1.汽车电子控制系统组成。 汽车电子控制系统由传感器、执行器和电子控制单元(ECU)组成，传感器将采集的各类状态信息、运行数据输送给ECU,ECU通过处理计算输出控制指令给执行器,由此控制整个系统的有序运作。其组成与关系如图1-43所示。 传感器和执行器是控制系统的重要组成部分,它们性能的好坏直接会影响到发动机或汽车的性能。ECU根据传感器采集的信息,按照一定的控制策略输出信号,控制执行器工作。 (1)输入处理电路 ECU的输入信号主要有三种形式,即模拟信号、数字信号(包括开关信号)、脉冲信号模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。控制系统要求模拟信号转换具有较高的分辨率和精度(>10位)。为了保证测控系统的实时性,采样间隔一般要求小于4ms。 数字信号需要通过电平转换,得到计算机接收的信号。对超过电源电压,电压在正负之间变化,带有较高的振荡和噪声,带有波动电压等输入信号,输入电路也对其进行转换处理。 (2)微处理器 微处理器首先完成传感器信号的A/D转换、周期脉冲信号测量和其他有关汽车行驶状态信号的输入处理,然后计算并控制所需的输出值,按要求适时地向执行机构发送控制信号。过去微处理器多数是8位和16位的,也有少数采用32位的,现在多用16位和32位机。
(3)输出处理电路 微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、指示灯、步进电动机等。
微处理器输出信号功率小,使用5V的电压,汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池,需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。
输入电路接收传感器和其他装置输入的信号,对信号进行过滤处理和放大,然后转换成定电压的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号,输入电路中的A/D转换器可以将模拟信号转换为数字信号,然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理,并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大,有些还要还原为模拟信号,使其驱动被控的调节伺服元件工作。ECU结构与工作原理如图1-44所示。
2.汽车电控系统分类。
从应用层面来看,汽车电子可以分为电子控制系统( Electronic Control Systems)和车载电子装置( Electronic Devices)两大类(表1-1)。汽车电子控制系统一般与机械装置配合使用,直接影响汽车的整车性能、安全性和舒适性。车载电子装置一般不直接影响汽车的运行性能,通过提高智能化息化和娱乐化程度来增加汽车附加值。
3.汽车总线技术。
汽车电子装置增多,使用导线的数量增加,线束变粗、变重,维修困难,促进了总线技术的推广应用(表1-2)。
汽车总线系统实质上是通过某种通信协议(如CAN),将汽车内部的各个ECU节点联结起来,从而形成一个汽车内部的局域网络。节点根据自身的传感器信息以及总线上的信息,完成预定的控制功能和动作,如灯光的开闭、电动机启停等,节点之间的通信通过总线来实现。每个节点一般由MCU(或DSP等)、接口电路、总路线控制器、总线驱动器等构成。
汽车总线有以下分类:CAN总线、LIN总线、多媒体总线、故障诊断总线。
