- 相關(guān)推薦
簡(jiǎn)析汽車(chē)電子技術(shù)的應用與發(fā)展
1前言
自1886年世界上第一輛汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，一百多年的時(shí)間，汽車(chē)已從一種小眾消費的奢侈品逐漸發(fā)展成為大眾消費的普通交通工具。毋庸諱言，人們對汽車(chē)的要求也越來(lái)越高。但是在溫室效應和能源危機的國際大環(huán)境下，汽車(chē)在實(shí)現安全、舒適的同時(shí)，節能、環(huán)保也必須得到兼顧。面對多重嚴格要求，電子化的汽車(chē)應運而生。
2汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展史
電子技術(shù)在汽車(chē)上的首次應用始于1912年美國通用汽車(chē)公司在其產(chǎn)品凱迪拉克汽車(chē)上安裝了電子啟動(dòng)裝置，使得該車(chē)的月銷(xiāo)量猛增80%。20世紀50年代到70年代初期，由獨立電子元件和集成電路組成的初級汽車(chē)電子產(chǎn)品面世，慢慢開(kāi)始替代傳統的機械或液力裝置，晶體管電壓調節器和硅整流交流發(fā)電機是這一時(shí)期的代表產(chǎn)品。步入20世紀70年代末期，集成電路和16位以下微處理器開(kāi)始興起，電控原件可以解決某些機械裝置所不能解決的問(wèn)題，但機械部件與電子產(chǎn)品之間的聯(lián)系仍然相對稀少。
從1985年到1995年這個(gè)時(shí)間段內，大規模集成電路和計算機控制技術(shù)得到快速發(fā)展，32位甚至64位微處理器也被應用到汽車(chē)上來(lái)，高性能微處理器的應用大大提高了電子控制系統的可靠性和穩定性。從90年代后期開(kāi)始，電子工業(yè)加快與汽車(chē)工業(yè)融合的步伐，汽車(chē)多功能診斷、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、機電一體化耦合交叉技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)得到全面發(fā)展，汽車(chē)進(jìn)入一個(gè)網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展的新時(shí)代。
3汽車(chē)電子技術(shù)的應用現狀
(1)動(dòng)力及底盤(pán)控制系統
電子技術(shù)在汽車(chē)動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機上的應用主要是對燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)刻及進(jìn)排氣門(mén)開(kāi)閉的控制，根據汽車(chē)行駛工況，在相應時(shí)刻依據各種傳感器反饋信號，ECU經(jīng)過(guò)處理運算，實(shí)現最佳空燃比和動(dòng)力輸出。底盤(pán)控制系統中最具代表性的電子控制裝置當屬飛機設計技術(shù)中引入的制動(dòng)防抱死系統(ABS)，自1970年末開(kāi)始應用，經(jīng)過(guò)不斷完善和發(fā)展，現在已經(jīng)可以成功地避免緊急制動(dòng)時(shí)轉向輪抱死導致的方向失控，將傷亡率減到最低。
自動(dòng)變速器出現的同時(shí)，驅動(dòng)力控制系統(TCS)、防滑轉控制系統(ASR)、動(dòng)態(tài)穩定性控制系統(DSC)、車(chē)身電子穩定系統(ESP)以及車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(VDC)，這些應用于底盤(pán)控制的電子技術(shù)將汽車(chē)提升到一個(gè)更加安全的新高度。
(2)安全與舒適控制系統
汽車(chē)安全控制系統分為主動(dòng)安全控制系統和被動(dòng)安全控制系統，其中主動(dòng)安全控制系統中運用電子技術(shù)的有：車(chē)道偏離預警系統、倒車(chē)雷達、車(chē)輛穩定控制系統、四輪轉向、胎壓監測、驅動(dòng)防滑轉系統以及車(chē)距監控系統等;安全帶、安全氣囊則屬于被動(dòng)安全控制系統中電子技術(shù)的應用。通過(guò)電子技術(shù)的不斷革新，在汽車(chē)的安全性逐漸提高的同時(shí)，消費者對于汽車(chē)的舒適性也提出了新的要求。電子控制懸架系統、自動(dòng)空調系統、電動(dòng)天窗系統、車(chē)載音像系統等系統的出現，滿(mǎn)足了人們的需求，在提高舒適性的同時(shí)，也極大地豐富了人們在旅途中的精神生活，而且能有效防止駕駛員疲勞，提高了行車(chē)的安全性。
(3)整車(chē)網(wǎng)絡(luò )控制系統
�、貺IN網(wǎng)絡(luò )控制系統
LIN(LocalInterconnectNetwork)是定位于車(chē)輛低端分布式應用的一類(lèi)多路復用串行通信協(xié)議，其主要用于車(chē)窗調節控制器、自動(dòng)天窗等之間的通訊，由于LIN成本較低，提升了系統結構的靈活性，現在已經(jīng)逐漸被許多汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家所接受。但LIN的缺點(diǎn)是傳輸速度較低，而且不能實(shí)現遠距離傳輸，因此主要被用作輔助CAN的下層網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現局部通信。
�、贑AN網(wǎng)絡(luò )控制系統
CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域網(wǎng)絡(luò )，德國博世公司首次提出并開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)技術(shù)，CAN被用來(lái)解決日趨增多的汽車(chē)電子設備之間的通訊問(wèn)題。CAN應用于汽車(chē)上主要是實(shí)現制動(dòng)防抱死(ABS)、安全氣囊(SRS)、車(chē)身功能控制模塊(BCM)、發(fā)動(dòng)機管理系統(EMS)和儀表組之間的通訊，這些裝置內部都設置了CAN控制器，在傳輸數據時(shí)對位速率要求較高，并且具有較強的抗干擾能力。因為其具有高可靠性和良好的錯誤檢測能力，CAN己經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)、船舶、工業(yè)設備、醫療等領(lǐng)域中得到應用，成為國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。
�、跰OST網(wǎng)絡(luò )控制系統
Most(MediaOrientedSystemsTransport),MOST多媒體網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)生，是為了新的多媒體設備在能夠運用在汽車(chē)上，以及其他諸如流媒體傳輸效率為主要目標的市場(chǎng)而設計的。MOST多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在硬件方面，傳輸所有控制信號使用的介質(zhì)是塑料光纖，大大降低了成本;在軟件方面允許不同的設備交換信息，還定義了一種在設備間傳輸數據流的連接機制，不僅提高了網(wǎng)絡(luò )利用率，而且產(chǎn)生的功耗也很小。由于該技術(shù)經(jīng)濟性好，而且消除了傳統的銅線(xiàn)傳輸之間的電磁干擾，未來(lái)具有很大的發(fā)展前景。
�、蹻lexray網(wǎng)絡(luò )系統
Flexray是近些年推出的一種事實(shí)總線(xiàn)標準，是一種柔性時(shí)分多址的總線(xiàn)，即以事先排好的時(shí)間序列發(fā)送數據，不會(huì )出現總線(xiàn)沖突和競爭總線(xiàn)問(wèn)題。CAN網(wǎng)絡(luò )由于傳輸帶寬較低和速率不足等缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足動(dòng)力系統和分布式底盤(pán)閉環(huán)控制系統的特定功能對于網(wǎng)絡(luò )的確定性、可靠性、同步性和帶寬的高標準要求，Flexray網(wǎng)絡(luò )成功解決了這一難題，彌補了CAN網(wǎng)絡(luò )的不足。但同時(shí)也存在成本較高和網(wǎng)絡(luò )搭建較復雜的問(wèn)題，因此目前只在少量高檔轎車(chē)上采用。
(4)智能交通體系(ITS)
智能交通體系(IntelligentTransportationSystem,ITS)指的是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)(信息技術(shù)、計算機技術(shù)、數據通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動(dòng)控制理論、運籌學(xué)、人工智能等)有效地綜合運用于交通運輸、服務(wù)控制和車(chē)輛制造，加強車(chē)輛、道路、使用者三者之間的聯(lián)系，從而形成一種保障安全、提高效率、改善環(huán)境、節約能源的綜合運輸系統。ITS基于全球衛星定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、全球數字蜂窩移動(dòng)通信系統(GSM)能夠實(shí)現車(chē)輛定位與導航、緊急救援、自動(dòng)避撞系統、電子收費、交通信息服務(wù)等功能，ITS通過(guò)合理的規劃使得交通系統中三大主體人、車(chē)、路之間的關(guān)系達到最佳狀態(tài)，提高了道路的使用率和行車(chē)安全性，減少交通擁堵的狀況，將汽車(chē)能耗降到最低并防止疲勞駕駛，實(shí)現汽車(chē)的智能化和無(wú)人化，是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展方向。
4未來(lái)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展展望
(1)傳感器技術(shù)更新升級
汽車(chē)電子技術(shù)的運用很大程度上依托于傳感器技術(shù)的發(fā)展，隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)在汽車(chē)各方面更加廣泛的應用，迫切需要與之相匹配的傳感器技術(shù)，無(wú)論是傳感器的種類(lèi)、數量、可靠性等都發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。未來(lái)汽車(chē)傳感器體積將更小，功能更加多樣化，集成程度將更高，因為其優(yōu)勢比較明顯，表現為工作時(shí)間更長(cháng)、價(jià)格便宜經(jīng)濟性好，可靠性高，并且可以提高系統測試準確度，以后將逐步取代傳統傳感器。
(2)高電壓供電系統的采用
電子技術(shù)在汽車(chē)上的普遍應用，在推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了一些困擾：電子設備過(guò)多導致發(fā)電機過(guò)載、12V電壓無(wú)法滿(mǎn)足新技術(shù)的運用、整車(chē)成本增加等，面對這些難題，高電壓供電系統逐漸成為解決問(wèn)題的最佳途徑。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，48V電壓作為汽車(chē)供電電壓既可以滿(mǎn)足要求，又低于安全電壓，是未來(lái)的最佳選擇。高電壓供電系統的構思是采用雙電壓供電系統，12V一側連接鉛酸電池，給車(chē)燈、各種控制器和冷起動(dòng)機供電，48V一側安裝48V鋰電池和起停電機，用于大功率用電器的供電。但是，高電壓供電系統也會(huì )帶來(lái)系統設計、電弧管理、密封要求和導線(xiàn)設計等諸多難題，只有解決了這些難題，才能推動(dòng)汽車(chē)電子行業(yè)繼續向前發(fā)展。
(3)控制系統集成化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化
在汽車(chē)電子設備不斷增多的情況下，電子裝置之間的聯(lián)系和通訊以及控制系統的集成化就顯得尤為重要。采用新一代網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)協(xié)議例如MOST、Flexray等，不僅滿(mǎn)足帶寬和傳輸速率的要求，還可以增加系統的可靠性，依托于互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現自動(dòng)導航、無(wú)人駕駛、自動(dòng)避撞等操作，大大提升汽車(chē)的安全性。恩智浦半導體執行董事、總裁兼首席執行官RickClemmer認為：未來(lái)的創(chuàng )新領(lǐng)域是互聯(lián)汽車(chē)。汽車(chē)可以幫助駕駛員選擇到達目的地的最佳、最節能的路線(xiàn)，并顯著(zhù)減少交通事故的數量。
(4)新能源汽車(chē)的普遍應用
面臨能源危機和日趨嚴峻的環(huán)保問(wèn)題，新能源汽車(chē)在世界范圍內得到越來(lái)越多的重視，更高熱效率和更低碳排放的發(fā)動(dòng)機將是世界汽車(chē)行業(yè)未來(lái)研究的大方向�；旌蟿�(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、氣體燃料汽車(chē)、生物燃料汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)在未來(lái)的汽車(chē)市場(chǎng)上都將會(huì )有一席之地，結合目前新能源汽車(chē)的發(fā)展情況來(lái)看，純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)將是未來(lái)發(fā)展的兩大主流。據業(yè)內有關(guān)專(zhuān)家預計，到2020年我國的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和其他類(lèi)型新能源汽車(chē)占乘用車(chē)的市場(chǎng)份額可達到10%～20%，因而新能源汽車(chē)走入千家萬(wàn)戶(hù)將只是時(shí)間問(wèn)題。
(5)X-By-Wire導線(xiàn)控制系統的應用
X-By-Wire導線(xiàn)控制技術(shù)是指汽車(chē)上采用線(xiàn)控技術(shù)替代傳統的機械機構用來(lái)傳遞信號的一種全新的高效系統，X代表汽車(chē)的各個(gè)部分，ByWire是指控制方式為電子線(xiàn)控。該技術(shù)最早是在飛機駕駛控制上得到應用，后來(lái)經(jīng)過(guò)發(fā)展演化而用到汽車(chē)上來(lái)，線(xiàn)控技術(shù)的實(shí)現是通過(guò)傳感器將駕駛者輸入的信號輸送到中央處理單元(CPU)，通過(guò)CPU的運算處理后發(fā)送信號給相應執行機構完成駕駛者的相關(guān)操作。線(xiàn)控技術(shù)與傳統的機械系統相比，具有結構簡(jiǎn)單、控制靈敏、效率高等優(yōu)點(diǎn)，最終實(shí)現汽車(chē)各個(gè)系統緊密結合，根據傳感器反饋的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的數據，第一時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化計算，從而獲得最優(yōu)整車(chē)性能，最終實(shí)現無(wú)人駕駛。
5總結
隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在提升汽車(chē)安全性能、減少排放污染等方面的作用將越來(lái)越明顯。未來(lái)汽車(chē)企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競爭中占得先手，在很大程度上是由汽車(chē)電子技術(shù)來(lái)決定的。因此，運用汽車(chē)電子技術(shù)開(kāi)發(fā)智能、安全、環(huán)保、舒適的新型汽車(chē)將是未來(lái)汽車(chē)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。
【簡(jiǎn)析汽車(chē)電子技術(shù)的應用與發(fā)展】相關(guān)文章：
汽車(chē)電子技術(shù)的應用與發(fā)展論文07-03
電子技術(shù)在汽車(chē)上的應用與發(fā)展論文07-03
汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展及應用分析論文07-04
淺談汽車(chē)電子技術(shù)的應用與發(fā)展論文07-03
探討汽車(chē)電子技術(shù)的應用及發(fā)展方向論文07-04
淺談汽車(chē)電子技術(shù)的應用現狀及發(fā)展趨勢論文07-03
現代汽車(chē)電子技術(shù)的應用現狀及發(fā)展趨勢論文07-03