汽车电子技术第3章汽车电脑结构与工作原理.ppt

第三章 汽车电脑结构与工作原理 3.1 汽车电脑控制系统的基本组成 汽车电脑，狭义上指的是汽车电子控制单元ECU；广义上，可以认为是以ECU为核心的汽车电子控制系统。汽车电子控制系统结构由传感器、ECU（电控单元电脑）和执行器三部分构成 其中传感器犹如人的 “眼睛”、“耳朵”等感觉器官，汽车电脑（ECU）犹如人的 “大脑”，是决策机构，而执行器就是人的“手脚”，用来执行ECU布置的具体工作。 第三章 汽车电脑结构与工作原理 汽车电脑控制系统的基本组成 汽车电子控制系统结构 一、传感器 二、汽车电脑ECU 三、执行器 汽车上的传感器，将收集到的各种信号输入汽车电脑（ECU）中，是信号的采集部分，它将测量到的汽车各种工况以及状态的物理信号转变成为汽车ECU能够识别的电信号，输送给汽车电脑。汽车传感器的种类越多越丰富，汽车的控制精度越高。 电子控制系统的核心就是汽车电脑ECU，它对各种传感器输入的信号以及部分执行器的反馈信号（此时执行器的这一部分功能已转变为传感器功能）进行综合运算处理，向执行器输出控制信号，使执行器按照预先的控制目标工作 汽车执行器根据ECU输出的执行信号来完成具体的控制动作。执行器为电脑的输出部分，基本结构一般为线圈类的磁动作元件，例如喷油嘴、怠速马达、点火线圈、各种电磁阀等。 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 3.2 汽车电脑的结构 汽车电脑是一个电子装置，这能够储存并处理信息，然后根据信息来控制其他的装置。汽车发动机电脑ECU主板芯片及作用 汽车电脑目前已广泛被应用在许多系统功能的操作上，例如发动机燃油系统、点火系统、废气再循环系统、空调系统、灯管电路以及定速巡航控制、防抱死制动系统、电子悬架系统和电子变速器等 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 发动机电脑ECU主板芯片及作用 微处理器控制模块的方块图（以8位为例） * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 一、输入信号处理器 汽车电脑所接受的信号是二进制数的数字信号。由于车上传感器的种类繁多，每种传感器所产生的信号形式都不相同，所以这些信号需要不同的转换方式，将他们所产生的信号都转换成汽车电脑所能接受的数字信号 输入信号处理器在电脑（MCM）中的位置 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 1.A/D转换器(ADC) 汽车电脑内信号处理部分最常见的转换器就是A/D转换器，ADC装置主要用来将变化的DC电压信号转换成可以被微处理器使用的数字信号。汽车上常见的模拟输入电压信号有：进气压力、进气量、蓄电池电压、冷却水温、进气温度、节气门位置和含氧传感器等。 简单的8位ADC电路，输入端为1条模拟信号线，输出端则为8条数字信号线。开始时将清除信号（CLR）送到计数器使其归零，接着，当汽车电脑内的控制时钟(CLK)送出脉冲波时，计数器便开始计数。计数的结果经过ADC快速的转换成模拟电压Ud,并进入比较器的反向输入端，与模拟输入电压Ui做比较。 A/D转换器（8位为例） （1）如果UdUi,则比较器的输出为高电压状态“1”。CLK信号仍可通过，使计数器继续计数。 （2）如果UdUi,则比较器的输出为低电压状态“0”。 CLK信号无法通过，而使计数器停止计数。此时，计数器的数字输出值即代表模拟输入电压值得大小。 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 8位的ADC应用实例 ADC应用实例之二 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 2.交/直流电压转换器 汽车电脑中所使用的许多传感器都是以AC电压信号作为输出，AC电压信号无法像DC电压信号可以直接转换成数字信号，所以必须先由交/直流电压转换器（AC to DC Converter）转换成DC信号后，再送到ADC去。 交/直流电压转换器构成 整流电路：将交流电压转变成直流电压。 电压平均值电路：负责将脉冲DC电压值积分并转换成平均值后输出，这个输出的模拟电压大小直接和脉冲电压的工作能力成比例，其实，电压平均值电路就是一个积分器电路。 * 第三章 汽车电脑结构与工作原理 3.频率直流电压转换器（FDC） 汽车上使用一些产生频率波形的传感器，如MAP（进气歧管绝对压力传感器）、MAF（空气流量传感器）和BARO（大气压力传感器）传感器等。以MAP为例，次传感器用来侦测出歧管内的绝对压力值，并且输出一变动频率波形来代表平均读数，但是频率信号在被CPU使用前，必须先经过频率/直流电压转换器，将信号转换成DC模拟电压 FDC电路图 FDC内部的电路设计有许多方式，利用积分器电路是其中的一种。由FDC所产生的DC输出电压大小直接与输入信号频率大小成正比。信号频率愈低，其输出电压也愈小；反之，输入到FDC的频率信号愈高，则所产生的输出电压也愈大。在FDC将信哈转换成对应的DC电压之后，电压紧接着被送到ADC去。 * 第三章 汽车电脑结构与工作