汽车电气及电子控制系统孙建民周庆辉电子课件第0章节绪论.ppt

尚辅网 / 汽车电气及电子控制系统 北京建筑大学 孙建民 第0章 绪论 0.1 汽车发展面临的问题 1. 能源问题 2. 环境保护问题 3. 交通安全问题 0.2 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 0.4 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 1. 能源问题 21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，人类将面临十分严峻的能源短缺挑战。 0.1 汽车发展面临的问题 图0-1所示为全球可用能源与能源消耗情况示意图。可见，全球石油和煤炭等主要能源在逐年减少，最终必将耗尽。因此，能源问题已经成为当今世界上最受关注的社会问题之一。 2. 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。 3. 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约为100万人，其中超过1万人的有11个国家。我国2002年发生道路交通事故773137次，死亡109381人，受伤562074人，经济损失超过33亿人民币，每万辆汽车死亡人数约为53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。 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。 开发电动汽车和混合动力汽车。 0.2 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、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。汽车电子控制技术的形成和发展过程可分为3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。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 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 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）控制功能。 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 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 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，