計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在汽車(chē)職業(yè)教育的應(yīng)用與研究

王永

摘 要：隨著汽車(chē)電子化的發(fā)展，電子集成技術(shù)在汽車(chē)上得到了廣泛應(yīng)用，這就要求汽車(chē)維修人員具備電子維修技能及知識(shí)，這也對(duì)汽車(chē)維修領(lǐng)域的教學(xué)及培訓(xùn)有了新的要求。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)可以利用虛擬測(cè)量終端與某一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行連接采集教學(xué)設(shè)備真實(shí)的數(shù)據(jù)，這樣不僅滿足了學(xué)生的實(shí)測(cè)需求及動(dòng)手能力，同時(shí)能夠使學(xué)生準(zhǔn)確觀察和了解到所測(cè)項(xiàng)目的故障代碼、數(shù)據(jù)流、電壓、波形等相關(guān)信息，降低了教育教學(xué)的應(yīng)用成本。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制；虛擬測(cè)量終端；采集設(shè)備數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）35-0040-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.35.021

我國(guó)汽車(chē)工業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)汽車(chē)維修行業(yè)人才的需求逐漸旺盛。傳統(tǒng)的教育培訓(xùn)模式已嚴(yán)重地制約了汽車(chē)維修行業(yè)人才的培養(yǎng)。因此，在汽車(chē)業(yè)高速發(fā)展的今天，如何為行業(yè)培養(yǎng)出合格的應(yīng)用型人才，已成為教育部門(mén)所面臨的首要問(wèn)題。各大中專(zhuān)開(kāi)設(shè)有汽車(chē)故障檢測(cè)與維修的院校，一般采用“師傅帶徒弟”的方式，教學(xué)效率低下，教學(xué)成本居高不下。

一、研究目的

解決當(dāng)前汽車(chē)故障檢測(cè)與維修高技能人才培養(yǎng)效率低、培養(yǎng)成本居高不下的問(wèn)題。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將汽車(chē)的故障代碼、數(shù)據(jù)流信息以及汽車(chē)各總成的電信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)批量推送到學(xué)生測(cè)試終端，幾十個(gè)學(xué)生可以同時(shí)利用虛擬測(cè)試終端，進(jìn)行汽車(chē)診斷與維修的練習(xí)和考核。從而一次性讓學(xué)生掌握先用診斷設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的汽車(chē)故障檢測(cè)，然后利用自己的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行綜合分析，作出最終診斷，再填寫(xiě)汽車(chē)故障檢測(cè)與維修診斷記錄表。

二、研究方法

實(shí)驗(yàn)方法主要是利用計(jì)算機(jī)以及電子控制板控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、設(shè)置故障、清除故障，將汽車(chē)各總成的信號(hào)線束連接到電子控制板上，然后利用采集卡采集汽車(chē)各總成的電信號(hào)，利用測(cè)試終端將采集的信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)，轉(zhuǎn)化成虛擬電壓值、電阻值，繪制每種傳感器的波形，利用ODBII接口讀取汽車(chē)ECU信號(hào)，發(fā)送到學(xué)生端。發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目可行，可以利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，推動(dòng)汽車(chē)職業(yè)教育的發(fā)展。

三、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在汽車(chē)信息通訊方面的應(yīng)用

由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)以及手機(jī)對(duì)汽車(chē)故障在線檢測(cè)提供了方便。最常見(jiàn)技術(shù)如下。

（一）串口通信技術(shù)

利用串口通信技術(shù)以及繼電器將計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)打開(kāi)汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至設(shè)置汽車(chē)各總成故障成為現(xiàn)實(shí)，將自己制訂的控制協(xié)議以并行十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去來(lái)控制單片機(jī)，單片機(jī)控制繼電器來(lái)進(jìn)行整個(gè)控制的實(shí)現(xiàn)。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?，適合小量數(shù)據(jù)控制命令的傳輸。

（二）CANBUS數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)

隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)上電子裝置越來(lái)越多，汽車(chē)的整體布置空間縮小，傳統(tǒng)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊，導(dǎo)致大量線束的連接，為了解決這個(gè)問(wèn)題CANBUS數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊。目前汽車(chē)尤其是新能源汽車(chē)都逐步應(yīng)用了CANBUS總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各控制器之間的通訊。例如北汽新能源汽車(chē)，整車(chē)VCU、MCU、BMS、儀表模塊、高壓控制模塊、空調(diào)控制模塊都采用了CANBUS總線通訊技術(shù)，并且都是一路高CAN，一路低CAN。

四、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車(chē)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（一）車(chē)輛導(dǎo)航與車(chē)載自診斷系統(tǒng)

利用車(chē)載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行路線精確導(dǎo)航及定位，已經(jīng)在大眾得到普及，包括高德導(dǎo)航和百度導(dǎo)航，能夠?qū)崟r(shí)提示自己的位置，以及個(gè)人線路提前規(guī)劃。車(chē)載診斷系統(tǒng)APP更是利用OBDII診斷協(xié)議或者CAN通訊協(xié)議，以及藍(lán)牙通訊技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控自己的車(chē)輛系統(tǒng)信息，包括：當(dāng)前油耗、里程、水溫、車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、氧傳感器濃度、點(diǎn)火提前角、控制模塊電壓、環(huán)境溫度、節(jié)氣門(mén)絕對(duì)位置、進(jìn)氣溫度、空氣流量、長(zhǎng)期燃油修正、氣缸1點(diǎn)火提前角、保養(yǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)流、發(fā)動(dòng)機(jī)故障掃描、讀取故障碼、清除故障碼等基本功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控自己愛(ài)車(chē)的健康狀況。

（二）車(chē)輛胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）

胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分為兩種。

間接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（WSBTPMS），是通過(guò)OBDII軟件以及診斷接口讀取輪速信息，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的公式獲得車(chē)胎轉(zhuǎn)速比和車(chē)胎半徑大小，來(lái)監(jiān)測(cè)汽車(chē)某個(gè)輪胎是否有問(wèn)題。缺點(diǎn)：準(zhǔn)確率不高，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，如果兩個(gè)輪胎的氣壓和半徑都降低，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警，或者車(chē)輛停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于無(wú)法得到輪速信號(hào)數(shù)據(jù)，無(wú)法計(jì)算當(dāng)前輪胎是否有問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)：輪胎傳感器不會(huì)丟失，造價(jià)低，后期可以直接升級(jí)軟件即可，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

直接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（PSBTPMS），是通過(guò)在四輪輪胎上直接加裝傳感器，這樣車(chē)輛無(wú)論是靜止還是動(dòng)態(tài)都可精確地判斷顯示四個(gè)輪胎氣壓、溫度，如果超過(guò)設(shè)定氣壓和溫度，就會(huì)精確報(bào)警那個(gè)輪胎有問(wèn)題。缺點(diǎn)：造價(jià)高，無(wú)線信號(hào)穩(wěn)定性和可靠性長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有保證，傳感器的耐壓性、使用壽命較低。

五、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在汽車(chē)故障檢測(cè)與維修教學(xué)方面的應(yīng)用

隨著汽車(chē)電控技術(shù)日趨成熟，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)故障檢測(cè)維修行業(yè)已具相當(dāng)規(guī)模。汽車(chē)控制技術(shù)大量引進(jìn)了計(jì)算機(jī)相關(guān)通訊技術(shù)，例如CNABUS通訊技術(shù)，解決了線路過(guò)多，控制器之間通訊慢的問(wèn)題，為此，我們也要充分利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與汽車(chē)檢測(cè)與維修虛實(shí)融合，提高汽修教師的教學(xué)效率以及教學(xué)水平。

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)采集診斷數(shù)據(jù)以及相關(guān)汽車(chē)的電信號(hào)數(shù)據(jù)，利用虛擬萬(wàn)用表測(cè)量相關(guān)各總成的電壓信號(hào)、電阻信號(hào)；以及利用虛擬示波器繪制汽車(chē)各總成部件的波形。從而利用這些儀器設(shè)備總結(jié)故障點(diǎn)，分析故障點(diǎn)，找到故障點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)設(shè)備多人診斷、測(cè)量、分析，練習(xí)找到問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的目的。

六、總結(jié)

總之，傳統(tǒng)的模式下汽車(chē)培訓(xùn)學(xué)校通過(guò)真實(shí)的汽車(chē)零部件現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)或者是單獨(dú)地在教室里書(shū)本上或者電腦上教學(xué)，就容易造成教學(xué)與實(shí)際操作脫軌，而且根據(jù)不同的教學(xué)需求需要購(gòu)買(mǎi)大量的汽車(chē)零部件，造成教學(xué)成本不斷增加，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)不能馬上應(yīng)用到實(shí)際的汽車(chē)零部件上。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)可以很快讓學(xué)生通過(guò)瀏覽器隨時(shí)隨地掌握所學(xué)理論知識(shí)，單臺(tái)設(shè)備多人使用虛實(shí)結(jié)合的方式驗(yàn)證所學(xué)零部件的特性，查看真實(shí)的零部件的外觀和原理，進(jìn)行在線故障準(zhǔn)備、故障的分析、故障的排除以及填寫(xiě)維修工單，不僅提高了教學(xué)效率，還節(jié)約了的教學(xué)成本。

參考文獻(xiàn)：

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