《圖解汽車電子技術(關鍵技術篇)》主要介紹了汽車電子控制單元(ECU)及相關部件的關鍵技術,通過大量的插圖,詳細解析了ECU及其軟硬件、傳感器和執行器、半導體元件、汽車電子系統、其他電子技術、ECU制造技術、未來的汽車電子技術等,敘述簡明扼要,內容豐富詳細,專業性強。
本書可供高等院校汽車專業師生、汽車整車制造企業汽車電氣與電子系統集成設計工程師、汽車電子與電器相關企業與科研院所工程技術人員、汽車維修技術人員以及汽車行業技術與產品相關管理人員學習參考。
日本電裝汽車電子研究會:日本電裝(DENSO)是世界汽車零部件及系統的主要供應商,與德國博世共同引領全球汽車電子前沿技術的發展。電裝作為提供汽車前沿技術、系統以及零部件的全球供應商之一,在環境保護、發動機管理、車身電子產品、駕駛控制與安全、信息和通信等領域,成為全球主要整車生產商可信賴的合作伙伴。電裝汽車電子技術研究會主要致力于汽車電子產品的開發及測試工作,本書就是由研究會的多位技術人員執筆撰寫完成的。
加藤光治:1969年進入日本電裝公司,從事集成電路、傳感器、混合集成電路等開發及設計工作;1992年由集成電路技術部長升任為電子開發部長;1998年任職日本電裝公司董事ITS事業部長;2006年任常務董事、電子相關事業總負責人;2010年6月就任電裝技術總監。
第1 章 ECU 的概要 1
1.1 ECU 的構成及主要部件 1
1.2 發動機ECU 11
小知識 “硬實時”和“軟實時”的差異 16
第2 章 ECU 的硬件 18
2.1 ECU 及控制器 18
2.1.1 ECU 及控制器的構造 18
2.1.2 ECU 及控制器的搭載位置 19
2.1.3 印制電路板ECU 的示例 21
2.1.4 混合IC 的示例 22
2.2 ECU 的構成 28
2.2.1 ECU 的構成部件 28
2.2.2 外殼 29
2.2.3 插接器 30
2.2.4 電路板 31
2.2.5 電路元件 32
2.3 微控制器 35
2.3.1 汽車和微控制器的歷史 35
2.3.2 對車載微控制器的要求 38
2.3.3 單芯片微控制器的內部構成 39
2.3.4 軟件開發 40
2.3.5 未來的車載微控制器 44
2.4 電源和電流 46
2.4.1 電源電壓 46
2.4.2 電源降壓 47
2.4.3 傳感器電源 48
2.4.4 42V 電源系統 48
2.4.5 混合動力汽車的電源 49
小知識 計數器功能的實現,軟件和硬件方面的差異 51
第3 章 ECU 的軟件 52
3.1 軟件 52
3.1.1 軟件的作用 52
3.1.2 軟件和程序 53
3.1.3 軟件的運行環境 53
3.1.4 程序的種類 56
3.1.5 編寫程序的語言 58
3.1.6 軟件開發的流程 59
3.1.7 汽車控制軟件的特點 60
3.1.8 汽車控制軟件開發的注意事項 62
3.1.9 汽車控制軟件相關環境變化 64
3.2 運算法則 65
3.2.1 運算法則的定義 65
3.2.2 碰撞判定運算法則和調試 65
3.2.3 碰撞判定運算法則的思路 65
3.2.4 前期處理 67
3.2.5 信號分析 67
3.2.6 碰撞判定 68
3.2.7 與沖擊傳感器組合判定 68
3.2.8 構建運算法則的關鍵 70
小知識 運算法則誕生于伊斯蘭文化 71
第4 章 傳感器及執行器 72
4.1 傳感器 72
4.1.1 車載傳感器的歷史 72
4.1.2 半導體傳感器的原理及實現產品化的技術 74
4.1.3 壓力傳感器 81
4.1.4 加速度傳感器和慣性傳感器 87
4.1.5 MR 傳感器 90
4.1.6 電流傳感器 91
4.1.7 光傳感器 93
4.1.8 使用非硅材料的傳感器 96
4.1.9 燃油噴射控制所需的傳感器 98
4.1.10 排氣溫度傳感器 102
4.2 執行器 103
4.2.1 執行器的概要 103
4.2.2 電機 103
4.2.3 螺線管 105
4.2.4 壓電執行器 106
第5 章 半導體元件 109
5.1 半導體元件的基礎 109
5.1.1 雙極型晶體管 109
5.1.2 CMOS 元件 110
5.1.3 功率元件 111
5.1.4 存儲器 112
5.1.5 發光二極管 113
5.1.6 激光二極管 114
5.1.7 集成電路技術及其動向 114
5.2 車載半導體技術 115
5.2.1 支撐汽車電子技術的半導體技術 115
5.2.2 車載半導體的必備特點 116
5.2.3 車載半導體技術 118
5.3 車載復合IC 技術 118
5.3.1 通過TD 技術實現高耐壓及高集成 119
5.3.2 通過TD 技術防止寄生效應 119
5.3.3 通過TD 技術實現高溫條件工作 120
5.3.4 ESD 耐性強的功率元器件集成 120
5.3.5 實現高精度的薄膜電阻技術 121
5.3.6 復合IC 的應用實例 122
5.4 車載功率元件技術 124
5.4.1 車載功率半導體 124
5.4.2 SiC 半導體的展望 126
5.4.3 SiC 功率元件 130
5.4.4 SiC 逆變器 132
5.4.5 SiC 技術今后的動向 133
5.5 支撐未來汽車電子技術的半導體 134
第6 章 汽車電子系統 137
6.1 ECU 的動向 137
6.2 車內網絡 139
6.2.1 多重通信系統 140
6.2.2 通信流程 141
6.2.3 CAN 142
6.2.4 LIN 143
6.2.5 FlexRay 145
6.3 層級化、構造化及功能配置 146
6.4 通用標準部件化及再利用 148
6.4.1 ECU 的軟件構造 148
6.4.2 其他電子平臺(通用標準部件及技術群組) 149
6.5 國際標準化 150
6.5.1 AUTOSAR 151
6.5.2 JASPAR 152
6.5.3 功能安全標準 153
第7 章 其他電子技術 155
7.1 設計輔助工具 155
7.1.1 ECU 開發流程 155
7.1.2 ECU 設計輔助環境 155
7.1.3 半導體設計輔助環境 156
7.1.4 設計輔助工具的未來 159
7.2 故障診斷 162
7.2.1 故障診斷的概要 162
7.2.2 OBD 法規 163
7.2.3 診斷工具 164
7.2.4 故障診斷項目 165
7.2.5 故障診斷示例 165
7.2.6 故障診斷的未來 166
7.3 EMC 166
7.3.1 EMC 的概要 166
7.3.2 EMC 法規的動向 168
7.3.3 干擾的分類及示例 170
7.3.4 ECU 的EMC 評價 171
7.3.5 EMI 測試 171
7.3.6 EMS 測試 173
7.3.7 EMC 設計的開發流程 174
7.4 可靠性技術 175
7.4.1 ECU 的可靠性條件 175
7.4.2 ECU 的問題示例 177
7.4.3 ECU 的可靠性模型 181
7.4.4 可靠性試驗 183
7.5 寬帶 186
7.5.1 寬帶的概要 186
7.5.2 寬帶的技術動向 187
7.5.3 WiMAX 的推廣狀況 187
7.5.4 LTE 的推廣狀況 188
7.5.5 其他無線寬帶 190
7.5.6 無線寬帶技術 190
7.6 信息安全 193
7.6.1 汽車的信息安全 193
7.6.2 汽車電子技術的發展和信息安全 193
7.6.3 信息安全討論的常規方法 194
7.6.4 對汽車的威脅及其對策示例 194
7.6.5 汽車信息安全的研究開發活動及標準化動向 195
7.6.6 總結 196
小知識 用振動試驗機進行試驗的產品開發件“消失了” 197
第8 章 ECU 的制造技術 198
8.1 ECU 的制造技術概要 198
8.2 ECU 的制造工序 199
8.2.1 印制電路板ECU 的制造工序 199
8.2.2 混合控制ECU 的制造工序 205
8.2.3 混合控制ECU 和印制電路板ECU 的對比 205
8.3 車載ECU 的生產方式 206
小知識 車載電子產品和普通消費電子產品的不同生產方式 210
第9 章 未來的汽車電子技術 212
9.1 汽車電子技術序幕 212
9.2 ECU 的構成和控制內容的變化 213
9.3 汽車電子技術的長期課題 214
索引 217
執筆者簡介 220