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汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1
汽車電子技術(shù),一般認(rèn)為是指汽車上應(yīng)用的電子化和電子信息技術(shù)及相關(guān)電子技術(shù)的.總稱.文中針對(duì)近些年來(lái)現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行了探討,并對(duì)汽車電子技術(shù)的安全化、環(huán)�；⒕W(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展趨勢(shì)作了展望.
汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2
引言：
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和微機(jī)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，使得汽車的內(nèi)涵和功能不斷拓展和延伸，汽車電子化逐漸成為現(xiàn)代汽車的基本特征。汽車電子化程度高低已經(jīng)成為衡量汽車先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。專家估計(jì)，電子裝置的平均成本已占整車成本的20%以上，高檔車上達(dá)到50%甚至60%。目前汽車電子技術(shù)的應(yīng)用迅速增長(zhǎng)，因此現(xiàn)代汽車采用先進(jìn)電子技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。
一、汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程。
汽車電子技術(shù)的發(fā)展大體分為4個(gè)階段：
1）從20世紀(jì)50年代初到70年代初，主要開發(fā)由分立元件和集成電路組成的汽車電子產(chǎn)品，代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械部件，例如集成電路調(diào)節(jié)器、電子點(diǎn)火器等。電子管收音機(jī)和晶體管收音機(jī)相繼在汽車上安裝，這是電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用的開始。
2）從20世紀(jì)70年代中期到80年代中期，主要發(fā)展專用獨(dú)立系統(tǒng)，電子裝置用于機(jī)械裝置所無(wú)法解決的復(fù)雜控制功能方面，例如電子控制汽油噴射系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)ABS等。
3）從20世紀(jì)8O年代中期到90年代中期，主要開發(fā)多種功能的綜合系統(tǒng)及各種車輛的微機(jī)控制，汽車上的電子裝置不僅能自動(dòng)承擔(dān)基本控制任務(wù)，而且能處理外部和內(nèi)部的各種信息，例如集發(fā)動(dòng)機(jī)控制與自動(dòng)變速器控制為一體的動(dòng)力傳動(dòng)控制、制動(dòng)防抱死與防滑轉(zhuǎn)控制等。
4）從20世紀(jì)90年代中期開始，主要研究車輛的智能控制技術(shù)，模擬人的思維和行為進(jìn)行控制，例如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、汽車自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等。智能化集成傳感器和智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)也已付諸實(shí)用，數(shù)字式信號(hào)處理方式用于聲音識(shí)別、安全碰撞、適時(shí)診斷、導(dǎo)航系統(tǒng)等。
二、國(guó)內(nèi)外汽車電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。
1、國(guó)外汽車電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的汽車，每輛汽車上電子裝置的平均成本已占整車成本的30%～50%。在豪華轎車上，電子產(chǎn)品的成本已占整車成本的50%以上。有些公司生產(chǎn)的高檔汽車上安裝了專用的電子系統(tǒng)，例如豐田汽車公司的VVT—I新型智能可變節(jié)氣門控制系統(tǒng)、MSP馬莎拉蒂穩(wěn)定程序、PSM保時(shí)捷行車穩(wěn)定管理系統(tǒng)、PTM保時(shí)捷牽引力管理系統(tǒng)、PASM保時(shí)捷主動(dòng)懸架管理系統(tǒng)等等。國(guó)外汽車電子技術(shù)發(fā)展的主要特征有：
1）功能多樣化。從最初的發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火和噴油，發(fā)展至現(xiàn)在的各種控制功能，例如自動(dòng)巡航、自動(dòng)啟停、自動(dòng)避撞等。
2）技術(shù)一體化。從最初的機(jī)電部件松散組合到現(xiàn)在機(jī)液電磁一體化，例如直噴式柴油共軌燃油噴射系統(tǒng)、德爾福的磁流變液減振器。
3）系統(tǒng)集成化。從最初的單一控制到現(xiàn)在集成綜合控制，例如動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器）集成控制、安全系統(tǒng)集成控制等。
4）通信網(wǎng)絡(luò)化。從初期的各子系統(tǒng)到現(xiàn)在控制器局域網(wǎng)，例如以CAN總線為基礎(chǔ)的整車信息共享的分布式控制系統(tǒng)及無(wú)線通信為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程高頻網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
2、國(guó)內(nèi)汽車電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
我國(guó)的汽車電子工業(yè)起步較晚。20世紀(jì)90年代以前，除了汽車收音機(jī)等直接從家用電器移植過(guò)來(lái)的產(chǎn)品以外，幾乎沒有汽車電子工業(yè)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的較快發(fā)展和國(guó)外的汽車電子化潮流，我國(guó)的汽車廠家如雨后春筍般涌現(xiàn)。據(jù)CCID統(tǒng)計(jì)，我國(guó)涉及汽車電子生產(chǎn)的企業(yè)有1000多家，但其多數(shù)企業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，且技術(shù)含量低。
近幾年，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，特別是轎車產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的巨大市場(chǎng)潛力吸引了全球知名汽車廠商的目光，紛紛來(lái)華投資，憑借這些跨國(guó)企業(yè)提供的.技術(shù)、硬件、以及產(chǎn)能上的保障，我國(guó)在短短幾年時(shí)間內(nèi)成為全球知名的汽車生產(chǎn)國(guó)。快速發(fā)展的汽車產(chǎn)業(yè)為汽車電子產(chǎn)品提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，從20xx年開始我國(guó)汽車電子市場(chǎng)隨著汽車產(chǎn)業(yè)一起進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。當(dāng)前，汽車由單純的機(jī)械產(chǎn)品逐步演變?yōu)橐环N高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向著電動(dòng)汽車（含混合動(dòng)力車）和智能汽車的方向，使汽車電子市場(chǎng)進(jìn)入了一個(gè)穩(wěn)定且快速增長(zhǎng)階段；同時(shí)第三代移動(dòng)通信、高清數(shù)字電視、衛(wèi)星導(dǎo)航、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等越來(lái)越多的IT技術(shù)被逐步移植到汽車上，電子裝置占整車的價(jià)值比顯著提高，汽車電子產(chǎn)業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展。
三、現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。
按對(duì)汽車行駛性能作用的影響，可把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類：1）汽車電子控制裝置；2）車載汽車電子裝置。目前較多見的成熟的汽車電子控制系統(tǒng)主要有：發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制、底盤電子控制、車身電子控制、信息傳遞等。
1、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制。
1）電子控制噴油裝置（EFI）。
現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到日益普及。電控燃油噴射系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代末開始發(fā)展起來(lái)的，與傳統(tǒng)的化油器供油系統(tǒng)相比，而其突出優(yōu)點(diǎn)在于空燃比的控制更為精確，可實(shí)現(xiàn)最佳空燃比；且電噴技術(shù)提高了汽油的霧化、蒸發(fā)性能，加速性能更好，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩得以顯著提高。這樣能使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。
2）電子點(diǎn)火裝置（ESA）。
早在20世紀(jì)初，點(diǎn)火系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上已開始應(yīng)用。如今，點(diǎn)火系統(tǒng)已從有觸點(diǎn)式、普通無(wú)觸點(diǎn)式、集成電路式發(fā)展到了微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)。微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)可控制并維持發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角（ESA）在最佳范圍以內(nèi)，使汽油機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻更接近于理想狀態(tài)，從而進(jìn)一步挖掘發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能。微機(jī)控制電火系統(tǒng)中，目前出現(xiàn)了一種無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)（DLI），它取消了普通微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中的分電器，改由ECU內(nèi)部控制各缸配電。這樣點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電，不需經(jīng)過(guò)分電器分配，直接送到火花塞發(fā)生點(diǎn)火。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)可消除分火頭與分電器蓋邊電極的火花放電現(xiàn)象，減少電磁干擾。
3）怠速控制系統(tǒng)（ISC）。
怠速性能的好壞是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)越與否的重要指標(biāo)，怠速性能差將導(dǎo)致油耗增加、排污嚴(yán)重，因此需進(jìn)行必要的控制。現(xiàn)代轎車中一般都有怠速控制系統(tǒng)，由ECU控制并維持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速在某一穩(wěn)定范圍內(nèi)。怠速控制通常是指怠速轉(zhuǎn)速控制，實(shí)質(zhì)是對(duì)怠速工況時(shí)的進(jìn)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)（同時(shí)配合噴油量及點(diǎn)火提前角的控制）。目前，除了怠速轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性控制之外，怠速控制還可實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制、暖機(jī)控制、負(fù)荷變化控制等功能，這樣多種功能的集中，不僅簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，而且也提高了怠速控制的精確性。
4）發(fā)動(dòng)機(jī)利用電子技術(shù)的內(nèi)容。
廢氣再循環(huán)（EGR）、電動(dòng)油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、節(jié)氣門正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)、系統(tǒng)自我診斷功能等，它們?cè)诓煌能囆蜕隙加谢蚨嗷蛏俚乇粦?yīng)用。
2、底盤電子控制。
1）電控自動(dòng)變速器（ECAT）。
可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員控制的參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算和判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置，從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，即可得到最佳擋位和最佳換擋時(shí)間。其優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映行駛負(fù)荷和道路條件等。不僅能明顯地簡(jiǎn)化汽車操作，而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。
2）防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）。
它是一種開發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它可通過(guò)控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來(lái)保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率（15%～20%），而使汽車在各種路面上制動(dòng)時(shí)，車輪與地面都能達(dá)到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動(dòng)時(shí)不發(fā)生抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全工況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減少制動(dòng)距離。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）也叫牽引力控制系統(tǒng)（TCS或TRC），是ABS的完善和補(bǔ)充，它可防止起動(dòng)和加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪打滑，既有助于提高汽車加速時(shí)的牽引性能，又能改善操作穩(wěn)定性。
3）電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。
它是用一臺(tái)直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的系統(tǒng)。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)比起來(lái)具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn)，以及最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力、轉(zhuǎn)向回正特性，大大提高了汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性，增加了汽車低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性以及調(diào)整行駛時(shí)的穩(wěn)定性。
4）適時(shí)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)。
它能根據(jù)懸掛裝置的瞬時(shí)負(fù)荷，自動(dòng)地適時(shí)調(diào)節(jié)懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，適應(yīng)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能極大地改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性、操作性、乘坐舒適性。
5）常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)（CCS）。
在高速長(zhǎng)途行駛時(shí)，可采用常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動(dòng)調(diào)整節(jié)氣門開度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門以調(diào)整車速。隨著世界各大汽車產(chǎn)家對(duì)汽車安全問(wèn)題的高度重視，安全氣囊系統(tǒng)、行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（FDR或VDC）、防撞系統(tǒng)、安全帶控制、照相控制等方面已大量采用了電子新技術(shù)。
3、車身電子控制。
1）汽車空調(diào)控制。
車用全自動(dòng)空調(diào)控制是根據(jù)設(shè)置在車內(nèi)外的各種溫度傳感器輸出的信號(hào)，由ECU中的微機(jī)計(jì)算出經(jīng)過(guò)空調(diào)熱交換器后進(jìn)入車內(nèi)應(yīng)該達(dá)到的出風(fēng)溫度。對(duì)混合氣調(diào)節(jié)器開度、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻器風(fēng)門（或加熱器風(fēng)門）、壓縮機(jī)等進(jìn)行控制，自動(dòng)地將車內(nèi)溫度保持在設(shè)定的溫度值范圍內(nèi)，使車內(nèi)的溫度、濕度始終處于最佳值，為駕駛員和乘員提供舒適的乘坐環(huán)境。
2）信息顯示系統(tǒng)。
正處于發(fā)展和完善階段，由車況監(jiān)測(cè)部件、車載計(jì)算機(jī)、電子儀表三部分組成。汽車車況監(jiān)測(cè)是傳統(tǒng)機(jī)械式儀表板報(bào)警功能的改進(jìn)和發(fā)展，通過(guò)液位、壓力、溫度、燈光等傳感器，監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系、電源系統(tǒng)及車燈的故障。車載計(jì)算機(jī)提供的信息能提高行車安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性、乘坐舒適性。電子儀表為駕駛員提供汽車行駛時(shí)最基本的操作信息，且這些信息連續(xù)在儀表板上顯示。
3）安全氣囊控制系統(tǒng)。
它是一種被動(dòng)安全保護(hù)裝置，由觸發(fā)裝置、氣體發(fā)生器、氣囊三部分組成。觸發(fā)裝置包括傳感器、電子控制裝置、儲(chǔ)備電源、監(jiān)控裝置。由電子控制系統(tǒng)接收加速度傳感器發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行分析，以判定是否發(fā)生碰撞事故。若發(fā)生了碰撞，則對(duì)氣體發(fā)生器發(fā)出指令，迅速吹脹氣囊，整個(gè)過(guò)程約需0。03s。觸發(fā)裝置中的監(jiān)控裝置可連續(xù)自我監(jiān)控，確保整個(gè)氣囊系統(tǒng)在任何時(shí)刻都處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。
4）汽車電子燈光控制系統(tǒng)。
它可根據(jù)光傳感器檢測(cè)到的車外天氣光亮情況的信號(hào)，自動(dòng)的將后燈和前照燈接通或切斷，以提高汽車使用的便利性和行駛安全性。
4、信息傳遞裝置。
1）信息顯示與報(bào)警。
該系統(tǒng)可將發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和其他信息參數(shù)，通過(guò)微機(jī)處理后輸出對(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。監(jiān)視和報(bào)警的信息主要有：燃油溫度、水溫、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動(dòng)液量、手制動(dòng)、車門未關(guān)嚴(yán)等。當(dāng)出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或自診斷系統(tǒng)測(cè)出有故障時(shí)，立即由聲光報(bào)警。
2）語(yǔ)音信息。
它包括語(yǔ)音警告和語(yǔ)音控制。語(yǔ)音警告是在汽車出現(xiàn)不正常情況時(shí)，（包括水溫、水位、油位不正常，制動(dòng)液不足，蓄電池充電值偏低等情況），電控單元經(jīng)過(guò)邏輯判斷，輸出信息至揚(yáng)聲器，發(fā)出模擬人的聲音向駕駛員報(bào)警，多數(shù)還能同時(shí)用燈光報(bào)警。語(yǔ)音控制是用駕駛員的聲音來(lái)指揮和控制汽車的某個(gè)部件、設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作。
3）車用導(dǎo)航。
該系統(tǒng)可在城市或公路網(wǎng)范圍內(nèi)，定向選擇最佳行駛路線，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置、以及到達(dá)目的地的方向和距離。
四、現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
20世紀(jì)90年代，汽車電子技術(shù)進(jìn)入了優(yōu)化人—汽車—環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微型磁體、超高效電機(jī)、集成電路的微型化方向發(fā)展，并為汽車上的集中控制提供基礎(chǔ)（例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架的集中控制，以及發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的集中控制）。汽車電子技術(shù)成就汽車工業(yè)的未來(lái)，未來(lái)汽車電子技術(shù)將有下列發(fā)展趨勢(shì)。
1、傳感器技術(shù)。
車用傳感器的多樣化和使用數(shù)量的增加，使得傳感器朝著多功能化、集成化、智能化、微型化方向發(fā)展。未來(lái)的智能化集成傳感器，不僅能提供用于模擬和處理的信號(hào)，而且能對(duì)信號(hào)作放大等處理；還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂、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；它還應(yīng)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。
現(xiàn)在汽車制造商為開發(fā)自動(dòng)行駛汽車，正加緊研制各種傳感器，包括車輛位置傳感器、后方障礙物傳感器、側(cè)方障礙物傳感器、前方障礙物傳感器、車間距離傳感器、路面?zhèn)鞲衅�、防撞檢測(cè)傳感器、車速傳感器、加速傳感器、防火檢測(cè)傳感器、駕駛盤角度傳感器、駕駛員狀態(tài)傳感器等。據(jù)報(bào)道，世界傳感器市場(chǎng)，將從20xx年的xx億美元提升到20xx年的xx億美元，年均增長(zhǎng)率達(dá)xx%。
2、微處理器（ECU）技術(shù)。
將ECU應(yīng)用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)之后，汽車電子控制系統(tǒng)進(jìn)入新的高速發(fā)展階段；隨后ECU被應(yīng)用到動(dòng)力傳動(dòng)、車身、安全等控制系統(tǒng)中。由于汽車用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)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。
隨著控制日趨集中化，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(lái)汽車用ECU的首選。預(yù)計(jì)今后幾年需求量將增加50%以上、逐步成為車用ECU的主流。近年日本國(guó)內(nèi)外銷售的ECU在xx億個(gè)以上，20xx年將超過(guò)xx億個(gè)產(chǎn)品，價(jià)值xx萬(wàn)億日元以上。目前中國(guó)用戶采用32位ECU的還不多，主要集中在一些科研項(xiàng)目上，例如電動(dòng)汽車的研發(fā)項(xiàng)目等。
3、執(zhí)行器。
目前，汽車上用的執(zhí)行器主要有：電磁式、電動(dòng)式、氣動(dòng)/液動(dòng)式。電磁式和電動(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)快、耗能小的特點(diǎn)，但輸出驅(qū)動(dòng)能力則不足；無(wú)法滿足未來(lái)汽車控制領(lǐng)域大驅(qū)動(dòng)輸出的需要。隨著新材料、新工藝、新機(jī)構(gòu)的采用，電磁式和電動(dòng)式執(zhí)行器將逐漸取代氣動(dòng)/液動(dòng)執(zhí)行器，尤其是在未來(lái)汽車普遍更換42V新型電源系統(tǒng)之后，輸出驅(qū)動(dòng)能力將大幅度提升，完全可以取代傳統(tǒng)的氣動(dòng)/液動(dòng)系統(tǒng)。
4、控制策略。
目前，汽車電子控制系統(tǒng)中廣泛采用的PID控制理論，是用于單輸入/輸出、線性定常系統(tǒng)的經(jīng)典控制理論。由于汽車中的控制對(duì)象往往具有很強(qiáng)的時(shí)變和非線性，控制的輸入和輸出參數(shù)越來(lái)越多，采用狀態(tài)空間為基礎(chǔ)、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，例如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等。
5、總線技術(shù)。
利用總線技術(shù)將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來(lái)，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：
1）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。
2）采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)信息共享的目的。
3）改善系統(tǒng)的靈活性，即通過(guò)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。
根據(jù)側(cè)重功能的不同，SAE將總線劃分為A、B、C三類：A類是面向傳感器和執(zhí)行器的一種低速網(wǎng)絡(luò)，主要用于后視鏡調(diào)整、燈光照明控制、電動(dòng)車窗等控制，目前A類主流是LIN；B類是用于獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享中速網(wǎng)絡(luò)，主要用于汽車舒適性、故障診斷、儀表顯示四門中央控制等，目前B類主流是低速CAN；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)，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器、安全氣囊等控制，目前C類主流是高速CAN。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(lái)5——10年內(nèi)使傳統(tǒng)的汽車機(jī)械系統(tǒng)變成通過(guò)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)，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FlexRayo而在多媒體與通訊系統(tǒng)中，MOST、IDB—1394、“藍(lán)牙”技術(shù)成為今后的發(fā)展主流。再者，光纖憑借其高傳輸速率和抗干擾能力，越來(lái)越廣泛地用作高速信號(hào)傳輸介質(zhì)。
6、安全技術(shù)。
未來(lái)汽車電子控制的重要發(fā)展方向是汽車安全領(lǐng)域，主要方向有：
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)。
7、多媒體娛樂(lè)與智能通訊系統(tǒng)。
隨著第三代移動(dòng)通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)汽車正朝著移動(dòng)辦公室、家庭影院方向發(fā)展，為司機(jī)和乘客提供行進(jìn)中的實(shí)時(shí)通訊和娛樂(lè)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(lái)，構(gòu)建未來(lái)的智能交通系統(tǒng)（ITS）。具體功能有：
1）提供豐富的多媒體設(shè)施環(huán)境，利用GPS、GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、行車指南、無(wú)線因特網(wǎng)、以及汽車與家庭等外部環(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)。
五、結(jié)束語(yǔ)。
自20世紀(jì)70年代以來(lái)，汽車工業(yè)的飛速發(fā)展都是在電子技術(shù)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的；未來(lái)幾年內(nèi)的汽車領(lǐng)域的技術(shù)革新，將有70%來(lái)自于電子技術(shù)的進(jìn)步。可見，電子技術(shù)在未來(lái)汽車工業(yè)中所起到的作用是不可替代的。一個(gè)國(guó)家電子產(chǎn)業(yè)的水平及其在汽車工業(yè)的應(yīng)用情況，將會(huì)決定它在未來(lái)的世界汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中能否掌握主動(dòng)權(quán)。對(duì)于我國(guó)汽車工業(yè)來(lái)說(shuō)，汽車電子產(chǎn)業(yè)仍處于初期階段，必須正確把握未來(lái)汽車電子技術(shù)發(fā)展方向，加快相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)工作，以便形成自己的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)民族汽車產(chǎn)業(yè)的快速崛起。
汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)3
1引言
從汽車誕生到現(xiàn)在一百多年的時(shí)間里，由于傳統(tǒng)機(jī)械裝置與技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用已趨于成熟,有些甚至已達(dá)到其物理極限，想進(jìn)一步發(fā)展將受到技術(shù)瓶頸。但隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,人們對(duì)汽車的要求也越來(lái)越高，尤其在提高汽車的動(dòng)力性、安全性、環(huán)保性、舒適性、通過(guò)性等方面。要想滿足這些方面要求就不得不借助現(xiàn)代電子技術(shù)。近40年來(lái)汽車發(fā)展的事實(shí)證明，采用現(xiàn)代電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問(wèn)題的最佳方案。汽車技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合即汽車電子化是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次重要革命。
汽車電子技術(shù)，一般認(rèn)為是指汽車上應(yīng)用的電子化和電子信息技術(shù)及相關(guān)電子技術(shù)的總稱。今天的汽車已經(jīng)進(jìn)入電子控制的時(shí)代。汽車上裝備的電子裝置成本將占汽車整車成本比例越來(lái)越高，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”，這已經(jīng)是大勢(shì)所趨，甚至有專家預(yù)言以后的汽車是“裝在四個(gè)輪子上的一臺(tái)電腦”。
2汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1汽車電子技術(shù)目前發(fā)展的特征
汽車電子技術(shù)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的積累后，目前正處于全面快速發(fā)展的階段，其特征主要體現(xiàn)在：
(1)功能多樣化。從最初的發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火與噴油，發(fā)展到如今的各種控制功能，如自動(dòng)巡航、自動(dòng)啟停、自動(dòng)避撞等。(2)技術(shù)一體化。從最初的機(jī)電部件松散組合到如今的機(jī)液電磁一體化，如直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)電控共軌燃料噴射系統(tǒng)。(3)系統(tǒng)集成化。從最初單一控制發(fā)展到如今的多變量多目標(biāo)綜合協(xié)調(diào)控制，如動(dòng)力總成綜合控制、集成安全控制系統(tǒng)等。(4)通信網(wǎng)絡(luò)化。從初期的多子系統(tǒng)分別工作到如今的分布式模塊化控制器局部網(wǎng)絡(luò)，如以CAN總線為基礎(chǔ)的整車信息共享的分布式控制系統(tǒng)，以及無(wú)線通信為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程高頻網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
2.2汽車電子技術(shù)的功能和分類
現(xiàn)代汽車電子技術(shù)是提高汽車整體性能的保障,其功能上包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性、操縱性、通過(guò)性、排放性、能源節(jié)約性和環(huán)保性等。
3汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著人們對(duì)汽車的安全、環(huán)保、舒適、娛樂(lè)等要求的不斷提高,汽車電子技術(shù)在功能多樣化、系統(tǒng)集成化、體積微型化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化等方面不斷取得新的突破。汽車電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了優(yōu)化人-汽車-環(huán)境三方面整體關(guān)系的階段。
3.1汽車電子向綠色環(huán)�；踩瓦B通通訊方向發(fā)展
3.1.1環(huán)�；�
由于對(duì)汽車環(huán)保性和動(dòng)力性要求的不斷提高，一方面研發(fā)先進(jìn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和電子控制系統(tǒng)，一方面還研制電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)或混合動(dòng)力汽車(HEVs)。所有這些動(dòng)力系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)將在未來(lái)的5-15年里為全世界的汽車增加大量電子內(nèi)容。
3.1.2安全化
我們已經(jīng)在被動(dòng)安全技術(shù)取得了重大的進(jìn)展——即在汽車發(fā)生碰撞時(shí)為駕駛者和乘客提供保護(hù)的技術(shù)和產(chǎn)品，如碰撞傳感器、氣囊、安全帶等。但是，最新的發(fā)展方向是主動(dòng)安全性，通過(guò)采用雷達(dá)、光學(xué)和超聲波傳感器等技術(shù)，測(cè)量汽車與周圍物體的距離和接近物體時(shí)的速度。該數(shù)據(jù)除了可用于提醒駕駛者控制汽車的駕駛速度，避免可能發(fā)生的碰撞事件，還可用于控制制動(dòng)器或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以自動(dòng)避免碰撞。
3.1.3通訊外延(信息化)
在目前形成的汽車上分布式、網(wǎng)絡(luò)化的電子控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，汽車網(wǎng)絡(luò)和通訊開始向外延伸，以便和現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通訊，Wi-Fi、音頻和電視衛(wèi)星廣播(XM/Sirius、DirecTV)系統(tǒng)相連接。
3.2更先進(jìn)的電子技術(shù)、控制手段和通訊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于汽車
3.2.1微處理機(jī)功能更強(qiáng)大
微處理控制單元是汽車電子控制系統(tǒng)中的核心部件。目前汽車上用的微處理機(jī)以通用單片機(jī)和高抗干擾及耐振的汽車專用微機(jī)為主,其速度和精度要求不如計(jì)算用微機(jī)高,隨著汽車電子控制系統(tǒng)的不斷增加，汽車使用的微處理器數(shù)量越來(lái)越多，計(jì)算精度和速度越來(lái)越高，并且性能越來(lái)越可靠，功能越來(lái)越強(qiáng)大。汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的微處理器的規(guī)模已經(jīng)由16bit發(fā)展到32bit，正向64bit發(fā)展。
3.2.2下一代汽車總線技術(shù)相繼登場(chǎng)
由于汽車電子裝置的不斷增加,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接使得這些專用的電子線路迅速膨脹,突顯繁鎖和復(fù)雜。為簡(jiǎn)化線路的連接，提高系統(tǒng)可靠性和故障診斷水平，利于各電控單元之間數(shù)據(jù)資源共享，汽車網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效途徑。汽車網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)得到了很大的.發(fā)展。除了現(xiàn)在汽車上CAN總線和LIN總線的應(yīng)用已是一種主流發(fā)展模式外，符合IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)，400Mbit/s傳送速率的數(shù)據(jù)光纖總線將應(yīng)用于汽車，與車內(nèi)光總線系統(tǒng)相關(guān)的一些部件也正在開發(fā)中。另外，F(xiàn)lexRay技術(shù)將進(jìn)入實(shí)用。
3.2.3線控技術(shù)
線控制或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(x-by-wiresystem)迅速發(fā)展。線控制或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將取代機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)的電動(dòng)化，汽車底盤結(jié)構(gòu)將發(fā)生革命性變化。各種線控制系統(tǒng)或線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將迅速發(fā)展：線控?fù)Q檔(shift-by-wire)、線控轉(zhuǎn)向(steer-by-wire)、線控制動(dòng)(brake-by-wire)正在加緊研究開發(fā)。總之，線控技術(shù)的全面應(yīng)用將大大改變和簡(jiǎn)化汽車的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)汽車無(wú)人駕駛的基礎(chǔ)，這將是一場(chǎng)革命性的技術(shù)進(jìn)步。
3.2.4軟件新技術(shù)應(yīng)用
隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對(duì)有關(guān)控制軟件的需求也將會(huì)增加，并要求進(jìn)一步計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種軟件，并開發(fā)出通用的高水平語(yǔ)言，以滿足多種硬件的要求。汽車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大依賴于軟件，軟件總數(shù)的增加及功能的提高，將能夠使計(jì)算機(jī)完成越來(lái)越復(fù)雜的任務(wù)。
4結(jié)束語(yǔ)
汽車電子化程度的高低已經(jīng)成為當(dāng)今世界衡量汽車先進(jìn)水平的重要標(biāo)志�？v觀近幾十年來(lái)汽車技術(shù)方面的重大成就，無(wú)一例外的都和汽車電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用有關(guān)。汽車電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車的各個(gè)領(lǐng)域,極大地改善汽車的綜合性能,使汽車在安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適等各方面都有長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,汽車電子技術(shù)已從單個(gè)部件電子化發(fā)展到總成電子化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。環(huán)�；�、安全化、智能化、綜合化、信息化是汽車電子技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。
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