汽车电气及电子控制系统第0章-绪论课件.ppt
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1、第第0 0章章 绪论绪论0.1 汽车发展面临的问题汽车发展面临的问题 1.能源问题能源问题 2.环境保护问题环境保护问题 3.交通安全问题交通安全问题0.2 汽车电气及电子技术的发展现状汽车电气及电子技术的发展现状0.3 汽车电气系统的特点汽车电气系统的特点0.4 汽车电气及电子系统分类汽车电气及电子系统分类0.5 汽车电气及电子控制技术的发展趋势汽车电气及电子控制技术的发展趋势 1.能源问题能源问题2121世纪是高科技、高技术的时代,随着汽车工业、国防世纪是高科技、高技术的时代,随着汽车工业、国防工业、化学工业、冶金工业和机械工业高速发展,人类将面工业、化学工业、冶金工业和机械工业高速发展,
2、人类将面临十分严峻的能源短缺挑战。临十分严峻的能源短缺挑战。0.1 0.1 汽车发展面临的问题汽车发展面临的问题 图图0-10-1所示为全球所示为全球可用能源与能源消耗情可用能源与能源消耗情况示意图。可见,全球况示意图。可见,全球石油和煤炭等主要能源石油和煤炭等主要能源在逐年减少,最终必将在逐年减少,最终必将耗尽。因此,能源问题耗尽。因此,能源问题已经成为当今世界上最已经成为当今世界上最受关注的社会问题之一。受关注的社会问题之一。2.2.环境保护问题环境保护问题环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心问环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心问题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和
3、科技导向题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和科技导向的关键因素,同时也是促进能源科技发展的巨大动力。目的关键因素,同时也是促进能源科技发展的巨大动力。目前的能源体系已无法适应未来社会对高效、清洁、经济、前的能源体系已无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系的要求,能源发展正面临着巨大的挑战。安全的能源体系的要求,能源发展正面临着巨大的挑战。3.3.交通安全问题交通安全问题据世界卫生组织统计,全世界一年中死于车祸的人数据世界卫生组织统计,全世界一年中死于车祸的人数约为约为100100万人,其中超过万人,其中超过1 1万人的有万人的有1111个国家。我国个国家。我国20022002
4、年年发生道路交通事故发生道路交通事故773137773137次,死亡次,死亡109381109381人,受伤人,受伤562074562074人,经济损失超过人,经济损失超过3333亿人民币,每万辆汽车死亡人数约为亿人民币,每万辆汽车死亡人数约为5353人。人。就目前技术水平而言,解决上述问题的有效途径主要体现在以下几个方面。采用电子控制技术,提高汽车整体性能。采用电子控制技术,提高汽车整体性能。不断实施严格的油耗、排放和安全法规。不断实施严格的油耗、排放和安全法规。开发利用新能源,使用替代燃料。开发利用新能源,使用替代燃料。开发电动汽车和混合动力汽车。开发电动汽车和混合动力汽车。0.2 汽车电
5、气及电子技术的发展现状汽车电气及电子技术的发展现状 电子控制技术的飞速发展和汽车节能、安全、电子控制技术的飞速发展和汽车节能、安全、排放等方面相关法规的建立,是汽车电子控制技排放等方面相关法规的建立,是汽车电子控制技术形成与发展的两大主要因素。汽车电子控制技术形成与发展的两大主要因素。汽车电子控制技术的形成和发展过程可分为术的形成和发展过程可分为3个阶段。个阶段。第一阶段是指20世纪60年代中期至70年代末,是汽车电子控制技术萌芽及初级发展阶段。其主要特点是改善汽车单个零部件的性能,比较有代表性的技术有电子收音机、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。第二阶段是
6、指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。这时开始出现具有一定综合性的汽车电子控制系统,大规模集成电路和超大规模集成电路技术的快速发展(导致电子控制装置小型化)和自动控制理论的引入,使得汽车电子控制技术基本成熟,并逐渐向汽车的其他组成部分拓展。这一阶段的代表性技术有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、电子仪表和影音娱乐设备等。第三阶段是指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。20世纪90年代以后,汽车电子控制技术进入广泛应用阶段,几乎渗透到了汽车的各个组成部分。汽车电子控制技术成为提高和改善汽车性能的主要途径。
7、在此期间,各种控制系统的功能进一步增强,性能更加完善,主要体现在以下几个方面。动力控制方面动力控制方面 在发动机管理系统(Engine Management System,EMS)的基础上,增加了变速器控制功能,扩展为动力传动控制系统(Powertrain Control Module,PCM)。汽车主动安全控制方面汽车主动安全控制方面 在防抱死制动系统(Antilock Brake System,ABS)的基础上,增加了牵引力控制系统(Traction Control System,TCS,也称为TRC)和驱动防滑系统(Acceleration Slip Regulation,ASR)控制功
8、能。车辆稳定性控制方面车辆稳定性控制方面 出现了车辆稳定性控制系统(Vehicle Stable Control,VSC)、强化车辆稳定性系统(Vehicle Stable Enhance,VSE)以及智能悬架控制系统。被动安全控制方面被动安全控制方面 发展了主动安全带和安全气囊的综合控制技术。改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面改善驾驶员劳动强度和保障行车安全方面 在传统巡航控制系统的基础上,开发出智能巡航控制,即自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC),控制内容包括防抱死制动、牵引力控制及车辆稳定性控制等。驾驶员即使没有踩制动踏板,ACC也能在必要的时刻自动
9、完成汽车制动操作,以保证安全。此外,在汽车内部环境的人性化设计、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方面,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控制系统连接成车载网络。在车载网络中,各控制装置独立运行,完成各自控制功能。同时,还可以通过通信线为其他控制系统提供数据服务,实现信息共享。以大规模集成电路和控制器局域网为特征的、多学科综合的汽车电气及电子控制技术,是这一阶段的突出特征。0.3 汽车电气系统的特点汽车电气系统的特点图0-
10、2 汽车电气系统1发电机 2调节器 3用电设备 4电流表 5蓄电池 6启动开关 7起动机(1)双电源)双电源 在汽车电气系统中,采用两个电源,即蓄电池和交流发电机。两者相互配合,协同工作,即使是在极端条件下(如发电机损坏,不发电),仅由蓄电池供电,汽车也能行驶一定里程。(2)低电压)低电压 汽车电气系统的额定电压有6V、12V、24V三种。汽油发动机汽车普遍采用12V电源,柴油发动机汽车多采用24V电源,摩托车采用6V电源。对于汽车运行中的实际工作电压,12V系统一般为14V左右,24V系统为28V左右。(3)直流供电)直流供电 现代汽车发动机是靠电力起动机起动的,起动机又需电池供电,而向蓄电
11、池充电又必须用直流电源,所以汽车电气系统采用直流系统。虽然交流发电机发出的是交流电,但经过整流器整流,变成直流电后才供给全车用电。0.3 汽车电气系统的特点汽车电气系统的特点(4)单线制)单线制 单线制也称为单线连接,是汽车电路的突出特点之一,它是指汽车上所有电气设备的正极均采用导线相互连接,而负极则直接或间接通过导线与金属车架或车身的金属部分相连,即搭铁,也称接地。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发,经导线流入用电设备后,再由电气设备或负极导线搭铁,通过车架或车身流回电源负极而形成回路。(5)负极搭铁)负极搭铁 蓄电池的负极接金属车架或金属车身称为负极搭铁。蓄电池的正极接金属车架或金属
12、车身称为正极搭铁。经研究表明,采用负极搭铁对车架或车身金属的化学腐蚀较轻,对无线电干扰小,且对点火系统的点火电压要求也低,更有利于火花塞跳火。因此,目前包括我国在内的所有国家都已经规定汽车电路统一采用负极搭铁。0.3 汽车电气系统的特点汽车电气系统的特点(6)并联连接)并联连接 各用电设备均采用并联连接,汽车上的两个电源(蓄电池与发电机)之间以及所有用电设备之间,都是正极接正极,负极接负极,并联连接。由于采用并联连接,所以汽车在使用中,当某一支路用电设备损坏时,并不影响其他支路用电设备的正常工作。(7)设有保险装置)设有保险装置 为了防止因电源短路(火线搭接)或电路过载而烧坏线束,电路中一般都
13、设有保护装置,如熔断器(短路保护)、易熔线(过载保护)等。(8)低压导线有颜色和编号特征)低压导线有颜色和编号特征 为了方便区别各电路的连接,汽车所有低压导线必须选用不同颜色的单色或双色线,并在每根导线上编号,编号由生产厂家统一规定。0.3 汽车电气系统的特点汽车电气系统的特点 (9)由相对独立的子系统组成)由相对独立的子系统组成 全车电路一般包括以下几个电路系统。电源电路。由蓄电池、发电机、电压调节器及工作状况指示装置(如电流表、充电指示灯)等组成。起动电路。由起动机、起动继电器、起动开关及起动保护装置等组成。点火电路。由点火线圈、分电器、电子点火器、火花塞、点火开关等组成。照明信号电路。由
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