汽車(chē)電器與電子技術(shù)概述(ppt 82頁(yè)).ppt

1、汽車(chē)電器與電子技術(shù),個(gè)人簡(jiǎn)介,楊正才 E-mail:,汽車(chē)電器與電子設(shè)備是汽車(chē)的重要組成部分，它經(jīng)歷了從無(wú)到有，從簡(jiǎn)到繁，并逐漸由輔助向主要的發(fā)展過(guò)程。始于上世紀(jì)年代的傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)電子化，使得整車(chē)電器性能大大提高，其工作性能的優(yōu)劣直接影響到汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、舒適性以及排放凈化等。隨著科學(xué)技術(shù)和汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)電器電子設(shè)備日趨復(fù)雜，用電設(shè)備的數(shù)量和功率不斷增加，產(chǎn)品質(zhì)量及性能日益提高，并且正向電子化，智能化，信息化方向迅速發(fā)展，集成電路與以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)正越來(lái)越多的在汽車(chē)上得到應(yīng)用,概 述,學(xué)習(xí)的目的,1了解常見(jiàn)汽車(chē)電氣與電子設(shè)備結(jié)構(gòu)、 組成及工作原理。 2

2、掌握必要的維護(hù)保養(yǎng)及修理方法 掌握一定的單片機(jī)控制方法,主要組成部分,1汽車(chē)電源系統(tǒng)（電源是汽車(chē)電器的核心） 包括蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)裝置。 其中發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器是主要電源，蓄電池是輔助電源。發(fā)電機(jī)與蓄電池并聯(lián)工作；發(fā)電機(jī)配有調(diào)節(jié)器，主要作用是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化時(shí)，自動(dòng)保持發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定電壓。 車(chē)載蓄電池是一個(gè)能量傳遞上可逆（可充可放）的直流電源，按其功能可分為起動(dòng)蓄電池，動(dòng)力蓄電池。起動(dòng)蓄電池工作時(shí)間較短，瞬間電流要求高，因此其內(nèi)阻要求盡量小。動(dòng)力蓄電池作為能量的持續(xù)提供者，相對(duì)要求比能量高，大電流充放的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。由于動(dòng)力蓄電池的工作狀態(tài)直接影響由其供電驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的行駛性能，因此蓄電

3、池的荷電狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為一項(xiàng)新技術(shù)得到重視,2與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)系統(tǒng) 21起動(dòng)系統(tǒng) 包括直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制裝置等。其作用為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止到運(yùn)動(dòng)。 22點(diǎn)火系統(tǒng) 其為汽油機(jī)特有。按控制方式又可分為傳統(tǒng)點(diǎn)火系和電子點(diǎn)火系。其作用為產(chǎn)生高壓火花，點(diǎn)燃混合氣,3照明信號(hào)系統(tǒng) 各種車(chē)內(nèi)外照明燈、信號(hào)燈、喇叭、蜂鳴器、閃光器的使用保證車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的人車(chē)安全。 4儀表顯示系統(tǒng) 使駕駛員能夠及時(shí)的了解發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以及車(chē)輛行駛過(guò)程中有關(guān)裝置的工作狀況，例如電流、電壓、機(jī)油壓力、水溫、油量、車(chē)速、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等,5輔助電氣系統(tǒng) 主要有刮雨器、空調(diào)、音響等。 6配電系統(tǒng) 包括各類(lèi)保險(xiǎn)絲盒、組合開(kāi)關(guān)、獨(dú)立開(kāi)關(guān)以及供

4、電繼電器等,汽車(chē)電器電子設(shè)備特點(diǎn),1低壓 現(xiàn)有汽車(chē)電器電子設(shè)備均采用低壓電。標(biāo)稱(chēng)電壓6、12、24V三種。其中汽油車(chē)普遍采用12V電壓，柴油車(chē)多采用24V電壓。相對(duì)應(yīng)的發(fā)電裝置12V系統(tǒng)額定電壓為14V，24V系統(tǒng)額定電壓為28V。采用低壓電的優(yōu)點(diǎn)在于安全性好蓄電池柵格數(shù)較少，對(duì)減小蓄電池的質(zhì)量和尺寸有利,42V電源系統(tǒng),V系統(tǒng)是隨著汽車(chē)電子化的發(fā)展提出的，其目的是在現(xiàn)有汽車(chē)空間條件下提高車(chē)載電源的供電能力，降低車(chē)載電源的功率損耗。它有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1通過(guò)電壓提升減少電流載量，減小線束線徑。促進(jìn)現(xiàn)有電器裝置微型化，縮小體積，減輕重量。 2可以將發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)附件（如冷卻風(fēng)扇、水泵、轉(zhuǎn)向動(dòng)力泵、空

5、調(diào)壓縮機(jī)等）從發(fā)動(dòng)機(jī)中分離出來(lái)，直接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)一步減少發(fā)動(dòng)機(jī)零件和重量，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，提高生產(chǎn)效率。 3促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)變革，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部一部分機(jī)構(gòu)可由機(jī)械驅(qū)動(dòng)改為電驅(qū)動(dòng)。例如氣門(mén)開(kāi)啟關(guān)閉直接由電動(dòng)機(jī)和計(jì)算機(jī)聯(lián)合控制，省略了凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)。 4為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)全面電控化了提供條件,2直流 這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)須依靠電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)，而起動(dòng)機(jī)的電源由蓄電池提供，但蓄電池的電能消耗必須用直流電進(jìn)行補(bǔ)充，所以汽車(chē)電器電子系統(tǒng)為一直流系統(tǒng)。 3單線制 由于汽車(chē)電器電子設(shè)備為并聯(lián)方式，單線制即從電源到用電設(shè)備使用一根導(dǎo)線連接；而另一根導(dǎo)線則由汽車(chē)車(chē)體或發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的金屬部分替代。單線制不僅節(jié)省導(dǎo)線，使線路簡(jiǎn)化、清晰

6、，而且也便于安裝和檢修,4負(fù)極搭鐵 利用單線制時(shí)，蓄電池一個(gè)電極接到車(chē)體上，稱(chēng)為搭鐵。負(fù)極與車(chē)體相連接稱(chēng)為負(fù)極搭鐵。目前汽車(chē)均采用負(fù)極搭鐵，其原因是對(duì)電子器件干擾小，對(duì)車(chē)架及車(chē)身電化學(xué)腐蝕小,新型電子控制裝置的發(fā)展、特點(diǎn)與應(yīng)用,1、2005年，我國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)約為3000億規(guī)模的“盛宴”。 全球每輛新款汽車(chē)的電子設(shè)備支出占比例大約為26，這一數(shù)字相當(dāng)驚人,一、汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,2、國(guó)際和國(guó)內(nèi)品牌紛紛涌入汽車(chē)電子市場(chǎng),2004年度的TCL、康佳、夏新及創(chuàng)維家用電子品牌加入汽車(chē)電子行業(yè)的潮流之后，包括中興、華為、國(guó)微等大批電子技術(shù)型企業(yè)也紛紛進(jìn)入這一市場(chǎng)； 本土軍團(tuán)面對(duì)的國(guó)際品牌方陣則更是強(qiáng)

7、大，包括Motorola、Intel、Philips、Siemens、Bosch及德?tīng)柛５葟S商在內(nèi)的歐美系及包括松下、電裝等在內(nèi)的日系品牌,3、國(guó)內(nèi)汽車(chē)電子業(yè)面臨尷尬,我國(guó)有超過(guò)1000家的汽車(chē)電子制造商在參與競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)際品牌的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和 規(guī)模優(yōu)勢(shì)十分明顯，30的國(guó)際品牌把持著中國(guó)70的汽車(chē)電子市場(chǎng),二、汽車(chē)電子技術(shù)的內(nèi)容,1、發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù) 2、底盤(pán)新技術(shù) 3、汽車(chē)安全新技術(shù) 4、汽車(chē)電子與電器新技術(shù)等 5、故障診斷新技術(shù),EFI、MPI、GDI、HPCR、VTEC、 ZEV、LEV、TWC、SAI、AT、CVT、ABS、EBD、ASR、ESP、4WD 、EPS、SRS、GPS,動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)

8、,發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 變速器控制系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器綜合控制的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),空燃比控制 點(diǎn)火控制 怠速控制 配氣正時(shí)控制 增壓壓力的控制 廢氣再循環(huán)控制 故障診斷,故障診斷,傳統(tǒng)故障檢測(cè) 故障碼診斷 PC機(jī)故障診斷,電子控制單元框圖,控制器,控制器,中國(guó)首輛柴油家用轎車(chē)捷達(dá)SDI,奧迪A6 2.5TDI，國(guó)內(nèi)第一款高檔柴油轎車(chē),EV = Electrical Vehicle （電動(dòng)汽車(chē)） HEV = Hybrid Electrical Vehicle （混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)） FCEV = Fuel Cell Electrical Vehicle （燃料電池電動(dòng)汽車(chē),汽車(chē)能源新技術(shù),C

9、hang An,純電池汽車(chē),通用Hy-wire氫動(dòng)三號(hào)由200塊相互串聯(lián)在一起的燃料電池塊組成的電池組產(chǎn)生電力，通過(guò)68升的氫氣儲(chǔ)存罐向燃料電池組提供氫氣。電池組所產(chǎn)生的電能輸入電動(dòng)機(jī)后，通過(guò)功率為60千瓦/82馬力三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛，并幾乎不產(chǎn)生任何噪音。氫儲(chǔ)存罐分為兩種，一種罐內(nèi)儲(chǔ)存的是溫度為-253C的液態(tài)氫，另一種罐內(nèi)儲(chǔ)存的是承受最高壓力可達(dá)700Pa的高壓氫氣。一次充氣行駛里程分別可達(dá)400公里和270公里,電動(dòng)汽車(chē)EV,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)HEV,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)FCEV,將燃料的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)的方式轉(zhuǎn)化為電能,柴油混合動(dòng)力系統(tǒng) 1-1.6升Hdi柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(最大輸出功率為66

10、kW) 2-柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF) 3-”停車(chē)-啟動(dòng)”系統(tǒng) 4-電動(dòng)機(jī)(額定功率為16kW) 5- 6速手自一體變速箱 6-逆變器 7-低壓電池 8-動(dòng)力傳輸管理單元 9-高壓電纜 10-高壓鎳氫充電電池(288V,氫氧燃料電池工作原理,特點(diǎn)：燃料電池工作時(shí)不需要充電，只要連續(xù)地供應(yīng)燃料和氧化劑，就會(huì)產(chǎn)生能量,陽(yáng)極：2H2 4H+ + 4e- 陰極：O2 + 4H+ + 4e- 2 H2O整體：2H2 + O2 2 H2O + 能量,本田氫動(dòng)力車(chē),寶馬氫動(dòng)力車(chē)h,TWC = Three-way Catalytic Converter （三元催化轉(zhuǎn)化器） EGR = Exhaust Gas

11、Recirculation （廢氣再循環(huán)） EVAP = Evaporative Emission Control （燃油蒸發(fā)排放） DPF = Diesel Particulate Filter （微粒捕集器,汽車(chē)排放控制技術(shù),三元催化轉(zhuǎn)化器,汽油機(jī)尾氣： CO、HC、NOx。 柴油機(jī)尾氣： 主要是NOx和微粒，少量 的 CO、HC,排放物生成機(jī)理： CO、HC：不完全燃燒。 NOx ：高溫富氧 柴油機(jī)微粒（黑煙）：整體富氧，局部缺氧,廢氣再循環(huán)技術(shù)EGR,廢氣再循環(huán)EGR是為了減少排氣中的氮氧化合物。 部分的排氣通過(guò)EGR閥與新鮮空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣缸內(nèi)混合氣的含氧量就降低，從而降低氮

12、氧化合物排放,柴油機(jī)微粒捕集器DPF,微粒捕捉器主要用來(lái)凈化柴油機(jī)排氣中的顆粒物，是現(xiàn)代柴油機(jī)滿(mǎn)足歐以上排放法規(guī)的有效手段。 柴油機(jī)微粒捕捉器的核心是過(guò)濾體和過(guò)濾體再生裝置,電子油門(mén)踏板,莫爾斯加速踏板,villiams普通地板安裝踏板,集裝箱車(chē)用踏板,Volvo車(chē)用踏板,變速器控制系統(tǒng),機(jī)械式變速器（MT） 液力機(jī)械式自動(dòng)變速器（AT） 電控機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器（CVT） 機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT,有級(jí)式,無(wú)級(jí)式,手動(dòng)變速器 MT Manual Transmission,液力自動(dòng)變速器 ATAutomatic Transmission,電子控制機(jī)械自動(dòng)變速器 AMT Automatic Mech

13、anical Transmission,無(wú)級(jí)變速器 CVTContinuously Variable Transmission,分段無(wú)級(jí),變速器,自動(dòng)變速器AT=Automatic Transmission,自動(dòng)變速器的操縱,電控機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器(CVT,采用金屬帶無(wú)級(jí)變速器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 存在效率和磨損問(wèn)題 主要用于2.5升以下的輕型車(chē)上,伊頓AMT操縱手柄,伊頓AMT變速器,汽車(chē)學(xué)院AMT 結(jié)構(gòu),發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器綜合控制的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),混合動(dòng)力客車(chē)中間軸AMT方案,底盤(pán)電子控制系統(tǒng),防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)（ABS） （渦流緩速器） 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)（EPS） 懸架控制系統(tǒng) 車(chē)輪胎壓檢測(cè)（TPMS

14、,制動(dòng)踏板傳感器,制動(dòng)踏板行程傳感器,制動(dòng)燈開(kāi)關(guān),制動(dòng)踏板,定位桿,電子制動(dòng)力分配裝置EBD,EBD=Electrical Braking-force Distribution,汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，四只輪胎附著的地面條件往往不一樣。 比如，有時(shí)左前輪和右后輪附著在干燥的水泥地面上，而右前輪和左后輪卻附著在水中或泥水中，這種情況會(huì)導(dǎo)致在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)四只輪子與地面的摩擦力不一樣，制動(dòng)時(shí)容易造成打滑、傾斜和車(chē)輛側(cè)翻事故 ，能采用不同的方式和力量制動(dòng),EBD (電子制動(dòng)力分配)功能,前后分配,左右分配,驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)ASR,ASRAcceleration Slip Regulation,ASR可防止車(chē)輛尤其是大

15、馬力車(chē)子，在起步、再加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑現(xiàn)象，以維持車(chē)輛行駛方向的穩(wěn)定性。ASR可以通過(guò)減少節(jié)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率或者由制動(dòng)器控制車(chē)輪打滑來(lái)達(dá)到對(duì)汽車(chē)牽引力的控制,ASR與ABS的區(qū)別在于，ABS是防止車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)被抱死而產(chǎn)生側(cè)滑，而ASR則是防止汽車(chē)在加速時(shí)因驅(qū)動(dòng)輪打滑而產(chǎn)生的側(cè)滑，ASR是在ABS的基礎(chǔ)上的擴(kuò)充，兩者相輔相成,電子穩(wěn)定性程序ESP,ESP綜合了ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、BAS（制動(dòng)輔助系統(tǒng)）和ASR（加速防滑控制系統(tǒng)）三個(gè)系統(tǒng)，功能更為強(qiáng)大。ESP一般由轉(zhuǎn)向傳感器、車(chē)輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器等組成，它通過(guò)對(duì)這些傳感器傳來(lái)的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，然后向ABS

16、、ASR發(fā)出糾偏指令，來(lái)幫助車(chē)輛維持動(dòng)態(tài)平衡，它可以使車(chē)輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，尤其在轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯,ESP=Electronic Stability Program,避免車(chē)禍頭號(hào)幫手 博世（BOSCH）兩千萬(wàn)套ESP下線,ESP系統(tǒng)可偵測(cè)車(chē)輛打滑的程度，并且可以主動(dòng)介入修正車(chē)身動(dòng)態(tài)，就算駕駛員什么都不動(dòng)作的狀態(tài)下，依舊可以讓不聽(tīng)指揮的車(chē)輛回復(fù)控制,電子穩(wěn)定性程序ESP,當(dāng)汽車(chē)發(fā)生轉(zhuǎn)向不足時(shí)（左），車(chē)身表現(xiàn)為向彎外推進(jìn)，此時(shí)ESP系統(tǒng)將通過(guò)對(duì)左后輪的制動(dòng)來(lái)遏制車(chē)輛陷入險(xiǎn)境；而當(dāng)汽車(chē)發(fā)生轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)（右），此時(shí)ESP系統(tǒng)則通過(guò)對(duì)右前輪的制動(dòng)來(lái)糾正危險(xiǎn)的行駛狀態(tài),輪胎

17、胎壓檢測(cè)總體框圖,TMPS信號(hào)采集單元,WABCO公司胎壓檢測(cè)模塊,四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳向四個(gè)車(chē)輪，以增加汽車(chē)在道路不好的情況下行駛的牽引力，同時(shí)改善汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱性能,四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4WD,4WD=Four-wheel Drive,主動(dòng)懸架 Active Suspension,被動(dòng)懸架 Inactive Suspension,懸架技術(shù),車(chē)身電子控制系統(tǒng),氣囊及安全帶（1958發(fā)明降低二次碰撞） 防撞系統(tǒng) 防盜系統(tǒng) 座椅控制系統(tǒng) 燈光控制系統(tǒng) 空調(diào),安全氣囊SRS,1)作用 當(dāng)汽車(chē)以大于20km/h的速度發(fā)生碰撞時(shí)，安全氣囊就會(huì)自動(dòng)充氣彈開(kāi)，瞬時(shí)在駕駛員和方向盤(pán)之間充起一個(gè)很大的氣

18、囊，減輕駕駛員頭部及胸部的傷害。 (2)組成 氣體發(fā)生器、防護(hù)蓋、 氣囊、約束件、溢氣孔等,SRS=Supplemental Restraint System，輔助約束系統(tǒng),EPS（電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向）系統(tǒng)中CAN總線的應(yīng)用,X-By-Wire 線控技術(shù),Steer-by-Wire-System,2010年40的歐洲生產(chǎn)的汽車(chē)將全部采用X-By-Wire技術(shù),GPS衛(wèi)星,通信衛(wèi)星,接收GPS定位信號(hào),與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,全球定位系統(tǒng)GPS Global Positioning System,汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)兩大功能：車(chē)輛追蹤、駕駛指南,智能安全帶系統(tǒng),總線技術(shù),常用汽車(chē)總線,CAN是德國(guó)“BOSCH公司”設(shè)計(jì)的一種新型高速局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以進(jìn)行廣播通訊和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，具有傳輸速度快（500k-1MHz)、抗干擾能力強(qiáng)等很多優(yōu)點(diǎn)，是汽車(chē)局域控制網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一 LIN是由Audi，Motorola，BMW，ACT等公司成立的協(xié)會(huì)，在潛心研究A類(lèi)網(wǎng)（A類(lèi)網(wǎng)是面向傳感器執(zhí)行器的低速網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率通常為1-10kb/s，主要應(yīng)用于電動(dòng)門(mén)窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光