汽車電子電氣系統概述

1、 隨著汽車技術的發(fā)展，汽車已經不再隨著汽車技術的發(fā)展，汽車已經不再是單純的運輸工具，它正向著高速、安全、是單純的運輸工具，它正向著高速、安全、經濟、舒適、環(huán)保以及智能化、人性化發(fā)經濟、舒適、環(huán)保以及智能化、人性化發(fā)展。汽車電氣設備是汽車重要組成部分，展。汽車電氣設備是汽車重要組成部分，其性能的好壞直接影響汽車的動力性、經其性能的好壞直接影響汽車的動力性、經濟性、可靠性、舒適性及環(huán)保性。濟性、可靠性、舒適性及環(huán)保性。（6060年代）紅旗轎車年代）紅旗轎車（20世紀世紀50年代以前）舊年代以前）舊款老爺車款老爺車（70年代）奧迪轎車年代）奧迪轎車（80年代）大眾帕薩年代）大眾帕薩特新領馭特新領馭（

2、21世紀后）豐田普銳斯世紀后）豐田普銳斯電動轎車電動轎車3汽車電子電氣系統組成電子電火電子電火蓄電池蓄電池前小燈前小燈散熱風扇散熱風扇前霧燈前霧燈指示燈開關指示燈開關喇叭喇叭電動倒車鏡電動倒車鏡儀表板儀表板尾燈尾燈后窗加熱除霜后窗加熱除霜起動機起動機保險絲盒保險絲盒發(fā)電發(fā)電機機音響音響1.1 1.1 汽車電子技術發(fā)展概述汽車電子技術發(fā)展概述1.2 1.2 汽車電氣技術概論汽車電氣技術概論1.3 1.3 電動汽車技術發(fā)展概論電動汽車技術發(fā)展概論1.4 1.4 現代汽車電子與電氣的目的和方法現代汽車電子與電氣的目的和方法1.1 1.1 汽車電子技術發(fā)展汽車電子技術發(fā)展概述概述第一階段（第一階段（1

3、974年以前）：初級階段。發(fā)展獨年以前）：初級階段。發(fā)展獨立性的零部件。立性的零部件。第二階段（第二階段（1974年年1982年）：迅速發(fā)展階段年）：迅速發(fā)展階段。廣泛應用集成電路和。廣泛應用集成電路和16位以下微處理器。位以下微處理器。第三階段（第三階段（1982年年1990年）：微機在汽車上年）：微機在汽車上應用日益成熟并向智能化發(fā)展階段。應用日益成熟并向智能化發(fā)展階段。第四階段（第四階段（1990年以后）：向智能化發(fā)展的高年以后）：向智能化發(fā)展的高級階段，開發(fā)了各種車輛整體的電子控制系統級階段，開發(fā)了各種車輛整體的電子控制系統，進入汽車電子時代。，進入汽車電子時代。發(fā)動機電子控制噴油系統

4、電子點火系統智能可變氣門正時系統電控自動變速器ECT防抱死制動系統ABS電子轉向助力系統自適應懸掛系統定速巡航自動控制系統安全，環(huán)保，節(jié)能傳感器不斷提高，數量增加處理器升級換代汽車系統升壓數據總線應用日益普及智能汽車，智能交通ITS開始應用嵌入式軟件，硬件的設計開發(fā)新技術在汽車電子產品的應用1.2 汽車電氣技術概述汽車電氣技術概述汽車電氣設備的組成汽車電氣設備的組成 現代電氣設備種類及數量繁多，但總的現代電氣設備種類及數量繁多，但總的來說可以大致分為三大部分：來說可以大致分為三大部分：電源、電源、用電設備、用電設備、汽車電氣線路。汽車電氣線路。 電源系統又稱為充電系統，由蓄電池、發(fā)電機、電源系

5、統又稱為充電系統，由蓄電池、發(fā)電機、調節(jié)器及充電指示裝置組成。發(fā)動機不工作時由蓄調節(jié)器及充電指示裝置組成。發(fā)動機不工作時由蓄電池供電，發(fā)動機啟動后，轉由發(fā)電機供電。當發(fā)電池供電，發(fā)動機啟動后，轉由發(fā)電機供電。當發(fā)電機端電壓高于蓄電池端電壓時，在向用電設備供電機端電壓高于蓄電池端電壓時，在向用電設備供電的同時，又向蓄電池充電。調節(jié)器的作用是在發(fā)電的同時，又向蓄電池充電。調節(jié)器的作用是在發(fā)電機工作時，保持其輸出電壓的穩(wěn)定。電機工作時，保持其輸出電壓的穩(wěn)定。圖圖 蓄電池蓄電池1 1、電源系統、電源系統圖圖 發(fā)電機發(fā)電機 圖圖 電壓調節(jié)器電壓調節(jié)器2.用電設備用電設備（1）起動系統）起動系統 啟動系主

6、要包括起動機及控制電路（啟動繼電啟動系主要包括起動機及控制電路（啟動繼電器等），用來啟動發(fā)動機。器等），用來啟動發(fā)動機。圖圖 常見起動機結構常見起動機結構 點火系的作用是來產生電火花，適時可靠地點點火系的作用是來產生電火花，適時可靠地點燃氣缸中可燃混合氣（僅用于汽油機汽車上）。燃氣缸中可燃混合氣（僅用于汽油機汽車上）。主要包括點火線圈、分電器總成（點火信號發(fā)生主要包括點火線圈、分電器總成（點火信號發(fā)生器）、點火器、火花塞等。器）、點火器、火花塞等。分電器分電器點火線圈點火線圈火花塞火花塞照明包括車外和車內的照明燈具，其作用是確保照明包括車外和車內的照明燈具，其作用是確保車輛內外一定范圍內合適的

7、照度，提供車輛夜間車輛內外一定范圍內合適的照度，提供車輛夜間安全行駛必要的照明。安全行駛必要的照明。信號裝置包括音響信號和燈光信號兩類，用來提信號裝置包括音響信號和燈光信號兩類，用來提供安全可靠行車所必需的信號。供安全可靠行車所必需的信號。圖圖 前照燈的結構前照燈的結構 用來監(jiān)測汽車的各種工作情況，使駕駛員能夠通過儀表、報警裝置及顯示裝置，及時發(fā)現發(fā)動機及汽車的各種參數及異常情況，確保汽車正常運行。主要包括電流表（電壓表）、水溫表、燃油表、機油壓力表、車速里程表、發(fā)動機轉速表、氣壓表、各種報警燈等（電子顯示裝置）。 用來為駕駛員和乘客提供良好的工作條件和舒適的乘坐環(huán)境。主要包括擋風窗玻璃及洗滌

8、刮水器、電動車窗、電動座椅、后視鏡、空調裝置、音響設備、衛(wèi)星導航和定位系統及防盜裝置。 現代汽車電氣線路主要包括中央控制盒、保險裝置、繼電器、電線束及插接件、電路開關等，電路構成一個統一的整體。 隨著現代汽車技術的發(fā)展，電子控制系統采用的越來越多，所占的比重日益加大。各電控系統由獨立變成了相互聯系，構成了汽車局域網絡。3.汽車電氣線路汽車電氣線路 二、二、汽車汽車電氣系統的電氣系統的特點特點 現代汽車電器與電子設備雖然種類繁多，功能各異，但其線路都應遵循一定的原則，了解這些原則對進行汽車電路分析是很有幫助的。 汽車電氣系統的主要特點如下： 汽車電氣系統的額定電壓主要有汽車電氣系統的額定電壓主要

9、有12V和和24V兩種。汽油車普遍采用兩種。汽油車普遍采用12V電源，電源，柴油多采用柴油多采用24V電源（由兩個電源（由兩個12V蓄電池蓄電池串聯而成）。串聯而成）。 現代汽車發(fā)動機是靠電力啟動機啟動的，現代汽車發(fā)動機是靠電力啟動機啟動的，啟動機由蓄電池供電，而蓄電池充電又必須啟動機由蓄電池供電，而蓄電池充電又必須用直流電源，所以汽車電系為直流系統。用直流電源，所以汽車電系為直流系統。 圖圖 單線制單線制3.單線制單線制 單線連接是汽車線路的特殊性，單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電器設備的正極它是指汽車上所有電器設備的正極均采用導線相互連接，而所有的負均采用導線相互連接，而所有

10、的負極則直接或間接通過導線與車架或極則直接或間接通過導線與車架或車身金屬部分相連，即搭鐵。任何車身金屬部分相連，即搭鐵。任何一個電路中的電流都是從電源的正一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經導線流入用電設備后，再極出發(fā)經導線流入用電設備后，再由電器設備自身或負極導線搭鐵，由電器設備自身或負極導線搭鐵，通過車架或車身流回電源負極而形通過車架或車身流回電源負極而形成回路。由于單線制導線用量少，成回路。由于單線制導線用量少，線路清晰，接線方便，因此廣為現線路清晰，接線方便，因此廣為現代汽車所采用。代汽車所采用。4.并聯連接并聯連接 各用電設備均采用并聯，汽車上的兩個電源（蓄電池與發(fā)電機）之間以及所

11、有用電設備之間，都是正極接正極，負極接負極，并聯連接。 由于采用并聯連接，所以汽車在使用中，當某一支路用電設備損壞時，并不影響其他支路用電設備的正常工作。圖圖 用電用電設備并聯設備并聯 圖圖 負極負極搭鐵搭鐵 采用單線制時，蓄電池一采用單線制時，蓄電池一個電極需接至車架或車身上，個電極需接至車架或車身上，俗稱俗稱“搭鐵搭鐵”。蓄電池的負極。蓄電池的負極接車架或車身稱之為負極搭鐵；接車架或車身稱之為負極搭鐵；蓄電池的正極接車架或車身稱蓄電池的正極接車架或車身稱之為正極搭鐵。負極搭鐵對車之為正極搭鐵。負極搭鐵對車架或車身金屬的化學腐蝕較輕，架或車身金屬的化學腐蝕較輕，對無線電干擾小。我國標準規(guī)對無

12、線電干擾小。我國標準規(guī)定汽車線路統一采用負極搭鐵。定汽車線路統一采用負極搭鐵。 為了防止因短路或搭鐵而燒壞線束，電為了防止因短路或搭鐵而燒壞線束，電路中一般設有保護裝置，如熔斷器、易容線。路中一般設有保護裝置，如熔斷器、易容線。 為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導線必須選用不同顏色的單色線或雙色線，低壓導線必須選用不同顏色的單色線或雙色線，并在每根導線上編號。并在每根導線上編號。42V汽車電氣技術超級電容+蓄電池起動/發(fā)電一體化技術激光點火技術道路無污染，噪聲低能源效率高，能源多樣化結構簡單，使用維修方便純電動汽車混合動力電動汽車燃料電池電動汽車動力蓄電

13、池和管理系統1.動力電池技術指標：安全性，能量，比功率，壽命，循環(huán)價格，能量轉換率。2.要求：大功率放電能力，更高比功率； 高效充電放電能力； 相對穩(wěn)定性。電池管理系統要求：1.基本的管理能力2.較強的熱量管理能力3.高壓管理能力4.車載CAN通信能力5.較好的電磁兼容EMC能力傳統內燃機限制：高效產生轉矩時的轉速限制在窄范圍，電動機寬廣的速度范圍內高效產生轉矩，行駛過程中不需要換擋，操作方便，噪聲低。電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行駛的主要執(zhí)行結構，驅動電機和其控制系統是新能源汽車的核心之一。分類：直流有刷、無刷，永磁、無磁。電動汽車隊驅動電機系統的要求:1.基速以下輸出大轉矩，以適應車輛

14、的起步、加速、負荷爬坡、頻繁起停等復雜工況。2.基速以上為恒功率員運行，以適應最高車速，超車等需要。3.全轉速運行范圍內的效率最優(yōu)化，以提高車輛的需駛里程。4.結構堅固、體積小、質量輕、環(huán)境適應性良好、可靠性高。5.低成本電池管理系統功能：數據采集，剩余容量的估算，電氣控制，熱管理，安全管理，數據通信。影響電動汽車推廣應用主要因素;動力電池安全性和使用成本（延長使用壽命）在控制策略方面，變結構控制，模糊控制，神經網絡控制，專家系統逐漸應用到驅動系統。目前存在問題：1全運行范圍內的轉矩、轉速控制精度、效率最優(yōu)化。2系統的可靠性、耐久性3動力總線裝置集成度4關鍵材料和關鍵元器件依靠進口5尚未形成完

15、整的、滿足汽車工業(yè)標準的供應商體系一 電池技術發(fā)展方向存在問題:1.制造的一致性問題2.原材料的篩選問題3.可靠性、安全性驗證問題4.成本與壽命問題BMS研究方向：數據采集的可靠性、SOC的估算精度，安全管理。1.技術困難：數據采集數量大，精度要求高；電池 的非線性制約SOC的預測精度；內部電路復雜，安全性差，抗干擾能力要求高。2.研究重點：電池內部的變化規(guī)律，有效算法估算SOC，減小SOC誤差。3.BMS安全管理和控制功能模塊，電池自身安全問題，均衡充電，高壓和高電流漏電4.通用性的BMS車用驅動電機系統尚需提高的方面：電機與控制系統的集成化，高性能電機控制策略，電機效率優(yōu)化，系統熱管理；系

16、統失效模式分析，系統可靠性，耐久性預測與快速評估方法；系統電磁兼容，環(huán)境適應性研究及試驗驗證，電機系統成本控制。設計目的：根據實際需要，建立模型，進行性能分析與仿真，以及軟硬件的設計。本書主要：汽車電子調理電路和驅動電路的設計、汽油機燃油噴射電子控制系統設計、點火控制系統設計、汽車低速防撞裝置設計、基于CAN總線的汽車照明控制系統設計、再生ABS電機控制系統設計汽車電子控制共性問題，傳感器、控制器、執(zhí)行器。系統共同點：1.對于所有的電子控制系統，一般情況需要建立系統的動態(tài)模型，建立 數學模型，設計控制器。2.實現對被控對象的精確控制，通過傳感器裝置測量被控對象的變化信息。3.汽車電氣的共性問題

17、。1. 系統工作2.硬件工作（1）系統規(guī)范分析與系統設計（2）底層設計與分析（3）印刷電路板設計（4）樣件調試與測試（5）經驗總結3 軟件工作流程：需求確認、概念設計、詳細設計、編碼、單元測試、集成測試、系統測試與維護。底層軟件設計包括子系統設計與代碼實現。理想軟件設計;應用層，完成功能規(guī)范客戶定義的功能服務層，完成信號處理的工作，包括網絡管理、診斷功能、輸入信號處理、部分頂層驅動的管理。驅動層，直接驅動通信芯片與輸入、輸出操作等。4 測試工作項目前期軟件測試和硬件測試。中期搭建測試臺架，完成設計驗證和產品驗證。5 結構工作目的：為電子模塊選擇合適外殼材料、設計匹配外殼、保證機械特性和設計模塊

18、子啊車內的安裝方式。V形設計開發(fā)流程V形設計驗證逆向設計 任務二任務二 汽車汽車電氣系統常用工具的使用電氣系統常用工具的使用（1）一字起子（如右圖），又稱一字形螺釘旋具、平口改錐，用于旋緊或松開頭部開一字槽的螺釘。一、拆裝工具一、拆裝工具 圖圖 一字起子一字起子 （2）十字形起子（如右圖），又稱十字槽螺釘旋具、十字改錐，用于旋緊或松開頭部帶十字溝槽的螺釘，材料和規(guī)格與一字形起子相同。圖圖 十字形起子十字形起子 圖圖 一字起子與十字起子規(guī)格解析一字起子與十字起子規(guī)格解析（1）套筒扳手 套筒扳手的材料、環(huán)孔形狀與梅花扳手相同，適用于拆裝位置狹窄或需要一定扭矩的螺栓或螺母。套筒扳手主要由套筒頭、手柄

19、、棘輪手柄、快速搖柄、接頭和接桿等組成，各種手柄適用于各種不同的場合，以操作方便或提高效率為原則，常用套筒扳手的規(guī)格是10 32mm。在汽車維修中還采用了許多專用套筒扳手，如火花塞套筒、輪轂套筒、輪胎螺母套筒等。 圖圖 套筒扳手套筒扳手 （2）梅花扳手 梅花扳手其兩端時環(huán)狀的，環(huán)的內孔由兩個正六邊形互相同心錯轉30而成。使用時，扳動30后，即可換位再套，因而適用于狹窄場合下操作，與開口扳手相比，梅花扳手強度高，使用時不易滑脫，但套上、取下不方便。 圖圖 梅花扳手梅花扳手（3）開口扳手 開口扳手（如下圖）是最常見的一種扳手，又稱呆扳手。其開口的中心平面和本體中心平面成15角，這樣既能適應人手的操作方向，又可降低對操作空間的要求。圖圖 開口扳手開口扳手（4）活動扳手 活動扳手（如下圖）其開口尺寸能在一定的范圍內任意調整，使用場合與開口扳手相同，但活動扳手操作起來不太靈活。圖圖 活動扳手活動扳手（5）內六角扳手 內六角扳手（如下圖）是用來拆裝內六角螺（螺塞）用的。規(guī)格以六角形 對邊尺寸S表示，有3 27mm尺寸的13種，汽車維修作業(yè)中使用成套內六角扳手拆裝M4 M30的內六角螺栓。圖圖 內六角扳手內六角扳手（6）扭力扳手 扭力扳手是一種可讀出所施扭矩大小的專用工具。其規(guī)格是以最大可測扭矩來劃分的。圖圖 扭力扳手扭力扳手（1）鉗工錘（如右圖）