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汽车底盘电控系统的基本组成

汽车底盘电控系统主要由信号输入装置、电子控制单元(ECU)和执行器等组成。

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一、信号输入装置信号

输入装置包括各种传感器和开关。车用传感器的类型和功能,见表1-2。

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输入信号主要是由传感器或开关产生的电信号。通常,输入计算机的信号都为电压信号,电压信号分模拟信号和数字信号,见图1-1。

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模拟信号是指在给定范围内为无穷可变的电压信号,来自传感器的信号大都是模拟电压信号。数字信号是指通—断、高—低或有—无等两种状态中的一种。在汽车电控系统中,由于采用了计算机技术,与以往的模拟电路相比,信号处理的速度和容量都大大提高,而计算机中的中央处理器(CPU)所能接收的信号为数字信号。

简单的数字信号发生器(图1-2),如驾驶员操纵的开关。

当开关打开时,ECU中A点处电压信号为5V;当开关闭合时,ECU中A点处电压为零。对于只需要“是—否”或“开—停”的工作状态,都可以用开关作为输入信号。


二、ECUECU由输入接口、计算机和输出接口等组成,见图1-2。

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1.输入接口

输入接口也称为输入回路,来自传感器的信号要经过输入回路滤波、整形、放大等处理后,才能送到CPU进行运算,见图1-3。由于传感器检测的信号有模拟信号和数字信号,而计算机只能接收数字信号,因此要用输入接口电路将模拟信号转换成数字信号,即在输入接口中采用A/D(模拟/数字)转换器,见图1-4。

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2.计算机计算机(微机)
由存储器、CPU、地址总线和数据总线等组成,见图1-5。计算机接收来自传感器或开关的电信号,同时对传感器提供基准工作电压(2V、5V、9V或12V)。CPU采集输入信息,通过逻辑电路将输入信号加工成输出信号。程序指令、车辆参数、运算数据及故障信息等被存入存储器。
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1—传感器;2—模拟信号;3—放大器;4—A/D转换器;5—CPU;6—D/A转换器;7—功率三极管(或驱动器);8—模拟信号;9—执行器;10—存储器;11—稳压器

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计算机的组成


3.输出接口
计算机将输入信号处理后,调用程序指令,然后向执行器发出控制命令或向仪表板输出其他信息。计算机输出的电信号是数字信号,而有些执行器需要计算机输出模拟信号。因此,输出接口需要D/A(数字/模拟)转换器。同时,由于计算机输出的电信号较弱,不能直接控制执行器。因此,输出电路中大多采用由大功率三极管组成的输出驱动器,见图1-6,由计算机输出信号控制三极管的导通与截止,从而控制执行器的搭铁回路。



三、执行器执行器

根据ECU输出的控制信号完成所需要的机械动作,以实现某一系统的调整与控制。执行器将电信号转换为机械运动的方式有多种,按其实现机械运动的形式可分为直行式执行器和旋转式执行器,从具体结构来看,真正实现这一转换的部件分别是电磁线圈、微型电动机等。图1-6输出回路

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1.电磁线圈式执行器
常见的电磁线圈式执行器有单向作用电磁线圈、双向作用电磁线圈和交叉线圈三种。
(1)单向作用电磁线圈,见图1-7。
直行式电磁线圈的线筒上绕有很多匝漆包细铜线,插柱式铁心可在线筒内作直线
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通常为了减少电磁线圈长时间的电流消耗,直行式线圈使用了两个线圈,即闭合线圈和定位线圈,见图1-8。当开关闭合后,蓄电池同时向两个线圈供电,直到插柱接近其行程终点时,一对触点打开,切断闭合线圈的电路,只要定位线圈仍通电,插柱则保持在行程终点位置。

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图1-8单向作用电磁线圈工作原理1—通起动机;2—接蓄电池;3—闭合线圈;4—定位线圈


(2)双向作用电磁线圈,见图1-9。
若使插柱作双向直线运动,可以使用两个差动线圈(A和B)。当线圈B通电时,插柱向右运动;而当线圈A通电时,插柱即返回向左运动。电磁线圈产生的作用力较大,可使插柱迅速运动,但行程较短,仅为8mm。因此,通常把线圈插柱和一个伸出臂或杠杆相连,以增大行程,使其用途更为广泛。
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(3)交叉线圈,见图1-10。

为两个正交的线圈、磁性转子及指针构成的转子。在永久磁铁的转子的外侧每隔90°绕有两个线圈L1、L2,改变通过线圈的电流强度和方向,以及两个线圈形成的磁场合力,使转子作任意位置的旋转。在线圈L1、L2上具有90°相位的正弦波电流通过,将该正弦波与车速相对应,指示车速为零(A点时,指针为图中L1+方向;车速B时,线圈L1和L2的合成磁场处于B点)。

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2.微电动机式执行器
微电动机式执行器根据微电动机实现机械运动,通常分直行式微电动机和旋转式微电动机两类。直行式微电动机又分为活动绕组型电动机和活动磁铁型电动机;而旋转式微电动机又分步进电动机和伺服电动机。步进电动机有永磁型、变磁阻型和混合型三种型式,且在汽车上比较常用。

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