汽车电脑结构与工作原理,汽车电脑系统结构分析

1.汽车电路系统由哪些部分组成的？

2.汽车知识：ESP系统是否能后期加装？

3.BOSCH ESP的结构特点与诊断

4.OBD系统的系统结构

ECU由输入处理电路、单片机、输出处理电路、系统通信电路及电源电路组成。

ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。

ECU必须具有足够的智能化，具有自诊断和检测能力，能及时发现系统中存在的故障，并存储故障码，告知维修人员故障可能存在的部位，以便于维修。

例如安全气囊在关键时刻必须要及时、正确、迅速地打开，但在大多数时候气囊是处于待命状态，因此安全气囊电脑必须具有自检能力，不断确认气囊系统是否正常工作。

带T车型可增加20%~30%以上的动力和扭矩。另外原装带T车型一般设定发动机转速在1800左右涡轮才工作 而改刷ECU后，涡轮会更早地介入，约1500转左右涡轮就介入，从而使扭矩更早地发挥，因此也会使汽车相对原车更加省油。

汽车电子控制单元（ECU）的作用：

1、电子控制单元的功能是根据其存储程序和数据对空气流量计和各种传感器的输入信息进行计算、处理、判断，然后输出指令，给喷油器提供一定宽度的电脉冲信号，以控制喷油量，进行电子控制，机组由微机、输入、输出和控制电路等组成。

2、电子控制单元通过各种传感器（包括温度传感器、压力传感器、旋转传感器、流量传感器、位置传感器、氧传感器、爆震传感器等）来采集发动机各部分的工作状态信息，由线路负责传送到电子控制单元。

3、ECU接收到这些信号后，对各种信号进行分析。

汽车电路系统由哪些部分组成的？

智能网联汽车是以汽车为主体，利用环境感知技术实现多车辆有序安全行驶，通过无线通信网络等手段为用户提供多样化信息服务。智能网联汽车由环境感知层、智能决策层以及控制和执行层组成：环境感知层摄像头、激光雷达、毫米波雷达、夜视传感器、GPS/BDS、4G/5G、V2X。智能决策层道路识别、车辆识别、行人识别、交通标志识别、交通信号识别、驾驶员疲劳时别、决策分析与判断。控制与执行层制动与驱动控制、转向控制、挡位控制、协同控制、安全预警控制、人机交互控制。1）环境感 知层 环境感知层的主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术、4G/5G及V2X无线通信技术等，实现对车辆自身属性和车辆外在属性（如道路、车辆和行人等）静、动态信息的提取和收集，并向智能决策层输送信息。2）智能决策层 智能决策层的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融会，对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别，决策分析和判断车辆驾驶模式和将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。3）控制和执行层 控制和执行层的主要功能是按照职能决策层的指令，对车辆进行操作和协同控制，并为联网汽车提供道路交通信息、安全信息、信息、救援信息以及商务办公、网上消费等，保障汽车安全行驶和舒适驾驶。从功能角度上讲，智能网联汽车与一般汽车相比，主要增加了环境感知与定位系统、无线通信系统、车载自组织网络系统和先进驾驶辅助系统等。1）环境感知和定位系统 环境感知与定位系统主要功能是通过各种传感技术和定位技术感知车辆本身状况和车辆周围状况。传感器主要包括车轮转速传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、转向盘转向传感器、超声波传感器激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器等，通过这些传感器，感知车辆行驶速度、行驶方向、运动姿态、道路交通情况等；定位技术主要使用GPS、中国北斗卫星导航系统发展也很快，是中国大力推广的位置定位系统。2）无线通信系统 无线通信系统主要功能是各种数据和信息的传输，分为短距离无线通信和远距离无线通信。短距离无线通信技术为车辆安全系统提供实时响应的保障并为基于位置信息服务提供有力支持。用于智能网络汽车上的短距离无线通信技术没有统一标准，处于起步阶段，但短距离无线通信技术在其他领域应用比较广泛，如蓝牙技术、ZigBee技术、WiFi技术、UWB技术、60GHZ技术、IrDA技术、DFID技术、NFC技术、专用短程通信技术等。远距离无线通信技术用于提供即时的互联网接入，主要有移动通信技术、微博通信技术、卫星通信技术等，在智能网联汽车上的应用主要是4G/5G技术。智能网联汽车无线通信技术标准有望世界统一。3）车载自组织网络系统 车载自组织网络依靠短距离无线通信技术实现V2X之间的通信，它是在一定通信范围内可以实现V2V、V2I、V2P之间相互交换各自的信息，并自动连接建立起一个移动的网络。典型应用包括车辆行驶安全预警、辅助驾驶、分布式交通信息发布以及基于通信的纵向车辆行驶控制等。4）先进驾驶辅助系统 先进驾驶辅助系统主要功能是提前感知车辆及其周围情况，发现危险及时报警，保障车辆安全行驶，是防止交通事故的新一代前沿技术，先进驾驶辅助系统是智能网络汽车的重要组成部分，是无人驾驶汽车的关键技术。世界各大汽车公司纷纷开发各种驾驶辅助系统，名称不尽相同，但目标是一样的。有的已经量产开始装备使用，有的处于试验研究阶段。

汽车知识：ESP系统是否能后期加装？

汽车电气系统的组成：?

现代汽车所装备的电气系统，按其用途可大致归纳并划分为下面四部分：?

1、电源系统?

电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工作，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器的作用是在发电机转速升高时，自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。?

2、用电系统?

汽车上用电系统大致可分为以下几类：?

(1)起动系：主要机件是启动机，其任务是起动发动机。?

(2)点火系：它是汽油发动机的组成部分，包括电子点火系统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花，按发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。?

(3)照明系统：包括车内外各种照明灯以及保证夜间安全行车所必须的灯光，其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设了防空照明。?

(4)信号系统：包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯等，主要用来保证安全行车所必要的信号。?

(5)电子控制系统：主要指由微机控制的装置，包括：电子控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动装置、电子控制自动变速装置等，分别用来提高汽车的动力性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。?

(6)辅助电器：包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势，主要向舒适、、保障安全方面发展。?

3、检测系统?

包括各种检测仪表如电压表、电流表、水温表、油压表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯，用来监测发动机和其它装置的工作情况。?

4、配电系统?

配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和导线等，以保证线路工作的可靠性和安全性。

汽车系统分为四大类：

1、机械式传动系

机械式传动系结构简单、工作可靠，在各类汽车上得到广泛的应用。其基本组成情况和工作原理：发动机的动力经离合器1、变速器2、万向节3、传动轴8、主减速器7、差速器5、半轴6传给后面的驱动轮。

并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。为了适应汽车行驶的不同要求，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。

2、液力传动系

液力传动系组合运用液力和机械来传递动力。在汽车上，液力传动一般指液传动，即以液体为传动介质，利用液体在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。

液力偶合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，可以代替离合器的部分功能，即保证汽车平稳起步和加速，但不能保证在换档时变速器中的齿轮不受冲击。液力变矩器则除了具有液力偶合器的全部功能外，还能实现无级变速，故应用得比液力偶合器广泛得多。

3、静液式传动系

静液式传动系又称容积式液压传动系。主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机的机械能通过油泵转换成液压能，然后由液压马达再又转换为机械能。在图示方案中，只用一个马达将动力传给驱动桥主减速器，再经差速器、半轴传给驱动轮。

另一方案是每一个驱动轮上都装一个马达。采用后一方案时，主减速器、差速器和半轴等机械传动件都可取消静压式传动系，由于机械效率低、造价高、使用寿命和可靠性不够理想，故只在某些军用车辆上开始采用。

4、电力式传动系

电力式传动系主要由发动机驱动的发电机2、整流器3、逆变装置（将直流电再转变为频率可变的交流电的装置）、和电动轮（内部装有牵引电动机和减速器的驱动轮）等组成。电力式传动系的性能与静液式传动系相近，但电机质量比油泵和液压马达大得多，故只限于在超重型汽车上应用。

BOSCH ESP的结构特点与诊断

汽车知识：ESP系统是否能后期加装？

内容概述：ESP系统的结构与系统组成，加装ESP的难度与ESP的意义。

「ESP·车身电子稳定控制程序」是车辆非常重要的安全配置，在欧美等区域被列为汽车制造标准之一。然而国内还没有相关的规定出台，所以仍然有些低配车辆或准商用车型不按照这一系统，那么后期有没有可能“改加装”呢？

ESP系统结构组成

车身稳定系统的功能顾名思义，但如何实现稳定也许还有很多用户并不了解。其原因是在车身姿态出现异常（即将失控）之前，系统通过对单个车轮进行制动，以制动产生的摩擦牵引力抵消异常方向的作用力。

说白了就是在隐形作用力推动车身可能侧滑时，利用制动摩擦力抵消推动力、把车身拉回正常行驶轨迹里。

加装难度

1：如何发现车身异常呢？答案是通过各类传感器实时采集信息并进行研判，比如轮速传感器可判断是否有异常转速差，转向传感器可以与车速综合计算车辆失控概率，横向传感器可以直观的判断车辆是否会失控。

所以想要加装ESP系统就得先安装这些传感器，还要对车辆的线束和结构布局进行破坏性改装。同时加装的传感器的稳定性也很难比原车采购的系统高，所以运行中还有可能出现异常情况。

2：发现后如何去修正？ESP控制单元（电脑）是核心，ABS/EBD系统是重要的辅助。各类传感器会以每秒数十组的高频率采集并反馈信息，控制单元则要对大量的数据进行高效的运算，并且要随时做好对车身姿态修正的准备。修正的方式主要是利用ABS泵的液压力控制器，对某个车轮进行制动，然而这并不是第一的方式。

汽车在即将失控时很有可能误踩踏板，所以想要保证安全还需要TCS系统在ESP激活后，实现对发动机输出功率的控制或直接切断动力。之后才是通过VDC系列单独增压，以EBD实现制动力的分配，让ABS在主动刹车时不出现车轮抱死。

这一系统看似结构并不复杂，但是运行程序的复杂程度是非常非常高的。很多销量一般的车辆并不是不想匹配ESP，而是车辆没有可以选择的ESP成熟方案，单独开发的成本又无法控制，所以最终只能不了了之。

总结：ESP的改加装是不太现实的，没有预留位、无法安全的解决线束问题，没有数据能够与原车ECU写入数据匹配的方案，这些因素决定了即使强行安装也不会更加安全。

至于提供选装服务的车辆倒是没有问题，因为低配车辆只是没有安装各类传感器，但是安装位都是预留好的。而且运行程序也可以通过刷软件进行匹配，都是原厂数据则能够保证系统的稳定运行。

OBD系统的系统结构

ESP 车身电子稳定系统　　 ESP和博世公司

车身电子稳定系统(Electronic Stability Program，简称ESP)，是博世（Bosch）公司的专利[1]。10年前，博世是第一家把电子稳定程序（ESP）投入量产的公司。因为ESP是博世公司的专利产品，所以只有博世公司的车身电子稳定系统才可称之为ESP。在博世公司之后，也有很多公司研发出了类似的系统，如日产研发的车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control 简称VDC）[2]，丰田研发的车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control 简称VSC）[3]，本田研发的车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control 简称VSA）[4]，宝马研发的动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control 简称DSC）[5]等等。

ESP概述

ESP系统实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。

ESP系统包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。ESP系统由控制 单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。当然，任何事物都有一个度的范围，如果驾车者盲目开快车，现在的任何安全装置都难以保全;

ESP的组成部分

1、传感器：转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。

2、ESP电脑：将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。

3、执行器：说白了ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实ESP就是帮驾驶员踩刹车。和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统具有蓄压功能。简单的说蓄压就是电脑可以根据需要，在驾驶员没踩刹车的时候替驾驶员向某个车轮的制动油管加压好让这个车轮产生制动力。另外ESP还能控制发动机的动力输出什么的，反正是相关的设备他都能插一腿！

4、与驾驶员的沟通：仪表盘上的ESP灯。

ESP的关键技术

现在比较典型的汽车控制系统的结构，包括传统制动系统真空助力器、管路和制动器、传感器俨个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器、液压调节器、汽车稳定性控制电子控制单元和辅助系统发动机管理系统。

所以，系统的开发有赖于以下几个关键技术的突破

①传感技术的改进”。在系统中使用的传感器有汽车横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角传感器、制动压力传感器及节气门开度传感器等，它们都是系统中不可缺少的重要部件。提高他们的可靠性并降低成本一直是这方面的开发人员追求的目标。

②体积小、重量轻、低成本液压制动作动系统的结构设计。

③的软、硬件设计。由于的需要估计车辆运行的状态变量和计算相应的运动控制量，所以计算处理能力和程序容量要比系统大数倍。一般采用多结构。而软件的研究则是研究的重中之重，基于模型的现代控制理论已经很难适应这样一个复杂系统的控制，必须寻求鲁棒性较强的非线性控制算法。

④通过完善控制功能。的与发动机、传动系的通过互联，使其能更好地发挥控制功能。例如自动变速器将当前的机械传动比、液力变矩器变矩比和所在档位等信息传给，以估算驱动轮上的驱动力。当识别出是在低附着系数路面时，它会禁止驾驶员挂低档。在这种路面上起步时，会告知传系应事先挂入二档，这将显著改善大功率轿车的起步舒适性。

ESP的工作过程

1、这车左转当车辆出现转向不足的时候（就是速度太快拐不过来了）。ESP各个传感器会把转向不足的消息告诉电脑，然后电脑就控制左后轮制动，产生一个拉力和一个扭力来对抗车头向右推的转向不足趋势。

2、还是左转，后轮抓地不足或者后驱车油门踩猛了出现转向过度的时候（就是甩屁股）。ESP会控制右前轮制动，同时减小发动机输出的功率。纠正错误的转向姿态。

3、直线刹车由于地面附着力不均匀出现跑偏的时候（这事有ABS的车也会出现，我下雪的时候老在雪地上这么玩，这时候车身会向抓地强的一边跑偏）。ESP会控制附着力强的轮子减小制动力，让车按照驾驶员预想的行驶线路前进。同样当一边刹车一边转向的时候ESP也会控制某些车轮增大制动力或者减小制动力让车子按照驾驶员的意图行进。

ESP最重要的特点

就是它的主动性，如果说ABS是被动地作出反应，那么ESP却可以做到防患于未然

OBD Ⅱ条例规定了故障代码，大量的发动机管理的传感器信号、计算机命令等，并可通过一个通用的扫描工具读出。扫描工具可给出大量重要的维修信息，但很多维修人员并没使用其全部功能，仅用于读取故障码。实际上，扫描工具所提供的数据，多数可用于查出故障所在。特别有效的故障排除方法是同时使用扫描工具和四气体(HC、CO、氧气和二氧化碳)或五气体(外加NOx)红外线式尾气分析仪。这样可对传感器信号或计算机命令信息与实际尾管的排气相比较，看看这些读数的逻辑结果是否合理。

测试模式对全部OBD Ⅱ汽车都是通用的，使用OBD Ⅱ扫描工具就可测试。

满足OBD Ⅱ要求的扫描工具，必经能访问和解释任何车型与排放相关的诊断故障码，扫描工具有线束可与标准的16针连接器相接。 只要扫描工具正常，它就告诉用户发动机工作情况，但读者仍然不能“看到”问题或者因“假信号”发生得太快，扫描工具显示不出来，或者OBD Ⅱ系统根本就没有编程识别这种差异。针对这种情况，使用实验室示波器非常有效。示波器有台式，也有手持式。用模拟示波器检查点火系统的故障已有几十年历史了，但它与现代实验室示波器完全是不同的类型。传统模拟示波器要求所显示的信号是一个重复的周期信号，而实验室示波器是对这一信号的实时显示。因为取样的频率高，所以信号的每一重要细节都被显示出来，这样高的速度可在发动机运转时识别出任何可造成故障的信号。如果需要，任何时间都可重看波形，因为这些波形都可存于内存中。

典型的现代实验室示波器具有双线或多线功能。即同时可在屏幕上看到两个或多个单独的信号。这样就可观察一个信号如何影响另一个信号。例如可将氧传感器电压信号输入到通道A，将喷油器脉冲输入到通道B，然后观察脉冲是否响应氧传感器信号的变化。

可将实验室示波器看成一个高速可视电压表。能够看到清晰的信号波形，在图形上能捕捉到瞬间干扰、尖峰脉冲、噪声和所测部件的不正常波形。

值得注意的一点：OBD只是在排放不达标时报警，但如果油品不合格，安装OBD就将形同虚设。据了解，国内合资汽车厂引进中国的一些车型，也会在欧洲同期销售，它们在生产之初就配备有OBD并达到了欧Ⅲ甚至欧IV标准，在国产后减去或关闭OBD的一大原因就是为了避免因油品不合格而导致报警，从而带来不必要的麻烦。 OBD Ⅱ程序的设计要求避免系统之间的混淆，这不仅要求使用标准的16针诊断接口，还要使用特定的编码及在制造商的文件中对部件的说明，这是为了达到以下几方面的统一和标准化。

例如，为计算机提供曲轴位置和转速信息的装置称为曲轴位置传感器，缩写均为“CKP”，计算机统一都称为“PCM”。

每车都装有一标准形状和尺寸的16针诊断接口，每针的信号分配相同，并位于相同的位置，装在仪表盘之下，在仪表盘的左边与汽车中心线右300mm之间的某处。应当注意的是，诊断接口的某些端子，指定为特定的信号如附表所示。而其他端子则可让制造商使用，或在当前型号的车上尚未使用。