汽车底盘电控系统的基本组成

05-12

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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

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。

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。

（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）。