現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

王瑞紅 李靜

【摘要】隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車已進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代，本文著重分析了汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了汽車電子技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】汽車電子技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1.引言

汽車電子化程度是衡量汽車現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，汽車性能的提高更多的依賴于電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備在整車制造成本所占的比例更是高達(dá)40%以上[1]。汽車電子產(chǎn)品根據(jù)對(duì)汽車行駛性能作用的影響可分為兩類：一類是車體汽車電子控制裝置，即需要和機(jī)械系統(tǒng)配合使用的汽車電子裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身電子控制。比如電子燃油噴射系統(tǒng)、電子點(diǎn)火裝置ESA、電控自動(dòng)變速器ECAT、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS等。另一類是車載汽車電子控制裝置，即和汽車本身性能無直接關(guān)系，能獨(dú)立使用的電子裝置，包括導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車視聽娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

本文簡(jiǎn)要分析了汽車的傳動(dòng)系控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、行駛系控制系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)的電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，并指出了未來汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.汽車電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車電子根據(jù)使用部位可分為：傳動(dòng)系控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、行駛系控制系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)，如圖1所示。其主要作用是通過采用傳感器、微處理器、執(zhí)行器等電子元器件組成電控系統(tǒng)，提高汽車的安全性、舒適性、娛樂性等。

圖1 汽車電子技術(shù)

2.1 傳動(dòng)系控制系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)控制：主要包括電子控制噴油系統(tǒng)和電子點(diǎn)火裝置（ESA）。電控燃油噴射系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、工藝難度最大的部件之一，工作時(shí)，ECU通過預(yù)先設(shè)定的程序控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時(shí)、噴油量和噴油率噴入燃燒室，這樣可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于工作的最佳狀態(tài)。

電子點(diǎn)火裝置由傳感器、微機(jī)及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，通過傳感器發(fā)來的參數(shù)進(jìn)行判斷、運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，從而節(jié)約燃料，減少空氣污染，同時(shí)還具有自適應(yīng)控制、智能控制和自診斷操作等。

在發(fā)動(dòng)機(jī)上利用電子技術(shù)的還有：廢氣再循環(huán)控制EGR、怠速控制ISC等。

2.2 車身控制系統(tǒng)

2.2.1 X-By-Wire

線控技術(shù)（X-By-Wire）是從飛機(jī)駕駛控制上發(fā)展而來的，“X”則代表汽車中各個(gè)系統(tǒng)。該技術(shù)利用傳感器將駕駛者輸入信號(hào)傳遞到中央處理器，通過中央處理器的控制邏輯發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成駕駛者的相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車各種運(yùn)動(dòng)的電子線控。包括：線控油門（Throttle-By-Wire），線控轉(zhuǎn)向（Steering-By-Wire）、線控?fù)Q檔（Shift-By-Wire）、線控制動(dòng)（Brake-By-Wire）、線控懸架（Suspension-By-Wire）等。線控技術(shù)的車輛更易實(shí)現(xiàn)集成控制，能提高車輛的操縱性、穩(wěn)定性、安全性和智能化，最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

2.2.2 汽車防盜裝置

汽車防盜器是繼單向防盜器、雙向防盜器后的新一代防盜產(chǎn)品。它集GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)和GPS衛(wèi)星定位技術(shù)于一體，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，通過集成芯片、傳感器等，除具有普通防盜器功能外，還具有手機(jī)控制、短信定位、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、遠(yuǎn)程報(bào)警、全語音提示操作等功能。

2.2.3 車門控制

常見的有無線遙控車門控制、模塊化車門控制、智能控制等。主要是采用集成模塊化結(jié)構(gòu)和無線射頻電路，通過CAN總線連接到車輛，實(shí)現(xiàn)對(duì)車門狀態(tài)的監(jiān)控、自動(dòng)上鎖、防盜等。

在車身系統(tǒng)上應(yīng)用的電子技術(shù)還有：開關(guān)控制、前照燈控制、低速LAN、電動(dòng)車窗控制等。

2.3 行駛系控制系統(tǒng)

2.3.1 空調(diào)控制器

汽車空調(diào)控制器分為機(jī)械手動(dòng)控制、電動(dòng)控制和電動(dòng)恒溫控制，主要有制冷系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、通風(fēng)和空氣凈化裝置及控制系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)制冷、加熱、通風(fēng)、除霜、過濾空氣等作用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)空調(diào)能實(shí)現(xiàn)車內(nèi)空氣溫度、濕度、清潔度、風(fēng)向和風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)還能進(jìn)行故障檢測(cè)。

2.3.2 底盤控制

應(yīng)用于底盤上的電子技術(shù)包括：電控自動(dòng)變速器ECAT、電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)、自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)、定速巡航控制系統(tǒng)等。電控自動(dòng)變速器能根據(jù)轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員控制的參數(shù)，自動(dòng)改變變速桿的位置，實(shí)現(xiàn)滑行、節(jié)油和換檔的最佳控制。電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)[2]能根據(jù)車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、油壓傳感器提供的信號(hào)，使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)反應(yīng)迅速，操作靈活輕松，降低燃油損耗，提高駕駛的安全性。自適應(yīng)懸架裝置主要通過車速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器等檢測(cè)到的信息自動(dòng)調(diào)整車身高度及姿勢(shì)的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛舒適性、操縱性的監(jiān)控。定速巡航控制系統(tǒng)是按照駕駛者的需要進(jìn)行車速的鎖定，使汽車不需要踩油門即可保持等速行駛，減輕了司機(jī)的疲勞，節(jié)省了燃油消耗。

2.4 安全系控制系統(tǒng)

2.4.1 安全氣囊

安全氣囊[3]設(shè)置在車內(nèi)前方、側(cè)方和車頂。在行駛過程中，當(dāng)傳感器檢測(cè)到加速度、速度或其他指標(biāo)超過預(yù)定值時(shí)，氣囊內(nèi)的疊氮化鈉（NaN3）與硝酸銨（NH4NO3）等物質(zhì)會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，充滿氣囊，使車內(nèi)人員免受正向碰撞所產(chǎn)生作用力的沖擊。

2.4.2 ABS系統(tǒng)

ABS（Anti-lock Braking System）防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，通過安裝在車輪上的傳感器檢測(cè)出車輪被抱死的信號(hào)，ECU指令調(diào)節(jié)器降低制動(dòng)缸的油壓，減小制動(dòng)力矩，使車輪避過鎖死點(diǎn)，避免緊急剎車時(shí)方向失控和車輪側(cè)滑。過一段時(shí)間再恢復(fù)原有的油壓，使車輪時(shí)刻處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)而又有最大的制動(dòng)力矩。

2.5 信息系統(tǒng)

2.5.1 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)地圖查詢、路線規(guī)劃、定位智能防盜報(bào)警等功能。

2.5.2 車載信息娛樂系統(tǒng)

車載信息娛樂系統(tǒng)是采用專用中央處理器，基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)包括三維導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、IPTV、輔助駕駛、故障檢測(cè)、車輛信息、車身控制、移動(dòng)辦公、無線通訊、基于在線的娛樂功能及TSP服務(wù)等一系列應(yīng)用，極大的提升了車輛電子化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。

3.未來汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能化唱主角

電子技術(shù)、汽車網(wǎng)絡(luò)、通信和傳感器技術(shù)的發(fā)展，很大程度上推動(dòng)了汽車智能化的深入研究，近五年來，超過90%的創(chuàng)新與智能化相關(guān)，越來越多尖端的IT技術(shù)應(yīng)用到汽車上，IPv6、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與融合技術(shù)、中間件技術(shù)、WEB-GIS技術(shù)、GIS-T、DSRC、移動(dòng)信息服務(wù)技術(shù)、無線技術(shù)等，將是今后影響汽車信息平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。

3.2 環(huán)?；勤厔?shì)

隨著汽車保有量的增加，城市空氣質(zhì)量的下降，人們?cè)絹碓街匾暺嚨沫h(huán)保。先進(jìn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和電子控制系統(tǒng)受到了人們的青睞。減少汽車尾氣污染、提高舒適性和經(jīng)濟(jì)性，采用電子產(chǎn)品改善汽車性能無疑是未來的發(fā)展趨勢(shì)。

3.3 安全性最關(guān)鍵

新型汽車越來越智能化和自動(dòng)化，安全技術(shù)的挑戰(zhàn)也越來越嚴(yán)峻。汽車廠商為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛投入精力研發(fā)新型的安全技術(shù)裝備。采用雷達(dá)、光學(xué)和超聲波傳感器等技術(shù)[4]，測(cè)量汽車與周圍物體的距離和接近物體時(shí)的速度，以提醒駕駛者，從而避免可能發(fā)生的碰撞事件。

4.結(jié)束語

電子技術(shù)的飛速發(fā)展在很大程度上推動(dòng)了汽車的發(fā)展，汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。新型汽車的舒適、便捷和豪華不僅僅是一次汽車文化的革命，也是一種現(xiàn)代生活的體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]高呂和.汽車維修與檢測(cè)專業(yè)教學(xué)改革探索[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2005，02.

[2]張勝賓，李國杰.基于故障樹的電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)故障診斷分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2012，02.

[3]戈劍，楊維軍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法[J].輕工科技，2012，04.

[4]卜永麗.汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)常見故障診斷方法[J].科技信息，2010，19.

作者簡(jiǎn)介：

王瑞紅（1975—），女，河南鄭州人，現(xiàn)任教于鄭州交通職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，主要從事傳感與測(cè)控技術(shù)的研究。