汽车车身电控技术

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1、汽车车身电控技术 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 图 1-1 电子控制系统的基本组成 信号输入装置（各类传感器、开关信号） 电子控制单元（ ECU） 执行元件 1.1电子控制系统的基本组成 电子控制系统是主要组成可分为信号输入装置、电子控制单元（ ECU）和执行元件三大部分，如图 1-1所示。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 1.2车身电子控制技术的基本内容 汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多，如汽车的视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。汽车车身电子控制主要包括：安全控制（电控安全气囊、电控安全带、车辆碰撞安全系统等）、舒适性控制（巡航系统、中央电动门锁系统等）、仪表控制（电

2、子仪表、多功能综合屏幕显示等）、通信与智能化控制（导航系统、车载网络系统等）。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 1.安全控制 1)安全气囊系统 安全气囊系统，简称 SRS（ Supplant Restraint System）。安全气囊是汽车上一种常见的被动安全装置。撞车时，由电子控制器（ ECU）提供电流，引爆安放在转向盘中央及仪表板（杂物箱）后面气囊中的氮化合物，它像“火药”似的迅速燃烧而产生大量的氮气，在瞬间充满气囊（气袋），整个动作过程约在 0.02s内完成。这样，在驾驶员与转向盘之间、副驾驶员与仪表板（杂物箱）之间立刻形成一种缓冲的软垫，避免硬性撞击而发生严重的伤亡。现在越来越多

3、的车辆将其定为标准配置。 安全气囊碰撞动画分析 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 2)电控安全带 为确保乘员的安全，除了车身结构设计中应考虑有效地吸收撞击能量，确保车内具有有效的乘员生存空间外，作为乘员约束装置之一的座椅安全带，要求当汽车发生碰撞和翻车事故时使乘员免受大的减速度，同时约束乘员防止二次冲撞，减轻乘员伤害程度。当安全带结构性能的改进并与座椅结构和安全气囊相配合时，可达到较理想的乘员保护效果，进一步降低乘员的伤害指数。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 电控安全带 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 3)车辆碰撞安全系统 车辆碰撞安全系统包括预

4、防碰撞安全系统、防追尾碰撞系统、倒车防撞报警系统等安全系统。预防碰撞安全系统可以在发生碰撞之前收缩前座椅安全带的松弛部分，并使制动控制系统进入制动辅助等状态，以降低对驾驶员和前乘客造成的伤害。防追尾碰撞系统又叫自动制动控制的防追尾碰撞系统，这是一种新型主动安全新技术。倒车防撞报警系统又称为倒车雷达系统或声纳测距系统，可以防止车辆在倒车过程中发生碰撞。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 单击播放 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 2.舒适性控制 1)中控门锁系统 采用中央电动门锁系统的车辆，当驾驶员锁住驾驶员车门时，其他几个车门（包括后车门或行李箱门等）能同时自动锁住；当打开驾驶员车门时，其

5、他几个车门能同时打开；乘客仍可用各车门的机械或弹簧锁开关车门。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 单击播放 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 2)防盗报警系统 为了防止车辆被盗，许多汽车公司开始将汽车防盗装置作为汽车的标准配置。防盗报警系统通常与汽车中控门锁系统配合工作，当汽车处于防盗报警功能状态时，若有人企图强行进入汽车或打开发动机罩、行李箱门时，防盗报警系统一方面发出报警，如灯光闪烁、喇叭鸣叫，另一方面阻止车辆运行，如切断点火电路、起动电路及供油电路等。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 3)巡航控制系统 汽车巡航控制系统根据其特点又称恒速控制系统、车速自动控制系统等。该系统无需驾驶

6、员操纵油门踏板即可将汽车车速自动控制在驾驶员设定的目标车速上。该系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速度保持一定，省去了驾驶员频繁地踩加速踏板的动作。在行驶中，驾驶员只要掌握转向盘就可以轻松地进行驾驶。当路况变化时，驾驶员又能重新操纵汽车，如加减速、停靠等，从而使整个驾驶过程变得简便、轻松和舒适。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 单击播放 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 4)汽车空调 空调是空气调节器的简称。汽车空调用于对汽车驾驶室和车厢内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，并预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保障乘员的身体健康、视野和行车安全。汽车空调是由制冷

7、剂循环流动实现制冷的。液体制冷剂在蒸发器中低温下吸取被冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象降温。然后，又在高温下把热量传给周围介质而冷凝成液体。如此不断循环，借助于制冷剂的状态变化，达到制冷目的。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 空调系统的组成 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 3.车身电气系统 1)电子仪表 传统的仪表对车速、发动机转速、燃油消耗等信息进行监测、传递和显示。随着汽车工业的发展，人们对汽车行驶过程中各系统工作状态的信息需求量显著增加，即对汽车仪表功能的要求越来越大。因此，传统的汽车仪表逐渐被电子仪表所取代。它采用微处理器采集处理不同传感器信号，控制显示如车速、发动机转速、燃

8、油消耗和行车里程等多种信息。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 2)多功能综合屏幕显示 随着汽车电子技术的飞速发展，汽车仪表的电子显示系统，从简单地显示传感器信息，发展成为可以对各种信息进行分析计算、加工处理的综合信息系统。综合信息系统能够从大量的信息中选择出驾驶员所需要的各种信息内容。 包括电子行车地图、维修、后视镜等信息，还可以显示电视、广播、电话等信息。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 单击播放 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 3)辅助电气系统 汽车辅助电气系统主要包括电动车窗、电动座椅、风窗玻璃刮水系统等。 电动玻璃升降机构实质上是在手动玻璃升降系统的基础上，增设玻璃升降驱动

9、电动机和减速器而构成。驾驶席侧面的总开关可以控制全部车门玻璃的升降，各车窗升降开关可以单独控制各自车门玻璃的升降；汽车电动座椅系统又称为座椅位置 (座位 )调节系统，通过操纵座位控制开关，可以调整座位的前后滑移、前垂直、后垂直位置，靠背和头枕的倾斜位置以及腰垫的位置；汽车风窗玻璃刮水系统的功用是：刮除挡风玻璃上的雨水、积雪、尘土和污物，为驾驶人提供良好的视野，确保行车安全。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 4.通信与智能化控制 1)导航系统 随着科学技术的发展，汽车导航系统快速发展。目前已发展到比较先进的具有汽车导航功能、防盗功能、调度功能、汽车主要工况

10、的监测报警等功能的综合系统。从设备上看，目前已发展成为利用“ 3C技术”，即计算机、通信及控制技术结合的全球卫星定位系统，建立了具有行车导航、控制等功能的综合系统，而且民用精度已达到米级。 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 单击播放 第 1章 汽车车身电子控制系统概述 2)车载网络系统 20世纪 90年代以来，汽车上的电控装置越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ ABS）、安全气囊装置、主动悬架等，因此，电子控制区域网络CAN应运而生。它通过不同的编码信号表示不同的开关动作，信号解码后，根据指令接通或断开对应的用电设备（前照灯、刮水器、电动座椅等）。这样，就将过去一线一用的专线制

11、改为一线多用制，减少了汽车上电线的数量，缩小了线束的直径。 第 2章 汽车安全系统 2.1安全气囊系统 安全气囊系统 （ Supplemental Restraint System） 简称 SRS。 安全气囊是汽车上一种常见的被动安全装置 。 目前 ， 较为普遍的是前排驾驶员安全气囊和副驾驶员安全气囊 （ 前排座椅 ） 。 一旦撞车 ， 由电子控制器 （ ECU） 提供电流 ， 引爆安放在转向盘中央及仪表板 （ 杂物箱 ） 后面气囊中的氮化合物 ， 它像 “ 火药 ” 似的迅速燃烧而产生大量的氮气 ， 在瞬间充满气囊 （ 气袋 ） ， 整个动作过程约在0.02s内完成 。 这样 ， 在驾驶员与

12、转向盘之间 、 副驾驶员与仪表板 （ 杂物箱 ） 之间立刻形成一种缓冲的软垫 ， 避免硬性撞击而发生严重的伤亡 。 第 2章 汽车安全系统 单击播放 2.1安全气囊系统 2.1安全气囊系统 2.1.1安全气囊系统的组成与工作原理 1.安全气囊的类型 根据碰撞类型 ， 安全气囊可以分为正面碰撞防护安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊 。 正面气囊的主要作用是保护驾驶员和乘员的面部和胸部 ， 而侧面气囊主要是保护驾驶员和乘员的头部和腰部 。 2.1安全气囊系统 单击播放 类别 安装位置 用途 驾驶员气囊 方向盘内 正碰撞时保护驾驶员 前排乘员气囊 仪表板内 正碰撞时保护前排乘员 侧气囊 B柱、车门、座椅

13、等 侧面碰撞，翻滚时保护驾驶员、乘员 帘式气囊 顶棚侧面 侧面碰撞，翻滚时保护驾驶员、乘员 膝部气囊 仪表板下部 正碰撞时保护驾驶员、乘员 其他位置气囊 风挡下等位置 保护行人 表 2-1 安全气囊分类 2.1安全气囊系统 2.1安全气囊系统 2.安全气囊对人体保护的作用原理 汽车从正面撞车时，气囊系统被引爆的有效范围如图 2-1。以汽车纵向轴线为基准，从气囊转向盘的位置相对于汽车纵向轴线引出两条左右各成 30 的直线，在汽车前方 30 的角度范围内撞车，并且撞车后，汽车纵向减速度又达到某一值，正面气囊就会被引爆。 2.1安全气囊系统 图 2-1 撞车时气囊系统的有效范围 2.1安全气囊系统

14、图 2-2 气囊引爆时序图 2.1安全气囊系统 (a) (b) (c) (d) 图 2-3 安全气囊的动作过程 （ a） 10ms时 ； （ b） 40ms时； （ c） 60ms时 ； （ d） 110ms时 ； （ e） 120ms时 (e) 2.1安全气囊系统 3.安全气囊系统的组成与工作原理 安全气囊系统组成 2.1安全气囊系统 碰撞 传感器 系统 报警灯 ECU 气囊 组件 典型安全气囊系统的组成 2.1安全气囊系统 1)传感器 汽车安全气囊用传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时起动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。传感器按其功能分为碰撞传感器和安全

15、传感器两大类。碰撞传感器按汽车上的安装位置又分为前方碰撞传感器和中央碰撞传感器两种。碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度。如果汽车以40km/h的车速撞到一辆正在停放的同样大小的汽车上，或以不低于 22km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞传感器便会动作，接通搭铁回路。安全传感器，也称触发传感器，其闭合的减速度要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误膨开。 2.1安全气囊系统 (1)碰撞传感器 全机械式传感器 1-感应块； 2-撞针； 3-偏置弹簧； 4-D轴 5-顶盖 2.1安全气囊系统 图 2-6 滚筒式机电传感器 机电式传感器 2.1安全气囊系统 图 2-7 钢球式机电传感器的结构 图 2-8 钢球式机电传感器的工作原理