汽車電子技術的發(fā)展趨勢研究

李貴軍 詹世濤

摘要：汽車引入電子技術，是排放性能、燃油以及安全性能的要求，電子技術在汽車上的廣泛應用大大提高了汽車電子化水平和整體性能。本文首先介紹了現(xiàn)階段電子技術在汽車中的應用情況，在此基礎上分析并展望汽車電子技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：汽車；電子技術；發(fā)展

汽車廣泛采用電子技術始于上世紀七十年代，特別是近些年來，在排放性能、安全性能以及燃油經(jīng)濟性的要求下，汽車領域開始大量引進電子技術，從而提升了汽車的電子化程度和整體性能。

1 汽車電子技術應用現(xiàn)狀

1.1 動力傳動電子控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是傳感器、電控單元以及執(zhí)行單元三部分組成的，主要涉及到發(fā)動機電子控制、動力傳動總成綜合電子控制以及自動變速器控制等內(nèi)容。動力傳動電子控制系統(tǒng)的主要作用是確保無論在任何工況中，汽車始終可以保持最佳的運行狀態(tài)，盡可能的簡化駕駛操作，降低駕駛者的駕駛強度，實現(xiàn)油耗及排放量的降低，動力傳動系統(tǒng)沖力的減少，提高汽車動力性、經(jīng)濟性以及舒適性。

1.2 底盤電子控制系統(tǒng)

底盤電子控制系統(tǒng)內(nèi)容主要涵蓋制動防滑、車身控制、牽引力控制、輪胎檢測、轉(zhuǎn)向控制等系統(tǒng)，主要作用是提升汽車整體安全性能及動力性能，近些年來逐漸被引入到普通型轎車上。

1.3 車身電子控制系統(tǒng)

主要涉及安全氣囊、空調(diào)自動控制、座椅、車內(nèi)噪音控制、自動刮水器及門窗、滿足各個用電設備要求的電源管理系統(tǒng)等，其主要作用是提高汽車便捷性、安全性以及舒適感。

1.4 娛樂及通訊系統(tǒng)

車載多媒體、語音、智能交通以及導航等系統(tǒng)都屬于娛樂及通訊系統(tǒng)范疇。娛樂及通訊系統(tǒng)的主要作用是實現(xiàn)人、車以及外界環(huán)境信息之間的聯(lián)通，對汽車各個部分電子控制功能加以協(xié)調(diào)。

2 汽車電子技術發(fā)展趨勢

隨著電子技術的不斷發(fā)展，汽車電子技術逐步實現(xiàn)智能化、自動化以及信息化，呈現(xiàn)出機電一體化的趨勢，進而實現(xiàn)人、汽車與外部環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。

2.1 微處理器

首先，將MC9S08SC4微控制器應用于方向盤控制器設計，可以大大的減小PCB面積，并且，在此系列的微控制器的內(nèi)部設置有時鐘發(fā)生器，它可以保證在全溫度以及電壓幅度內(nèi)，校準后可以講精度誤差控制在百分之二以下，所以，即使是面對系統(tǒng)內(nèi)部對時鐘的精準度要求極高的應用，也完全可以滿足要求。對于消費者來說，不必再在芯片外部安裝時鐘振蕩器，而可以借助為控制系統(tǒng)內(nèi)置的時鐘為LIN通訊和整個系統(tǒng)提供其所需要的信號，從而實現(xiàn)有效控制PCB面積以及相關成本。

其次，對于汽車方向盤需要控制諸多功能的訴求，借助LIN總線方式，可以有效的控制線束成本、汽車整體重量的目的，并且還可以為相關功能的升級以及裁剪提供便利條件。LIN總線系統(tǒng)具有成本低、可靠性高等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用于汽車的車身電子系統(tǒng)。盡管可以借助普通的串口實現(xiàn)，但MC9S08SC4微控制器SCI模塊在保證UART功能得以實現(xiàn)的基礎上，還具備了與LIN通信相關的一些硬件特性。比如，Break域的產(chǎn)生和檢測可以說是在LIN通信中極為特殊的一種，該硬件不但具備LIN通信功能，并且與普通的UART控制器相比，可以在很大程度上降低消費者LIN通信軟件設計的困難程度，縮短產(chǎn)品的研究開發(fā)時間和生產(chǎn)推入市場的時間。但并非所有微控制器中的Flash都能夠用于模擬EEPROM的操作，因為Flash模擬EEPROM的操作和Flash存儲器的內(nèi)部結(jié)構以及參數(shù)特性都有密切的關系。利用Flash存儲器模擬EEPROM的操作，要求Flash存儲器必須具備以下幾個特性：對于Flash存儲器的編程和擦除操作不需要外部的高電壓支持，即微控制器內(nèi)部能直接產(chǎn)生高壓以支持編程和擦除的操作過程。Flash存儲器需要支持較高的重復編程和擦除操作周期。當然這個參數(shù)和整個系統(tǒng)的需求密切相關，即在整個方向盤按鍵控制器的生命周期中所需要保存的參數(shù)數(shù)量和保存的次數(shù)密切相關。系統(tǒng)運行的過程中動態(tài)地保存參數(shù)到Flash，要求Flash控制器本身能夠提供相應的寄存器接口，以便用戶能通過軟件的方式完成編程和擦除操作。MC9S08SC4的Flash存儲器都能滿足，在MC9S08SC4的Flash控制器內(nèi)部自帶高壓泵以支持編程和擦除操作所需要的電壓；對于Flash編程和擦除的周期問題。

汽車電子控制系統(tǒng)步入高速發(fā)展階段的標志是1976年通用公司汽車發(fā)動機的控制系統(tǒng)引進ECU，之后，又在動力傳動、車身安全控制等方面廣泛使用。車用ECU在信息處理性、可靠性、成本以及實時控制力等方面要求較為特殊，依托于通用芯片的ECU在汽車電子控制系統(tǒng)要求的滿足方面的表現(xiàn)不盡如人意，所以，汽車專用的、可以實現(xiàn)多路同步實時控制、且自我診斷以及輸入輸出功能表現(xiàn)突出的ECU系統(tǒng)的研發(fā)工作勢在必行。汽車電子控制的集中化發(fā)展，需要由ECU系統(tǒng)進行處理的信息也相應增加，所以，十六位及三十二位ECU將會占據(jù)今后車用ECU系統(tǒng)主要地位。

2.2 傳感器

汽車電子化程度的提高將會增加對傳感器的依賴性。傳感器將會逐漸趨于集成化和微型化化，其功能性及智能化程度也將受到更多關注。傳感器的發(fā)展，不但可以提供模擬及處理信號，同時可以實現(xiàn)信號放大處理以及自動校正，對外界電磁干擾的抵抗能力不斷增強，以確保傳感器信號質(zhì)量。

2.3 控制策略

當前，在但輸入及輸出、線性定常系統(tǒng)相關理論中比較具有代表性的當屬PID控制理論，其在汽車電子控制系統(tǒng)中的應用范圍十分廣泛。汽車待控制對象一般具有較強的非線性及時變性特征，這導致輸入及輸出參數(shù)數(shù)量不斷增加，采用現(xiàn)代控制理論具有必然性，現(xiàn)代控制理論是在多輸入輸出以及非線性蝕變系統(tǒng)等方面具有普便適用性。

2.4 執(zhí)行器

當前車用執(zhí)行器以電磁式、電動式、液動及氣動式為主。其中，電磁式及電動式執(zhí)行器最要動力為電，體積小、反應快、耗能低，但相比較氣動/液動式執(zhí)行器，輸出驅(qū)動力不足，難以滿足今后車用控制系統(tǒng)輸出驅(qū)動越來越大的要求。但隨著科技的發(fā)展，氣動/液動式執(zhí)行器勢必會被電磁式及電動式執(zhí)行器所取代。

2.5 總線技術

汽車中各個電控單元、職能化儀表及傳感器都是通過總線技術實現(xiàn)連接的，進而在汽車內(nèi)部構建起一個局域網(wǎng)， 資源在各個系統(tǒng)之間可以共享。以功能為主要依據(jù)，可以將總線劃分為A、B、C三類，A類主要適用于后視鏡調(diào)整、燈光照明及電動車窗控制等，以LIN為主流；B類主要適用于汽車舒適性、故障診斷、儀表顯示及四門中控等方面，以低速CAN為主流；C類主要針對的是發(fā)動機、剎車制動、自動變速器以及安全氣囊控制，以高速CANC為主流，隨著"XbyWire''線控技術的進步，會逐步取代高速CAN成為C類主流。

3 結(jié)語

隨著電子技術的極大發(fā)展，給汽車工業(yè)發(fā)展注入了新的動力，可以預見，今后電子技術的發(fā)展也勢必會給汽車技術發(fā)展造成革命性影響，可以說，今后汽車工業(yè)的發(fā)展，電子技術發(fā)揮著不可或缺的關鍵性作用。具體到我國的汽車工業(yè)而言，當前汽車電子產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，所以，要搞清楚今后汽車電子技術的發(fā)展方向，集中力量開展汽車電子技術的研發(fā)工作，增強自身優(yōu)勢和競爭力，提升民族汽車品牌的世界影響力，帶動我國汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

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