第一篇：汽車電子技術(shù)發(fā)展應(yīng)用(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用,評(píng)估師陳力潔編輯)

論現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的發(fā)展

【摘要】隨著人們生活水平的不斷提高，汽車對(duì)人們而言，已經(jīng)不單單是簡(jiǎn)單的交通工具，人們開始對(duì)它的安全性、舒適性、高效節(jié)能性、移動(dòng)辦公便利性，智能自動(dòng)化等方面提出了更高的要求。特別是最近幾年相繼推出的各項(xiàng)關(guān)于安全性、排放性能、經(jīng)濟(jì)性等的各項(xiàng)強(qiáng)制性法律法規(guī)與措施，極大的推動(dòng)了汽車電子技術(shù)的發(fā)展，使電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新能力不斷提高，性能不斷加強(qiáng)。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）

【關(guān)鍵詞】傳感器；多媒體；安全技術(shù)；總控制線技術(shù)；新42V

【引言】20世紀(jì)50年代中期，由于將汽車電氣系統(tǒng)的電壓改為12V，而使電氣系統(tǒng)的安全和效率得到了提高。隨著電子信息業(yè)的飛速發(fā)展，使得汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的越來越快，越來越完善。從最初的汽車照明系統(tǒng)的電路，到收錄機(jī)，一直發(fā)展到今天的CD、電話、電視等諸多電器在內(nèi)的電氣系統(tǒng)。不僅表明了汽車技術(shù)發(fā)展的迅速和發(fā)達(dá)，更是一種高科技造福于人的集中體現(xiàn)。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）

一、汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程

汽車單子技術(shù)的形成和發(fā)展過程可分為三個(gè)階段：?jiǎn)我豢刂齐A段、集中控制階段、網(wǎng)絡(luò)控制階段。

單一控制階段 主要體現(xiàn)在20世紀(jì)60年代至70年代末，其特點(diǎn)是改善了汽車單個(gè)零部件的性能。如:發(fā)電機(jī)硅整流器、電壓調(diào)節(jié)器、晶體管無觸點(diǎn)點(diǎn)火等。但因其都為分立元件，電路復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維修成本高、可靠性差等缺點(diǎn)，并沒有得到廣泛推廣。

集中控制階段 主要體現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末至90年代中期，特點(diǎn)是具有了一定的綜合控制的能力，是汽車電子技術(shù)的大發(fā)展階段。代表技術(shù)有發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)、ABS、電控轉(zhuǎn)向、電子儀表等。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）

網(wǎng)絡(luò)控制階段 20世紀(jì)90年代中期至今，電子設(shè)備已成為汽車中不可或缺的設(shè)備。這一時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)是以大規(guī)模的集成電路和局域網(wǎng)控制（CAN總線）為特征的綜合性的電子控制技術(shù)，是一種集多學(xué)科于一體綜合運(yùn)用的新興技術(shù)。[1]

二、汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀

目前汽車電子技術(shù)主要分布在動(dòng)力傳動(dòng)電控系統(tǒng)、底盤電控系統(tǒng)、車身電控系統(tǒng)和多媒體娛樂、通訊系統(tǒng)四個(gè)方面。

（一）動(dòng)力傳動(dòng)電控系統(tǒng) 汽車動(dòng)力傳動(dòng)電控系統(tǒng)是指應(yīng)用電子技術(shù)對(duì)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器以及動(dòng)力傳遞總成在內(nèi)的一體化電子控制。主要由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制單元組成。其目的在于簡(jiǎn)化駕駛員操作，減輕駕駛?cè)藛T疲勞強(qiáng)度，減少換擋沖擊，并保證車輛處在最佳運(yùn)行工況，從而降低排放污染，提高經(jīng)濟(jì)性、舒適性。

（二）底盤電控系統(tǒng)

主要有制動(dòng)防抱死裝置（ABS）、制動(dòng)力分配（EBD）、驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)（ASR）、巡航系統(tǒng)（CCS）、牽引力控制(TCS)、懸架及車身空高度控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、四輪轉(zhuǎn)向（4WS）、四輪驅(qū)動(dòng)（4WD）、輪胎壓力檢測(cè)（TPMS）等組成。目的在于提高車輛的穩(wěn)定性、安全性、操控性和舒適性。這也成為現(xiàn)代汽車的基本要求了。

（三）車身電控系統(tǒng)

車身電子控制系統(tǒng)包括汽車安全、舒適性控制、信息通訊系統(tǒng)，主要用于增強(qiáng)汽車安全、舒適和方便性。安全性包括：安全氣囊、安全帶、中央防盜門鎖；舒適性包括：自適應(yīng)空調(diào)、多方位電動(dòng)座椅；方便性包括：自動(dòng)車窗、電動(dòng)門鎖、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)天窗和滿足多種用電設(shè)備需求的電源管理系統(tǒng)。

（四）多媒體娛樂、信息和通訊系統(tǒng)

娛樂系統(tǒng)主要包括車載CD/DVD、音響和車載電視等；信息和通訊主要包括數(shù)字化儀表、汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)和移動(dòng)電話。

汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)即GPS系統(tǒng)，全稱為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”是美國繼阿波羅飛船和航天飛機(jī)之后的第三航天工程。開始它只用于軍事方面，但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，GPS也逐漸應(yīng)用于汽車導(dǎo)航。裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的汽車，在駕駛室內(nèi)有一顯示屏。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）上面顯示著某個(gè)城市的交通圖(稱為電子地圖)，以及當(dāng)時(shí)汽車在圖上所處的位置。如果駕駛員輸入目的地的地名、在圖上的位置，那么圖上就會(huì)顯示一條從汽車所處位置到目的地的最佳路線 3 和行駛方向，引導(dǎo)汽車行駛，起到導(dǎo)航作用。

信息顯示與報(bào)警系統(tǒng)可將發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和其他信息參數(shù)，經(jīng)過微機(jī)處理后通過儀表板輸出對(duì)駕駛員有用的信息，并用數(shù)字、線條顯示或聲光報(bào)警。顯示的信息除水溫、油壓、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等常見參數(shù)外，還有瞬時(shí)耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、續(xù)駛里程、車外溫度等。

三、汽車電子技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)

汽車電子技術(shù)的發(fā)展方向可分為四個(gè)方面：集中綜合控制、總線控制技術(shù)、安全技術(shù)和多媒體娛樂、通訊與智能自動(dòng)化技術(shù)。

（一）集中控制技術(shù)

集中控制技術(shù)即將動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的綜合控制；將制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)防滑磚系統(tǒng)綜合在一起綜合制動(dòng)控制；(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）通過中央底盤控制器，將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過總線鏈接并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制。在完成這些技術(shù)的同時(shí)，也要對(duì)傳感器、微處理器、執(zhí)行器、電源系統(tǒng)、以及控制策略等五方面進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和轉(zhuǎn)型。

1.傳感器 由于汽車用傳感器的種類多樣化和使用數(shù)量的增漲，使得傳感器朝著多功能化、集成化、智能化和微型化方向發(fā)展。未來的智能化集成傳感器不僅要能提供用于模擬和處理的信號(hào)，而且還能對(duì)信號(hào)作放大等處理；同時(shí)它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度；另外，它還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。[2]

2.微處理器 介于汽車用ECU對(duì)可靠性、信息處理能力、實(shí)時(shí)控制能力及成本上的特殊要求，基于通用芯片開發(fā)出的ECU已經(jīng)很難滿足汽車電子控制系統(tǒng)的要求，因此，開發(fā)出具有多路同步實(shí)時(shí)控制、自帶A/D與D/A、自我診斷、高輸人/輸出等功能的汽車專用ECU系統(tǒng)具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。隨著汽車電子控制技術(shù)日趨集中化，ECU需要處理的信息量不斷增加，因 此，16位和32位ECU將成為未來汽車用ECU的首選。

3.執(zhí)行器 目前，汽車上所使用的執(zhí)行器主要有電磁式、電動(dòng)式和氣動(dòng)／液動(dòng)式。電磁和電動(dòng)式的執(zhí)行器是以電為動(dòng)力的操作機(jī)構(gòu)，具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、耗能小的特點(diǎn)，但、是，與氣動(dòng)／液動(dòng)式執(zhí)行器相比，輸出驅(qū)動(dòng)能力則不足；(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）無法滿足未來汽車控制領(lǐng)域大驅(qū)動(dòng)輸出的需要。而上述這些電磁式和電動(dòng)式執(zhí)行器的不足之處也正是其將來的發(fā)展方向。

4.電源系統(tǒng) 現(xiàn)有的12V電源系統(tǒng)供電能力已經(jīng)趨于飽和或不足，無法滿足下一代汽車設(shè)計(jì)中新增電子設(shè)備的需求，如無凸輪軸電磁式電控配氣相位機(jī)構(gòu)、飛輪復(fù)合式起動(dòng)——發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電加熱三元催化轉(zhuǎn)化器以及新型電力制動(dòng)和電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，它們?cè)趥鹘y(tǒng)的12V電源系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn)，對(duì)此，新42V技術(shù)誕生了，并且得到了世界的公認(rèn)，被認(rèn)為是未來汽車技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）因此，采用更高供電電壓的電源系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。[3]

5.控制策略 目前在汽車電子控制系統(tǒng)中廣泛采用的是PID控制理論，是一種使用于單輸入/輸出、線性定常系統(tǒng)的經(jīng)典控制理論。但由于汽車中需要控制的對(duì)象往往具有很強(qiáng)的時(shí)變和非線性變化，控制系統(tǒng)的輸入和輸出參數(shù)也越來越多，采用以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)、適用于多輸入/輸出、非線性時(shí)變系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論已成必然，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等。

（二）總線控制技術(shù)

現(xiàn)代汽車由于電子裝置的增多，簡(jiǎn)單單一的控制已經(jīng)不能滿足要求，在這種情況下總線控制技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。利用總線技術(shù)將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等連接起來，從而構(gòu)成汽車內(nèi)部局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息資源共享。其優(yōu)點(diǎn)主要有三點(diǎn)：大大減少線束數(shù)量、連接點(diǎn)及體積，提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性；采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)信息共享的目的；改善系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能 的變化。

根據(jù)側(cè)重功能的不同，SAE（美國汽車工程師協(xié)會(huì)）將總線劃分為A、B、C三大類：

A類是面向傳感器和執(zhí)行器的一種低速網(wǎng)絡(luò)即LIN總線，主要用于后視鏡調(diào)整、燈光照明控制、電動(dòng)車窗等控制等；

B類是應(yīng)用于獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享中速網(wǎng)絡(luò)即低速CAN，主要用于汽車舒適性、故障診斷、儀表顯示及四門中央控制等；

C類是面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)即高速CAN，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器、安全氣囊等的控制。

但是隨著下一代高速、具有容錯(cuò)能力的時(shí)間觸發(fā)方式的“X-by-Wire”線控技術(shù)的發(fā)展，將逐漸代替高速CAN在C類網(wǎng)中的位置，力求在未來5~10年之內(nèi)使傳統(tǒng)的汽車機(jī)械系統(tǒng)變成通過高速容錯(cuò)通訊總線與高性能CPU相連的百分之百的電控系統(tǒng)，(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）完全不需要后備機(jī)械系統(tǒng)的支持，其主要代表有TTP/C和Flex Ray而在多媒體與通訊系統(tǒng)中，MOST、IDB-1394和“藍(lán)牙”技術(shù)成為了今后的發(fā)展主流。另外，光纖憑借其高傳輸速率和抗干擾能力，越來越廣泛的用作高速信號(hào)傳輸介質(zhì)。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）

（三）安全技術(shù)

未來汽車電子控制的重要發(fā)展方向是汽車安全領(lǐng)域。主要有以下幾個(gè)方向：

1.利用雷達(dá)技術(shù)和車載攝像技術(shù)開發(fā)各種自動(dòng)避撞系統(tǒng)； 2.利用近紅外技術(shù)開發(fā)各種能監(jiān)測(cè)司機(jī)行為的安全系統(tǒng)； 3.高性能的輪胎綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； 4.自適應(yīng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)； 5.駕駛員身份識(shí)別系統(tǒng)；

6.安全氣囊和ABS/ASR，以及車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)將更加完善。[4]

（四）多媒體娛樂、通訊與智能自動(dòng)化技術(shù) 隨著第三代提東通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來汽車正朝著移動(dòng)辦公室、家庭影院方向發(fā)展，為司機(jī)和乘客提供進(jìn)行中的實(shí)時(shí)通訊和娛樂信息，并把汽車和道路及其它遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)結(jié)合起來，構(gòu)建未來的智能交通系統(tǒng)。具體功能：

1.提供豐富的多媒體設(shè)施環(huán)境，利用GPS、GMS（谷歌移動(dòng)服務(wù)）網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、行車指南、無線因特網(wǎng)以及汽車與家庭等外部因素環(huán)境的互動(dòng)。

2.具備遠(yuǎn)程汽車診斷功能，緊急時(shí)能夠引導(dǎo)救援服務(wù)機(jī)構(gòu)趕到故障或事故地點(diǎn)。

【結(jié)論】電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車，幾乎已經(jīng)深入到汽車的所有系統(tǒng)，大大推動(dòng)了汽車工業(yè)的發(fā)展。在一些高檔豪華的轎車上微處理器的使用量已多達(dá)70個(gè)，占整車成本的50%以上。現(xiàn)代汽車電子技術(shù)在改善汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性等方面發(fā)揮著不可替代的作用。汽車電子技術(shù)不僅推動(dòng)了汽車工業(yè)的發(fā)展,同時(shí)也極大地促進(jìn)了電子產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展?？v觀近幾十年來汽車技術(shù)方面的重大成就，幾乎無一例外地是應(yīng)用電子技術(shù)的結(jié)果，目前，汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車先進(jìn)水平的重要標(biāo)志，而采用電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問題的最佳方案。(僅供石家莊優(yōu)車庫二手車交易有限公司內(nèi)部培訓(xùn)使用，評(píng)估師陳力潔編輯）

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