第二章汽車電子控制系統(tǒng)的中心技術(shù)-ECU2.1ECU概述2.2ECU根本構(gòu)造2.3ECU的開(kāi)展趨勢(shì)2.4傳感器2.5執(zhí)行器2.1ECU概述汽車電子控制系統(tǒng)：包括硬件和軟件兩部分，硬件有電子控制單元〔ElectronicControlUnit,ECU〕及其接口、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示機(jī)構(gòu)等；軟件存儲(chǔ)在ECU中支配電子控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)測(cè)控功能。汽車上的大部分電子控制系統(tǒng)中的ECU電路構(gòu)造大同小異，其控制功能的變化主要依賴于軟件及輸入、輸出模塊的功能變化，隨控制系統(tǒng)所要完成的義務(wù)不同而不同。一款汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU芯實(shí)物圖2.2ECU的根本構(gòu)造1汽車電子控制系統(tǒng)的普通構(gòu)造傳感器ECU執(zhí)行器汽車電子控制系統(tǒng)的技術(shù)中心是ECU，技術(shù)關(guān)鍵是傳感器。2ECU的根本構(gòu)造ECU是由輸入處置電路、微處置器〔單片機(jī)〕、輸出處置電路、系統(tǒng)通訊電路及電源電路組成，的構(gòu)造如下圖。傳感器輸入到ECU的信號(hào)主要有二種：即模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)〔包括開(kāi)關(guān)信號(hào)〕。模擬信號(hào)必需經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器。為了保證汽車控制需求。A/D轉(zhuǎn)換通常采用10位以上，4ms以下采樣間隔。對(duì)于數(shù)字信號(hào)，常需求進(jìn)展電位匹配、波形修正、防顫等處置。輸出處置電路：微處置器輸出的是+5V脈沖信號(hào)，且電流也在15mA以下，不能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、電動(dòng)機(jī)、指示燈等，必需經(jīng)過(guò)輸出處置電路進(jìn)展轉(zhuǎn)換。電源電路：ECU內(nèi)設(shè)了穩(wěn)壓電源，保證不因外部電源惡劣時(shí)影響ECU的穩(wěn)定任務(wù)，同時(shí)ECU的內(nèi)置電池也保證在外部電源短時(shí)缺電時(shí)不喪失數(shù)據(jù)。3微處置器〔單片機(jī)〕的構(gòu)造微處置器：是將中央處置器CPU〔CentralProcessingUnit〕、存儲(chǔ)器〔Memory〕、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出〔I/O〕接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，所以也稱單片機(jī)。單片機(jī)構(gòu)造框圖CUP構(gòu)造框圖單片機(jī)的中心部分又是中央處置器〔CPU〕，是具有譯碼指令和數(shù)據(jù)處置才干的電子部件，是汽車電子控制單元的中心，根本構(gòu)造如下圖，由運(yùn)算器〔Calculator〕、存放器〔Register〕和控制器Controller〕組成。ECU在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的運(yùn)用方框圖一款高檔發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU2.3ECU的開(kāi)展趨勢(shì)集中綜合控制、總線技術(shù)、汽車智能控制是未來(lái)汽車電子控制技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)展方向。集中綜合控制:單片機(jī)的類型將會(huì)啟用更高位數(shù)的，各系統(tǒng)ECU向綜合一體開(kāi)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將能夠切入，車載PC融入……總線技術(shù)：各個(gè)ECU經(jīng)過(guò)局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車內(nèi)互聯(lián)，各ECU間信息共享。汽車智能控制：傳感技術(shù)，圖像識(shí)別技術(shù)，導(dǎo)航技術(shù)將使汽車智能控制得到開(kāi)展。2.4傳感器1、傳感器特性概述傳感器：傳感器是指能感受規(guī)定的物理變量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸入的電信號(hào)變量的器件或安裝。簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳感器是把非電量轉(zhuǎn)換成電量的安裝。傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和丈量電路三部分組成。1)敏感元件是指能直接感受〔或呼應(yīng)〕被丈量的部分，即將被丈量經(jīng)過(guò)傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成與被丈量有確定關(guān)系的非電量或其它量。

2〕轉(zhuǎn)換元件那么將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量。

3〕丈量電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過(guò)處置轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測(cè)電量，以便進(jìn)展顯示、記錄、控制和處置的部分2常用傳感器的任務(wù)原理〔1〕磁電式傳感器磁電效應(yīng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)〔或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化〕，切割磁力線時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。直線挪動(dòng)式磁電傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)式磁電傳感器磁電式轉(zhuǎn)度傳感器〔2〕霍爾式傳感器霍爾效應(yīng)：半導(dǎo)體或金屬薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流〔與磁場(chǎng)垂直的薄片平面方向〕流過(guò)時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流的方向上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種景象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栐耗壳俺Ｓ玫幕魻栙Y料鍺〔Ge〕、硅〔Si〕、銻化銦〔InSb〕、砷化銦〔InAs〕等

。N型鍺容易加工制造，霍爾系數(shù)、溫度性能、線性度較好(3)壓電式傳感器壓電效應(yīng)對(duì)某些電介質(zhì)沿著一定方向加力而使其變形時(shí)，在一定外表上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力撤除后，又恢復(fù)到不帶電形狀，這種景象稱為正壓電效應(yīng)。在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)，電介質(zhì)會(huì)在一定方向上產(chǎn)活力械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外電場(chǎng)去除后，變形或應(yīng)力隨之消逝，此景象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電元件壓電式傳感器是物性型的、發(fā)電式傳感器。常用的壓電資料有石英晶體〔SiO2〕和人工合成的壓電陶瓷。壓電陶瓷的壓電常數(shù)是石英晶體的幾倍，靈敏度較高。壓電加速度傳感器壓電爆震傳感器的壓電共振點(diǎn)制造在爆震振動(dòng)頻率上，爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸外壁，發(fā)生爆震時(shí)，壓電共振片發(fā)生共震，會(huì)產(chǎn)生較大的電壓信號(hào)輸出給ECU.壓電式傳感器運(yùn)用實(shí)列:爆震傳感器、平安氣囊碰撞傳感器〔4〕光電式傳感器光電效應(yīng):在光線作用下，電子逸出物體外表的景象，稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等。在光線作用下，物體的電阻率改動(dòng)的景象，稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等。

在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的景象，稱為光生伏特景象，如光電池。光敏電阻、光電管、光敏管、光電池都可以設(shè)計(jì)成運(yùn)用方便的傳感器。(5)熱電式傳感器熱電效應(yīng)將兩種不同性質(zhì)的金屬導(dǎo)體〔通常為純金屬，廣泛運(yùn)用的是鉑、銅、鎳、鐵等〕A、B接成一個(gè)閉合回路，假設(shè)兩接合點(diǎn)溫度不相等〔T0≠T〕，那么在兩導(dǎo)體間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并且回路中有一定大小的電流存在，此景象稱為熱電效應(yīng)。熱電傳感器熱敏電阻傳感器

熱敏電阻空氣溫度傳感器2.5執(zhí)行器汽車控制器的種類繁多，但很大一部分都是經(jīng)過(guò)電開(kāi)關(guān)、電磁閥、電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的。1電開(kāi)關(guān)。在汽車控制執(zhí)行部分的開(kāi)關(guān)有需求電隔離和不需求電隔離