汽車電子技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)
發(fā)布時(shí)間：2022-03-02 05:33:01 來源：上海華千電氣有限公司
隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代。國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來3-5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25以上，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”。
一、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(cè)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?cè)诓煌能囆蜕隙蓟蚨嗷蛏俚乇粦?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(jiǎn)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(zhǎng)、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(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。若遇爬坡，車速有下降趨勢(shì)，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(duì)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)。
二、汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前，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)以及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了基礎(chǔ)（例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和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，未來汽車電子技術(shù)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行突破。
1．傳感器技術(shù)
由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。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)作放大和處理。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。它還具有結(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．微處理機(jī)技術(shù)
微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測(cè)量都檢測(cè)出來，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運(yùn)算、判斷、預(yù)測(cè)和引導(dǎo)等功能。如可監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對(duì)蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測(cè)量的高低限量進(jìn)行報(bào)警。微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。
3．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，并可能要求進(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)出通用的高水平語言，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件，軟件總數(shù)的增加及其功能的提高，將能夠使計(jì)算機(jī)能完成越來越復(fù)雜的任務(wù)。
4．智能汽車及智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究及應(yīng)用
汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)（ITS）的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選出最佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會(huì)是由計(jì)算機(jī)控制的智能汽車。
5．多通道傳輸技術(shù)
多通道傳輸技術(shù)由試驗(yàn)室將逐步進(jìn)入實(shí)用階段。采用這種技術(shù)后，使各個(gè)數(shù)據(jù)線成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以便分離汽車中心計(jì)算機(jī)的信息。微處理機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接收其它單元的信號(hào)。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要有一個(gè)新式接口，以便與多通道傳輸系統(tǒng)相聯(lián)系。
6．?dāng)?shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用
汽車電子技術(shù)未來將實(shí)現(xiàn)整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)要求有一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)，車用計(jì)算機(jī)的容量要求更大，計(jì)算速度則要求更高。由于汽車用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題。
7．汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)
隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及價(jià)廉是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各從處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能。同時(shí)在其它處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主處理機(jī)收集整理各從處理機(jī)的數(shù)據(jù)，并生成車況顯示。通信控制器保證數(shù)據(jù)的正常流動(dòng)。
此外，電子技術(shù)中的集成化制造技術(shù)等在未來幾年內(nèi)也將會(huì)有大的突破。
縱觀近十年來汽車技術(shù)的重大成就，大都是在應(yīng)用電子技術(shù)上進(jìn)行的突破，電子技術(shù)已成為汽車工業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿υ慈Ｄ壳?，我?guó)汽車工業(yè)面臨入世的巨大沖擊，能否在未來的世界汽車業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中能否掌握主動(dòng)權(quán)，關(guān)鍵取決于能否在電子技術(shù)上占領(lǐng)制高點(diǎn)。加快汽車電子技術(shù)新領(lǐng)域的研究是我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。