汽車電子

　　簡介

　　汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來開發(fā)新車型，改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。汽車制造商認(rèn)為增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1989年至2000年，平均每輛車上電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪華轎車上，使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到48個(gè)，電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上，目前電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。

　　類別

　　按照對汽車行駛性能作用的影響劃分，可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類：一類是汽車電子控制裝置，汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置；它們包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等，另一類是車載汽車電子裝置，車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)（行車電腦）、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。

　　目前電子技術(shù)發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展：將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制（PCM）；將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制；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)通過總線進(jìn)行連接?？刂破魍ㄟ^復(fù)雜的控制運(yùn)算，對各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將車輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤控制系統(tǒng)（UCC）。

　　由于汽車上的電子電器裝置數(shù)量的急劇增多，為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量，網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展?？偩€技術(shù)是將各種汽車電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外，還可以為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于使用了網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)，簡化了布線，減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量，使裝配工作更為簡化，同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。通過數(shù)據(jù)總線可以訪問任何一個(gè)電子控制裝置，讀取故障碼對其進(jìn)行故障診斷，使整車維修工作變得更為簡單。

　　變化

　　汽車電子技術(shù)的應(yīng)用將使汽車發(fā)生以下主要變化：

　　一、汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)還將發(fā)生重大的變化，汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動(dòng)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“線操控”。用導(dǎo)線代替原來的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如“導(dǎo)線制動(dòng)”、“導(dǎo)線轉(zhuǎn)向”、“電子油門”等。

　　二、汽車12伏供電系統(tǒng)向42伏轉(zhuǎn)化。 隨著汽車電子裝置越來越多，消耗的電能正在大幅度地增加?，F(xiàn)有的12伏動(dòng)力電源，已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要。今后將采用集成起動(dòng)機(jī)－發(fā)電機(jī)42伏供電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)最大輸出功率將會(huì)由目前的1千瓦提高到8千瓦左右，發(fā)電效率將會(huì)達(dá)到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，將會(huì)使汽車電器零部件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變革，機(jī)械式的繼電器、熔絲式保護(hù)電路將被淘汰。

　　汽車電子技術(shù)的應(yīng)用將使汽車更加智能化。智能汽車裝備有多種傳感器，能夠充分感知駕車者和乘客的狀況，交通設(shè)施和周邊環(huán)境的信息，判斷乘員是否處于最佳狀態(tài)，車輛和人是否會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，并及時(shí)采取對應(yīng)措施。

　　今天，社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們希望汽車不僅僅是一種代步工具，更希望在汽車是生活及工作范圍的一種延伸，在汽車上就像呆在自己的辦公室和家里一樣，可以收聽廣播，打電話，上互聯(lián)網(wǎng)，處理工作。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，汽車也將步入多媒體時(shí)代。利用 windows 操作系統(tǒng)開發(fā)的車載計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)，具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語言識(shí)別、圖像顯示和娛樂等功能。可以預(yù)見到的將來，汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng)，駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中，汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過語言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施，一邊駕駛著汽車，一邊欣賞著音樂電視，還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等

　　我國汽車電子行業(yè)呈現(xiàn)的七大特點(diǎn)分析

　　汽車電子信息產(chǎn)品是一大市場，市場將年增7%，車載遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)市場達(dá)到200億美元。據(jù)汽車用品之家社區(qū)，專家介紹隨著我國汽車業(yè)發(fā)展迅速，目前我國汽車電子業(yè)呈現(xiàn)出七大發(fā)展特點(diǎn)：

　　一、汽車工業(yè)正處于科技創(chuàng)新時(shí)代，傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品成為高新技術(shù)產(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)已成為高新技術(shù)裝備起來的產(chǎn)業(yè)。

　　二、法規(guī)和市場推動(dòng)著汽車電子信息技術(shù)的發(fā)展，能源、排放、噪聲、安全法規(guī)日趨嚴(yán)格，客戶對舒適性的要求不斷提高，推動(dòng)著汽車電子信息技術(shù)的發(fā)展。我國也將實(shí)施歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，歐洲將實(shí)施歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，德國已開發(fā)出百公里油耗一升的汽車。提升汽車安全性的安全帶、安全氣囊、ABS、ASR等都已智能化。

　　三、汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)微處理器的規(guī)模越來越大。汽車微處理器越來越多，有的車型達(dá)60個(gè)，并采用LIN、CAN網(wǎng)絡(luò)控制，汽車電子產(chǎn)品已占汽車總成本的1/3，軟件部分占 4%，這一兩年預(yù)計(jì)將超過10%。IC也將不斷趨于集成化，如今的一個(gè)IC可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于以前多個(gè)IC的功能。為適應(yīng)電子系統(tǒng)發(fā)展需求，汽車供電系統(tǒng)將從 12V發(fā)展到42V。

　　四、將普及電控電噴系統(tǒng)，提高動(dòng)力系統(tǒng)效率，可以看出所有發(fā)動(dòng)機(jī)已采用了電子技術(shù)，廠商也正在普及和提高：電控高壓共軛柴油機(jī)正大量研究，電力電子模塊混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成驅(qū)動(dòng)主力，氫燃料電池混合動(dòng)力汽車商業(yè)化取得新進(jìn)展，電控復(fù)合火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)迅速普及，高級電控均勻充氣壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)正加緊研究。

　　五、線控或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)迅速發(fā)展，線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)正加緊研究，線控將取代機(jī)械系統(tǒng)，汽車底盤將發(fā)生革命性變化。

　　六、ITS正迅速興起，包括汽車的智能化、公路的自動(dòng)化和導(dǎo)航系統(tǒng)等。

　　七、綜合控制成為汽車電子信息技術(shù)發(fā)展趨勢，包括動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤與安全系統(tǒng)、車身與防盜系統(tǒng)等，遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)將使藍(lán)牙技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車，汽車智能化將不斷升級。

　　現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用狀況

　　在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用：

　　1．電子控制噴油裝置

　　在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。

　　2．電子點(diǎn)火裝置（ESA）

　　它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。

　　除此之外，在發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有：廢氣再循環(huán)（EGR）、怠速控制（ISC）、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)及系統(tǒng)自我診斷功能等，它們在不同的車型上都或多或少地被應(yīng)用。

　　電子技術(shù)在底盤上的應(yīng)用：

　　1．電控自動(dòng)變速器（ECAT）

　　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)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的計(jì)算、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。它的優(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。傳動(dòng)系統(tǒng)的電子控制裝置，能自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)工況變化，保持發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置是利用電子裝置取代機(jī)械換擋桿及其與變速機(jī)構(gòu)間的連接，并通過電磁閥及氣動(dòng)伺服閥汽缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，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）

　　該系統(tǒng)是一種開發(fā)時(shí)間最長、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它通過控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率（15-20%），從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)向能力等不安全的工況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動(dòng)距離。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）也叫做牽引力控制系統(tǒng)（TCS或TRC），是ABS的完善和補(bǔ)充，它可以防止起動(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，又能改善其操作穩(wěn)定性。

　　3．電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)

　　電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是用一部直流電機(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。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn)，最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力、轉(zhuǎn)向回正特性，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)

　　自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)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，以適應(yīng)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。

　　5．常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)（CCS）

　　在高速長途行駛時(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。若遇爬坡，車速有下降趨勢，微機(jī)控制系統(tǒng)則自動(dòng)加大節(jié)氣門開度；在下坡時(shí)，又自動(dòng)關(guān)小節(jié)氣門開度，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)駕駛員換低速擋或制動(dòng)時(shí)，這種控制系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)斷開。

　　隨著世界各大汽車產(chǎn)家對汽車安全問題的高度重視，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)。