汽車電子

　　簡介

　　汽車電子化被認為是汽車技術發(fā)展進程中的一次革命，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志，是用來開發(fā)新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。汽車制造商認為增加汽車電子設備的數(shù)量、促進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，從1989年至2000年，平均每輛車上電子裝置在整個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，使用單片微型計算機的數(shù)量已經(jīng)達到48個，電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上，目前電子技術的應用幾乎已經(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械系統(tǒng)進行配合使用，即所謂“機電結合”的汽車電子裝置；它們包括發(fā)動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉向等，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)境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關系。它們包括汽車信息系統(tǒng)（行車電腦）、導航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設備等。

　　目前電子技術發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展：將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng)，集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制（PCM）；將制動防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅動防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進行制動控制；通過中央底盤控制器，將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接?？刂破魍ㄟ^復雜的控制運算，對各子系統(tǒng)進行協(xié)調，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，為了減少連接導線的數(shù)量和重量，網(wǎng)絡、總線技術在此期間有了很大的發(fā)展?？偩€技術是將各種汽車電子裝置連接成為一個網(wǎng)絡，通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨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。由于使用了網(wǎng)絡化的設計，簡化了布線，減少了電氣節(jié)點的數(shù)量和導線的用量，使裝配工作更為簡化，同時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電子控制裝置，讀取故障碼對其進行故障診斷，使整車維修工作變得更為簡單。

　　變化

　　汽車電子技術的應用將使汽車發(fā)生以下主要變化：

　　一、汽車的機械結構還將發(fā)生重大的變化，汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動化發(fā)展，實現(xiàn)“線操控”。用導線代替原來的機械傳動機構，例如“導線制動”、“導線轉向”、“電子油門”等。

　　二、汽車12伏供電系統(tǒng)向42伏轉化。 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機－發(fā)電機42伏供電系統(tǒng)，發(fā)電機最大輸出功率將會由目前的1千瓦提高到8千瓦左右，發(fā)電效率將會達到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標準的實施，將會使汽車電器零部件的設計和結構發(fā)生重大的變革，機械式的繼電器、熔絲式保護電路將被淘汰。

　　汽車電子技術的應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)，車輛和人是否會發(fā)生危險，并及時采取對應措施。

　　今天，社會進入了信息網(wǎng)絡時代，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)字技術的進步，汽車也將步入多媒體時代。利用 windows 操作系統(tǒng)開發(fā)的車載計算機多媒體系統(tǒng)，具有信息處理、通訊、導航、防盜、語言識別、圖像顯示和娛樂等功能?？梢灶A見到的將來，汽車裝置自動導航和輔助駕駛系統(tǒng)，駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中，汽車就會沿著最佳行車路線行駛到達目的地。人們可以通過語言識別系統(tǒng)操縱著車內的各種設施，一邊駕駛著汽車，一邊欣賞著音樂電視，還可上網(wǎng)預定飯桌、機票等

　　我國汽車電子行業(yè)呈現(xiàn)的七大特點分析

　　汽車電子信息產(chǎn)品是一大市場，市場將年增7%，車載遠程信息處理系統(tǒng)市場達到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：

　　一、汽車工業(yè)正處于科技創(chuàng)新時代，傳統(tǒng)機電產(chǎn)品成為高新技術產(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)已成為高新技術裝備起來的產(chǎn)業(yè)。

　　二、法規(guī)和市場推動著汽車電子信息技術的發(fā)展，能源、排放、噪聲、安全法規(guī)日趨嚴格，客戶對舒適性的要求不斷提高，推動著汽車電子信息技術的發(fā)展。我國也將實施歐Ⅲ排放標準，歐洲將實施歐Ⅳ排放標準，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)動機系統(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60個，并采用LIN、CAN網(wǎng)絡控制，汽車電子產(chǎn)品已占汽車總成本的1/3，軟件部分占 4%，這一兩年預計將超過10%。IC也將不斷趨于集成化，如今的一個IC可實現(xiàn)相當于以前多個IC的功能。為適應電子系統(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)，提高動力系統(tǒng)效率，可以看出所有發(fā)動機已采用了電子技術，廠商也正在普及和提高：電控高壓共軛柴油機正大量研究，電力電子模塊混合動力驅動系統(tǒng)成驅動主力，氫燃料電池混合動力汽車商業(yè)化取得新進展，電控復合火花點火發(fā)動機迅速普及，高級電控均勻充氣壓燃發(fā)動機正加緊研究。

　　五、線控或驅動系統(tǒng)迅速發(fā)展，線控轉向、線控制動正加緊研究，線控將取代機械系統(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、公路的自動化和導航系統(tǒng)等。

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

　　現(xiàn)代汽車電子技術應用狀況

　　在發(fā)動機上的應用：

　　1．電子控制噴油裝置

　　在現(xiàn)代汽車上，機械式或機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地保證發(fā)動機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)過實驗并修正得到發(fā)動機最佳工況時的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機的存儲器中，當發(fā)動機工作時，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進氣溫度、發(fā)動機轉速及工作溫度等參數(shù)，按預先編好的運算程序進行運算、然后和內存中的最佳工況的參數(shù)進行比較和判斷再調整供油量。這樣就能夠使發(fā)動機一直處于最優(yōu)工作條件下運行，從而使發(fā)動機的綜合性能得到提高。

　　2．電子點火裝置（ESA）

　　它由微機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構等幾部分構成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機各種參數(shù)進行運算、判斷，然后進行點火時刻的調節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動機電子控制裝置還有自適應控制、智能控制及自診斷操作等。一般認為，發(fā)動機電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護方面。

　　除此之外，在發(fā)動機部分利用電子技術的內容還有：廢氣再循環(huán)（EGR）、怠速控制（ISC）、電動油泵、發(fā)電機輸出、冷卻風扇、發(fā)動機排量、節(jié)氣門正時、二次空氣噴射、發(fā)動機增壓、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用。

　　電子技術在底盤上的應用：

　　1．電控自動變速器（ECAT）

　　ECAT可以根據(jù)發(fā)動機的載荷、轉速、車速、制動器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)過計算機的計算、判斷后自動地改變變速桿的位置，從而實現(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間。它的優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映行駛負荷和道路條件等。傳動系統(tǒng)的電子控制裝置，能自動適應瞬時工況變化，保持發(fā)動機以盡可能低的轉速工作。電子氣動換擋裝置是利用電子裝置取代機械換擋桿及其與變速機構間的連接，并通過電磁閥及氣動伺服閥汽缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。

　　2．防抱死制動系統(tǒng)（ABS）

　　該系統(tǒng)是一種開發(fā)時間最長、推廣應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時車輪的抱死來保證車輪與地面達到最佳滑動率（15-20%），從而使汽車在各種路面上制動時，車輪與地面都能達到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側向附著系數(shù)，以保證車輛制動時不發(fā)生抱死拖滑、失去轉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，減小制動距離。驅動防滑系統(tǒng)（ASR）也叫做牽引力控制系統(tǒng)（TCS或TRC），是ABS的完善和補充，它可以防止起動和加速時的驅動輪打滑，既有助于提高汽車加速時的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。

　　3．電子轉向助力系統(tǒng)

　　電子轉向助力系統(tǒng)是用一部直流電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動機提供動力。這種微機控制的轉向助力系統(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，最優(yōu)化的轉向作用力、轉向回正特性，提高了汽車的轉向能力和轉向響應特性，增加了汽車低速時的機動性以及調整行駛時的穩(wěn)定性。

　　4．適時調節(jié)的自適應懸掛系統(tǒng)

　　自適應懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時負荷，自動地適時調節(jié)懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，以適應當時的負荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。

　　5．常速巡行自動控制系統(tǒng)（CCS）

　　在高速長途行駛時，可采用常速巡行自動控制系統(tǒng)，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動調整節(jié)氣門開度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門以調整車速。若遇爬坡，車速有下降趨勢，微機控制系統(tǒng)則自動加大節(jié)氣門開度；在下坡時，又自動關小節(jié)氣門開度，以調節(jié)發(fā)動機功率達到一定的轉速。當駕駛員換低速擋或制動時，這種控制系統(tǒng)則會自動斷開。

　　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)、行駛動力學調節(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。