汽車電腦與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用課件

汽車電腦與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用課件第一頁，共58頁。世界主要汽車集團(tuán)及品牌介紹（按原產(chǎn)國籍劃分）克萊斯勒第二頁，共58頁。第三頁，共58頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解汽車電腦的發(fā)展史2.掌握汽車電腦的應(yīng)用情況3.熟悉汽車電腦的特點(diǎn)第四頁，共58頁。一、汽車電腦的發(fā)展概況科技化、智能化、IT化如：車用通信系統(tǒng)、多媒體娛樂設(shè)備、GPS導(dǎo)航產(chǎn)品、防盜系統(tǒng)等……第五頁，共58頁。汽車電腦的分類:目前汽車電腦已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如車身電腦、發(fā)動(dòng)機(jī)電腦、變速器電腦以及ABS電腦等。雖然不同車型上配置的電腦數(shù)量和類型不盡相同，但總的發(fā)展趨勢(shì)是用一臺(tái)主電腦處理大多數(shù)傳感器的輸入信號(hào)，用一些較小的電子控制單元控制其他系統(tǒng)。第六頁，共58頁?，F(xiàn)代汽車電腦控制裝置第七頁，共58頁。20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)

提高燃油經(jīng)濟(jì)性控制控制燃料分配器火花定時(shí)化油器燃料混合缺點(diǎn)：機(jī)械系統(tǒng)的調(diào)整能力差第八頁，共58頁。隨著微處理器的誕生汽車上的微處理器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制火花定時(shí)和空燃比。20世紀(jì)80年代早期，ECU成為大多數(shù)車輛中的標(biāo)準(zhǔn)部件。第九頁，共58頁。ECU（ElectronicControlUnit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機(jī)控制器。它和普通的電腦一樣,由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。用一句簡(jiǎn)單的話來形容就是“ECU就是汽車的大腦”。第十頁，共58頁。第十一頁，共58頁。汽車電腦的構(gòu)成:汽車電腦的主要部分是單片機(jī)，單片機(jī)是一塊集成了微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器以及輸入和輸出接口的電路板。微處理器是單片機(jī)的核心部件，微處理器將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)經(jīng)過功率放大后控制執(zhí)行器，例如噴油器和繼電器等。隨著單片機(jī)計(jì)算能力和內(nèi)存容量越來越大，汽車電腦的功能也越來越多。第十二頁，共58頁。汽車電腦的概念、作用汽車電腦是指將汽車內(nèi)外環(huán)境的各種信息單元進(jìn)行集中收集和處理，并利用計(jì)算機(jī)軟件，無線通信，無線上網(wǎng)，無線通信，安全防范，移動(dòng)辦公，數(shù)字儀表與故障檢測(cè)等功能，提高駕駛的安全性和舒適性的汽車設(shè)備。作用是感測(cè)汽車內(nèi)外各個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀況，如水箱溫度，汽油噴油量，進(jìn)氣量等，在送出檢測(cè)到的數(shù)據(jù)給汽車電腦進(jìn)行判讀，汽車電腦在發(fā)出指令指示發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。第十三頁，共58頁。ECU通過各種傳感器（包括溫度傳感器、壓力傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氧氣傳感器、爆震傳感器等）收集發(fā)動(dòng)機(jī)的各部分工作狀態(tài)信息，由負(fù)責(zé)傳輸?shù)木€路發(fā)送至ECU。在ECU接收了這些信號(hào)之后，就會(huì)對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分析，便會(huì)得知發(fā)動(dòng)機(jī)各部件功能處于什么樣的狀態(tài)，運(yùn)作情況如何的信息，然后根據(jù)事先寫好的程序自動(dòng)運(yùn)算，在這個(gè)狀態(tài)下應(yīng)該讓哪些執(zhí)行元件做哪些事情，繼而將指令發(fā)送到執(zhí)行元件，命令執(zhí)行元件工作。第十四頁，共58頁。這是臨時(shí)制作的閉環(huán)控制示意圖。如果“氧殘余量反饋”去掉，那就是不帶反饋的開環(huán)控制。目前所有的ECU都采用閉環(huán)控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)管理更精確。第十五頁，共58頁。做個(gè)簡(jiǎn)單的比喻：整個(gè)過程就好像一根絨毛，輕輕的觸碰到你的鼻孔，鼻毛（傳感器)便會(huì)把觸控的信息傳至大腦（ECU），然后大腦就對(duì)信息進(jìn)行分析，確實(shí)有異物進(jìn)入鼻孔了，接著便會(huì)對(duì)鼻孔的各部分發(fā)出指令，命令鼻孔進(jìn)行氣體噴射，然后達(dá)到清理異物的目的，如果異物造成的影響超出了系統(tǒng)可以承受的范圍，隨之會(huì)伴隨著各種巨大的噴嚏響聲（信號(hào)警報(bào)，故障碼爆出）。第十六頁，共58頁。汽車電腦的工作過程

(1)信號(hào)過濾和放大輸入電路接收傳感器和其他裝置的輸入信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾和放大。輸入信號(hào)放大的目的是使信號(hào)增加到汽車電腦可以識(shí)別的程度，某些傳感器，例如氧傳感器，產(chǎn)生一個(gè)小于1V的低電壓信號(hào)，只能產(chǎn)生極小的電流，這樣的信號(hào)送入電腦內(nèi)的微處理器之前必須放大，這個(gè)放大作用由電腦中輸入芯片中的放大電路來完成。

(2)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換由于很多傳感器產(chǎn)生的是模擬信號(hào)，而微處理器處理的是數(shù)字信號(hào)，所以必須把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這項(xiàng)工作由電腦輸入芯片中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器以固定的時(shí)間間隔不斷對(duì)傳感器的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行掃描，并對(duì)模擬信號(hào)賦予固定的數(shù)值，然后將這個(gè)固定值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。在一些汽車電腦中，輸入處理芯片和微處理器制成一體。

第十七頁，共58頁。(3)微處理器將已經(jīng)預(yù)處理過的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并將處理后的數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信號(hào)放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件工作。

隨著汽車電子化和自動(dòng)化程度的提高，汽車電腦將越來越多，這樣必將導(dǎo)致車身線束日益復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)汽車電腦之間的信息快速傳遞、簡(jiǎn)化電路以及降低成本，汽車電腦之間要采用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。例如變速器需要與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)配合，根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及動(dòng)力負(fù)荷等因素自動(dòng)進(jìn)行換擋，因此變速器電腦需要得到節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等信號(hào)，這就要實(shí)現(xiàn)變速器電腦與發(fā)動(dòng)機(jī)電腦之間的信息傳遞，這個(gè)工作通常是由CAN總線來完成的。第十八頁，共58頁。二、汽車電腦的應(yīng)用汽車電腦是以電腦為控制中心的高度自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)隨著汽車的不斷發(fā)展而日漸完善。解決汽車所面臨的安全、能源和污染三大問題。第十九頁，共58頁。1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)包括的內(nèi)容:1.電控汽油噴射系統(tǒng)；（空燃比達(dá)到最佳值）2.電控汽油點(diǎn)火系統(tǒng)；（找準(zhǔn)最佳點(diǎn)火提前角）3.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制系統(tǒng)；4.排放控制系統(tǒng)；5.進(jìn)氣控制系統(tǒng)6.汽缸變排控制系統(tǒng)7.可變壓縮比系統(tǒng)8.柴油電控系統(tǒng)第二十頁，共58頁。2、汽車底盤電控系統(tǒng)車輛安全主動(dòng)安全被動(dòng)安全ABSEBD電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)BA(EBA)緊急剎車輔助系統(tǒng)TCS/TRC/ASR：牽引力控制系統(tǒng)ESP/DSC/VSC/VSAHDC高位剎車燈氙氣大燈前大燈延時(shí)熄滅隨動(dòng)轉(zhuǎn)向大燈防眩目后視鏡雨量傳感器HUD抬頭數(shù)字顯示EPS隨速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)行駛中車門自動(dòng)落鎖兒童安全鎖倒車?yán)走_(dá)倒車影像夜視系統(tǒng)無鑰匙啟動(dòng)定速巡航感應(yīng)雨刷剎車盤干燥緊急剎車預(yù)緊第二十一頁，共58頁。1.制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)原理：“點(diǎn)剎”，保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性

演示視頻第二十二頁，共58頁。緊急剎車輔助系統(tǒng)(BA)剎車輔助系統(tǒng)各種廠家的叫法不同，最主要的叫法有三種：BA，EBA，BAS。剎車輔助系統(tǒng)會(huì)監(jiān)控駕駛員踩剎車踏板的頻率和力量，在緊急的時(shí)刻輔助駕駛員對(duì)車輛施加更大的制動(dòng)力，從而縮短剎車距離，確保車輛安全。第二十三頁，共58頁。電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)自動(dòng)調(diào)節(jié)前后軸制動(dòng)力分配比例，提高制動(dòng)效能第二十四頁，共58頁。TRC牽引力控制系統(tǒng)監(jiān)控到驅(qū)動(dòng)輪打滑，從而降低動(dòng)力輸出，而使輪胎回到正常轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，保證車輛穩(wěn)定行駛。第二十五頁，共58頁。DSC動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)抑制轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度演示視頻第二十六頁，共58頁。陡坡緩降系統(tǒng)(HDC)

路虎公司發(fā)明陡坡緩降系統(tǒng)在開啟后，不用駕駛員控制油門和剎車，車輛會(huì)自動(dòng)以6-8km/h的速度前進(jìn)，駕駛員只需控制好方向盤即可。演示視頻第二十七頁，共58頁。高位剎車燈

安裝在車尾上部，以便后面行駛的車輛易于發(fā)現(xiàn)前方車輛剎車，起到防止追尾事故發(fā)生的目的。第二十八頁，共58頁。氙氣大燈

氙氣大燈優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)第二十九頁，共58頁。前大燈延時(shí)照明

關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，大燈還會(huì)亮一段時(shí)間。延時(shí)的時(shí)間可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)“伴我回家”第三十頁，共58頁。隨動(dòng)轉(zhuǎn)向大燈

AFS演示視頻第三十一頁，共58頁。防眩目后視鏡

由一面特殊鏡子和兩個(gè)光敏二極管及電子控制器組成當(dāng)強(qiáng)光照在后視鏡上時(shí)，控制電路會(huì)使鏡面顏色變深，以吸收后車帶來強(qiáng)光削減強(qiáng)光的反射。第三十二頁，共58頁。雨量傳感器第三十三頁，共58頁。兒童安全鎖第三十四頁，共58頁。HUD抬頭數(shù)字顯示演示視頻第三十五頁，共58頁。隨速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)

第三十六頁，共58頁。行駛中車門自動(dòng)落鎖

指的是汽車在行駛中車速超過一定值時(shí)（一般為20-40km/h），四個(gè)車門會(huì)自動(dòng)鎖止，從而提高行車的安全性。第三十七頁，共58頁。倒車?yán)走_(dá)

以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況第三十八頁，共58頁。倒車影像

第三十九頁，共58頁。夜視系統(tǒng)

利用紅外線技術(shù)能將黑暗變得如同白晝，使駕駛員在黑夜里看得更遠(yuǎn)更清楚。演示視頻第四十頁，共58頁。智能鑰匙遙控器內(nèi)置的電腦芯片會(huì)發(fā)送無線射頻信號(hào)第四十一頁，共58頁。定速巡航系統(tǒng)

用于控制汽車的定速行駛，汽車一旦被設(shè)定為巡航狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量便由電腦控制，電腦會(huì)根據(jù)道路狀況和汽車的行駛阻力不斷地調(diào)整供油量，使汽車始終保持在所設(shè)定的車速行駛，而無需操縱油門。智能定速巡航主動(dòng)巡航控制演示視頻第四十二頁，共58頁。感應(yīng)式自動(dòng)雨刷

通過雨量傳感器感應(yīng)雨滴的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)雨刷運(yùn)行速度，為駕駛者提供良好的視野，從而大大提高雨天駕駛的方便性和安性。第四十三頁，共58頁。汽車底盤電控系統(tǒng)包括：

2.電控自動(dòng)變速器3.電控懸架系統(tǒng)4.電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.線控巡航系統(tǒng)第四十四頁，共58頁。3、汽車車身電控系統(tǒng)汽車車身電控系統(tǒng)包括：1.汽車空調(diào)控制系統(tǒng)2.車輛信息顯示系統(tǒng)3.汽車電子燈光控制系統(tǒng)4.安全氣囊控制系統(tǒng)（被動(dòng)安全）正面氣囊側(cè)面氣囊安全氣簾膝部氣囊頭頸保護(hù)系統(tǒng)（主動(dòng)頭枕）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)防盜鎖止系統(tǒng)預(yù)緊式安全帶第四十五頁，共58頁。

第四十六頁，共58頁。4、汽車信息傳遞系統(tǒng)汽車信息傳遞系統(tǒng)包括：1.多路信息傳遞系統(tǒng)2.汽車導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS導(dǎo)航系統(tǒng)）

幫助駕駛?cè)藛T準(zhǔn)確定位當(dāng)前位置，并且根據(jù)既定的目的地計(jì)算行程，通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導(dǎo)用戶到達(dá)目的地的汽車駕駛輔助設(shè)備。第四十七頁，共58頁。4、汽車信息傳遞系統(tǒng)3.移動(dòng)通信系統(tǒng)便捷/舒適性配置第四十八頁，共58頁。三、汽車電腦的特點(diǎn)(1)汽車需要在不同的道路和氣候條件下行駛，汽車電腦的工作環(huán)境較差，經(jīng)常需要承受振動(dòng)以及溫度和濕度的變化。汽車電腦的電源電壓變化較大，而且還受到車內(nèi)外電磁波的干擾，因此汽車電腦需要很高的可靠性和對(duì)環(huán)境的耐久性。

(2)汽車電腦必須具有足夠的智能化，具有自診斷和檢測(cè)能力，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的故障，并存儲(chǔ)故障碼，告知維修人員故障可能存在的部位，以便于維修。例如安全氣囊在關(guān)鍵時(shí)刻必須要及時(shí)、正確、迅速地打開，但在大多數(shù)時(shí)候氣囊是處于待命狀態(tài)，因此安全氣囊電腦必須具有自檢能力，不斷確認(rèn)氣囊系統(tǒng)是否正常工作。

(3)除少數(shù)例外，所有汽車電腦都使用5V電源驅(qū)動(dòng)其傳感器。在電子工業(yè)中，5V電壓幾乎普遍作為傳送信息的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)電壓對(duì)傳送可靠性來說已經(jīng)足夠高，而對(duì)電腦芯片的安全性來說足夠低，而且使用計(jì)算機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電壓，對(duì)于汽車制造商來說會(huì)使電子零部件制造規(guī)范而且成本低。第四十九頁，共58頁。復(fù)習(xí)思考題一、思考題1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制的應(yīng)用有哪些？2、現(xiàn)代汽車電腦控制裝置的應(yīng)用有哪些？3、簡(jiǎn)述汽車電腦的特點(diǎn)？4、敘述汽車電腦的未來發(fā)展趨勢(shì)。第五十頁，共58頁。二、選擇題1、汽車電腦系統(tǒng)用來檢測(cè)（）的運(yùn)行狀態(tài)。A.汽車各個(gè)系統(tǒng)B.傳動(dòng)系統(tǒng)C.發(fā)動(dòng)機(jī)D.安全裝置第五十一頁，共58頁。2、汽車電腦一般使用（）V電源驅(qū)動(dòng)其傳感器工作。A.3B.5C.12D.24第五十二頁，共58頁。3.安全氣囊控制系統(tǒng)是一種（）保護(hù)裝置。A.被動(dòng)安全B.主動(dòng)安全C.主、被動(dòng)安全D.全制動(dòng)安全第五十三頁，共58頁。4.汽油噴射系統(tǒng)控制主要是最佳（）的控制。A.噴油量B.點(diǎn)火時(shí)機(jī)C.空燃比D.怠速第五十四頁，共58頁。5.汽車電腦自檢的時(shí)間比較短，一般為（）s。A.3~4B.8~10C.15~20D.10~12第五十五頁，共58頁。汽車電腦的檢修

汽車電腦內(nèi)部電路可以分為兩部分，即包括輸入、輸出以及轉(zhuǎn)換電路的常規(guī)電路和微處理器。常規(guī)電路大多采用通用的電子元件，如果損壞一般是可以修復(fù)的。在實(shí)際使用過程中，汽車電腦的故障大多發(fā)生在常規(guī)電路中。如果要維修汽車電腦，首先要確定是電腦故障，以免盲目修理，造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)和引起其他電路故障。

(1)確定電腦是否損壞確定電腦損壞的通常方法是在相關(guān)傳感器信號(hào)都能正常輸入電腦的情況下，電腦卻不能正確輸出控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。這句話雖然簡(jiǎn)單，但這需要很多具體細(xì)致的基礎(chǔ)檢查工作。例如發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，經(jīng)過檢查確定起動(dòng)時(shí)噴油器插頭上無頻率電壓，在檢查相關(guān)電路正常而且起動(dòng)信號(hào)可以正常輸入發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，但是電腦沒有輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給噴油器，這樣就可以斷定發(fā)動(dòng)機(jī)電腦內(nèi)部故障。

(2)按照電路尋找損壞元件根據(jù)電路圖或?qū)嶋H線路的走向找到與噴油器連接的相應(yīng)電腦端子，然后用數(shù)字萬用表的通斷擋從確定的電腦端子開始，沿著電腦的印刷電路查找，直至找到某個(gè)三極管。這是因?yàn)殡娔X通常采用大功率三極管放大執(zhí)行信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，所以此類故障的原因大多是一個(gè)起著開關(guān)作用的三極管短路所致。

(3)測(cè)量三極管確定三極管的3個(gè)極。與印刷線路對(duì)應(yīng)的管腳為三極管的集電極，旁邊較細(xì)的印刷線是基極。確認(rèn)方法是，將發(fā)動(dòng)