發動機燃油噴射技術成功地移植到汽車發動機上。-----為電子控制汽油噴射技術的開發提供了寶貴的經驗。

2/5/202310二、電子控制汽油噴射系統和點火系統1957~1979年為第二階段。主要特征是：以減少排污及降低能耗為主要目的，以空燃比精確控制為基本措施的各種電子控制汽油噴射系統相繼開發成功，汽油機運行控制進入電子控制的新階段。------為單一控制向集中控制過渡奠定了基礎。

2/5/202311三、發動機集中管理系統1979年以后是汽油機電子控制技術發生重大變革的第三階段。

主要特征是：把原先單一控制系統整合成一個系統，開發出了Motronic系統，即發動機集中管理系統。------為系統控制功能的拓展創造了條件。

2/5/202312單一控制：指控制系統只有汽油噴射控制（或點火控制）功能。集中控制：指控制系統除具有汽油噴射控制功能外，還具有點火正時等其他控制功能。單一控制和集中控制的共同點：系統都是由傳感器、電控單元ECU和執行器三個部分組成。控制精度高，發動機性能比化油器發動機有明顯提高。2/5/202313單一控制和集中控制的不同點：采用單一控制技術的電噴發動機，各系統都必須按照各自的控制功能配置相應的傳感器和控制單元，存在共需傳感器的重復及難于實現同步控制等弊端，限制了控制功能的擴展、優化。集中控制既將多項目控制集中在一個ECU上完成，不同控制功能所共需傳感器只采用一個共用，簡化了系統結構，降低了成本，提高了可靠性，并能方便地實現系統控制功能的拓展。2/5/2023141.2.2柴油發動機電控技術簡介第一階段：20世紀70年代至80年代中期基本特征是：采用位置控制方式，用電子控制的電液式或電磁式線位移或角位移驅動機構，取代原來的機械式調速機構和噴油提前調整裝置，實現循環噴油量和噴油定時的電子控制。

2/5/202315基本特征是：采用時間控制方式，類似于汽油機發動機集中管理系統在柴油機上應用，電控系統通過用高速電磁閥對噴油泵或噴油器噴油過程進行控制，實現循環噴油量、噴油定時的電子控制。

第二階段：20世紀80年代中期以后2/5/202316在后期開發的柴油機電控共軌式燃油噴射系統采用“壓力控制”方式。噴油器噴孔尺寸一定，噴油時間一定，控制噴油壓力即可控制噴油量；而在增壓活塞和柱塞尺寸一定時，噴油壓力（即增壓壓力）取決于共軌中的油壓，共軌中的油壓是由ＥＣＵ根據各種傳感器信號通過燃油壓力調節閥來控制的，所以將此種噴油量控制方式稱為“壓力控制”方式。為降低對供油壓力的要求，噴油量的控制采用控制噴油壓力的方法實現，在系統中，ＥＣＵ根據實際的共軌壓力信號對共軌壓力進行閉環控制。2/5/2023172/5/2023181.3汽車底盤電控技術簡介底盤由傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統四部分組成。傳動系統：由離合器、變速器、萬向節、傳動軸和驅動橋等組成。行駛系統：由車架、車橋、懸架和車輪等部分組成。轉向系統：主要由轉向操縱機構、轉向器、轉向傳動機構三個部分組成。制動系統：由制動操縱機構和制動器兩個主要部分組成。2/5/202319傳動系統電子控制：電控自動離合器

、自動變速器、電子差速器、電控四輪驅動系統等行駛系統電子控制：電子調節懸架轉向系統電子控制：動力轉向系統、四輪轉向（4WS）控制制動系統電子控制：防抱死制動控制（ABS）、驅動防滑控制（ASR）、電子制動力分配(EBD)、緊急制動輔助裝置(EVA)系統等。其他電控裝置：巡航控制（CCS）、電子穩定程序（ESP）等。2/5/202320一、自動變速器

它是由車速傳感器和節流閥開度傳感器將車速和節流閥開度轉換成電信號后作為電子控制裝置ECU的輸入信號，經ECT的ECU按照換檔特性和換檔規律，適時輸出信號給電磁閥，利用電磁閥來控制油壓回路，從而精確控制傳動比，使汽車得到最佳檔位和最佳換檔時間。它與傳統變速器比較，具有高精度動力傳動效率、低油耗，改善換檔舒適性，汽車行使的平穩性以及延長使用壽命等優點。1.3.1汽車傳動系統電控技術2/5/2023211.自動變速器AT(自動排檔變速箱AutomaticTransmission)2.機械式自動變速器

AMT（手自一體變速箱）3.電子控制無級自動變速器CVT2/5/202322二、電控四輪驅動系統

電控四輪驅動系統特點：動力不僅可在前、后橋之間主動分配，也可在后橋左右兩側車輪間進行分配。當車輛過彎時，系統會將更多動力輸送到處于彎道外側的后輪上，從而主動制造內向偏航力矩，使車子在彎道中的行駛動態更穩定。2/5/2023231.轉向助力控制系統

該系統是根據車速、轉向角、轉矩等傳感器，自動控制施加在轉向盤上所需的轉向力，使汽車在停止或低速行駛時轉動方向盤的力減小，而在高速行駛時轉動方向盤的力增加，即在各種行駛條件下實現轉向盤上所需力的最佳值。全電子控制動力轉向可提供回正力矩和阻尼力矩，從而獲得最優轉向回正特性，且大大改善車輛行駛穩定性。此外，電子控制動力轉向還可獲得最優化的轉向作用力特性，提高轉向響應性。

1.3.2轉向系統電控技術2/5/2023242.四輪轉向（4WS）控制四輪轉向（4WS）控制由安裝在后懸掛器處，用于操縱后輪的后輪轉向機構及前輪轉向機構所組成，這樣前后四個車輪均能進行轉向操縱。采用該控制系統的目的是為了提高汽車在低速時的轉向性能及在高速行駛時的轉向能力。2/5/2023251.防抱死制動ABS（Anti-LockBrakeSystem）ABS和ASR都是汽車的主要安全裝置。

在沒有ABS時，如果緊急剎車一般會使輪胎抱死，由于抱死之后輪胎與地面是滑動摩擦，所以剎車的距離會變長。如果前輪鎖死，車子失去側向轉向力，容易跑偏；如果后輪鎖死，后輪將失去側向抓地力，容易發生甩尾

。特別是在積雪路面，當緊急制動時，更容易發生上述的情況。ABS可以防止汽車制動時車輪被抱死，從而有效地避免由于車輪抱死而易出的交通事故。它充分利用了輪胎與路面之間的最大附著力，顯著地提高了車輛制動時的方向穩定性和可操縱性，防止了制動時產生側滑、甩尾等危險現象，縮短了制動距離，使制動效能得到充分發揮。1.3.3車輪防滑控制技術2/5/202326ASR是維持附著條件，充分發揮驅動力的電子調節裝置，其作用是通過控制發動機的輸出功率和驅動輪的制動系統等手段來控制驅動力，即在汽車起步，加速時減少驅動力，防止驅動力超過輪胎與路面的附著力而導致車輪空轉打滑，保持最佳的驅動力，改善汽車的方向穩定性和操縱性。2.驅動防滑系統（ASR）2/5/2023273.EBD電子制動力分配系統

汽車制動時，如果四只輪胎附著地面的條件不同，就容易產生打滑、傾斜和側翻等現象。EBD的功能就是在汽車制動的瞬間，高速計算出四個輪胎由于附著不同而導致的摩擦力數值，然后調整制動裝置，達到制動力與摩擦力（牽引力）的匹配，以保證車輛的平穩和安全。當緊急剎車車輪抱死的情況下，EBD在ABS動作之前就已經平衡了每一個輪的有效地面抓地力，可以防止出現甩尾和側移，并縮短汽車制動距離。EBD實際上是ABS的輔助功能，它可以改善提高ABS的功效。所以在安全指標上，汽車的性能又多了“ABS+EBD”。2/5/202328緊急制動時，剎車系統進入最大限量的工作狀態，ABS系統啟動，輪胎與地面產生劇烈摩擦，車速驟然下降，直到完全停下來。EVA系統便是在駕駛者踩剎車踏板這一過程中起作用的。通過嵌入式液壓助力系統，且根據駕駛者踩下剎車的速度和力量可以自動感知駕駛者需要什么樣的制動效果。從而提高緊急情況下的制動效率，最大限度避免事故的發生。

4.EVA緊急制動輔助裝置

2/5/2023295.ESP電子穩定程序ESP通常是支援ABS及ASR的功能。它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態信息進行分析，然后向ABS、ASR發出糾偏指令，來幫助車輛維持動態平衡。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩定性，在轉向過度或轉向不足的情形下效果更加明顯。

2/5/202330電子調節懸架

電子調節懸架可根據不同的路面狀況和車輛運動工況，自動控制車身高度，調整懸架的彈性剛度和阻尼，改善車輛行駛穩定性、操縱性、平順性和乘坐舒適性。目前應用的主要有半主動懸架和主動懸架。1.3.4懸架系統電控技術2/5/202331巡航控制（又稱為恒定車速控制）巡航控制系統實質上是一種自動等速行駛控制系統。當巡航控制系統工作時，汽車可以在駕駛員不踩加速踏板的情況下按設定的車速等速行駛，從而減輕駕駛員的疲勞，對汽車的舒適性和燃料經濟性也有一定的改善。該控制系統是根據車速傳感器、定速控制開關及定速取消開關的信號，通過進氣管的負壓壓力或一臺小電機來調節節氣門開度來保持預先設定的車速的。1.3.5其他電控系統2/5/202332車身的電子控制

增設車身控制（又稱車輛內部系統控制）的目的是為司乘人員提供更為舒適、更為便利及更為安全的環境，并能夠提高整車的市場競爭力。

車身的電子控制包括：車用空調控制，數字化儀表信息顯示，擋風玻璃的雨刷控制，車燈控制，車后障礙檢測，安全保護系統，多路通訊系統，門鎖控制，電動車窗控制，電動坐椅控制，安全帶控制及空氣袋控制等。

2/5/2023331汽車空調控制

汽車空調控制系統用來控制車廂內的溫度，使車內溫度保持在一設定的舒適溫度范圍內。該系統控制車內空氣溫度、空氣出口流量、風扇速度、吸入空氣或排出空氣及空調壓縮機的運行等。

2/5/202334

2信息顯示系統

汽車信息顯示系統正處于發展和完善階段，由車況監測部件、車載計算機和電子儀表三部分組成。汽車車況監測是傳統機械式儀表板報警功能的改進和發展，通過液位、壓力、溫度、燈光等傳感器，監測發動機、制動系、電源系統以及車燈的故障。車載計算機提供的信息能提高行車的安全性、燃油經濟性及乘坐舒適性、它能使駕駛員獲得平均油耗、瞬間油耗、平均車速、可行駛里程、駕駛時間、時鐘、溫度等有關正確駕駛的信息。這些信息在不需要時不顯示，需要時通過鍵盤和按鈕調出。電子儀表為駕駛員提供汽車行使時最基本的操作信息。且這些信息連續在儀表板上顯示。

2/5/2023353安全氣囊控制系統

該系統是一種被動安全保護裝置，由觸發裝置、氣體發生器和氣囊三部分組成。觸發裝置包括傳感器、電子控制裝置、儲備電源和監