淺析現(xiàn)代電子控制技術(shù)在汽車電器中的應(yīng)用

(鹽城生物工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鹽城 224000)

0 引言

在汽車中，電氣系統(tǒng)是十分重要的組成部分，主要包括電器和電子控制2個(gè)部分。從目前的發(fā)展情況來看，要改善車輛的安全性、舒適度，還是要從內(nèi)部著手。首先，要提升汽車的各項(xiàng)硬性指標(biāo)。其次，要提升電子控制技術(shù)，利用電控技術(shù)優(yōu)化機(jī)械控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)車輛運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作，可以緩解駕駛?cè)藛T的疲勞程度，減少了傳統(tǒng)機(jī)械裝置中存在的各類問題，使汽車更加舒適安全。

1 電子控制技術(shù)在汽車電器中的作用

汽車電器與電子控制2個(gè)部分構(gòu)成了汽車電氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)是汽車的重要組成部分。在汽車行業(yè)發(fā)展的過程中，要提升汽車的質(zhì)量和性能，要從2個(gè)方面入手：①改善汽車的硬性指標(biāo)，改善汽車的性能，確保汽車的舒適度、安全性，促進(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。②要重視電子控制技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，該技術(shù)是一種高精密技術(shù)，單一技術(shù)負(fù)責(zé)的領(lǐng)域較小，但對(duì)汽車整體有很大的影響，如果進(jìn)行全面的技術(shù)革新，就可以帶動(dòng)汽車行業(yè)的整體進(jìn)步[1]。在技術(shù)革新的過程中，要盡量避免技術(shù)上的沖突，確保各項(xiàng)性能都得到有效的發(fā)展。

客觀來看，電控技術(shù)可以優(yōu)化原本的機(jī)械控制系統(tǒng)，不僅可以提升控制水平，還能改善汽車的整體質(zhì)量。傳統(tǒng)的電子控制技術(shù)存在很多問題，包括以下幾個(gè)方面：①系統(tǒng)中需要使用大量電線，線束布置有很大的難度，且線束會(huì)占據(jù)較大的空間。②有很多電氣接點(diǎn)，受到這些接點(diǎn)的影響，汽車缺少穩(wěn)定性和可靠性。③故障維修的難度較大。④駕駛?cè)藛T需要對(duì)電器進(jìn)行直接操作，會(huì)使駕駛?cè)藛T更加疲勞。⑤汽車電子控制系統(tǒng)和其他系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性較差，汽車的智能化水平較低。隨著科技的進(jìn)步，汽車電控技術(shù)水平也在不斷提升，現(xiàn)如今自動(dòng)變速技術(shù)、ABS、ASR等技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。利用電控技術(shù)，可以改變?cè)镜臋C(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)而優(yōu)化汽車運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而減少駕駛?cè)藛T的操作，使駕駛?cè)藛T更加舒適便利，降低駕駛?cè)藛T的疲勞度，確保形成的順利和安全。

2 電子控制技術(shù)在汽車電器中的具體應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

電器是汽車不可或缺的組成部分，在汽車上的布置比較分散，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。在這些條件的影響下，如果采用ECU電子控制單元進(jìn)行控制，很難保障集中控制的效果，也難以減少汽車線束的數(shù)量。所以，在系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，要從整體角度來考慮，采用區(qū)域化的設(shè)計(jì)方式，將電器進(jìn)行合理的分區(qū)布置[2]。通常，汽車電器可以分成幾個(gè)布置區(qū)域，包括左側(cè)前后區(qū)域、右側(cè)前后區(qū)域、儀表信號(hào)區(qū)、駕駛室區(qū)。每個(gè)區(qū)域都要應(yīng)用ECU電子控制單元，采用分別控制的方式。采用這種劃分方式，利用一條信號(hào)總線將ECU電子控制單位連接在一起，最后連接在集中控制區(qū)域的ECU上，以此減少線束并提升控制效果。各個(gè)區(qū)域都連接在同一個(gè)公共電源線中，只需使用1根電源線就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的連接，并將這些區(qū)域連接在蓄電池中，由蓄電池為各個(gè)電器的使用提供電能。汽車電器電子控制系統(tǒng)中，集中控制區(qū)是最核心的部位。駕駛?cè)藛T下達(dá)控制指令和傳感器信號(hào)，由機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置接收信號(hào)和指令，并根據(jù)信號(hào)和指令內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作?？刂菩盘?hào)由軟件發(fā)出，傳輸?shù)娇偩€上，總線發(fā)揮主節(jié)點(diǎn)的作用，然后協(xié)調(diào)和控制各個(gè)區(qū)域中的電器，使每個(gè)電器都能發(fā)揮自己的功能和作用。具體步驟為：傳感器信號(hào)/駕駛員指令→接口電路→ECU→通信接口→調(diào)壓器→電源→總線。

在汽車電器電子控制系統(tǒng)中，每個(gè)區(qū)域都設(shè)有ECU電子控制單元，該單元主要用于接受控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)由總線發(fā)出，不同的區(qū)域會(huì)接收不同的信號(hào)。除了控制信號(hào)外，也包括協(xié)調(diào)控制信號(hào)，ECU根據(jù)區(qū)域功能采集相應(yīng)的傳感器信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)狀態(tài)對(duì)電器的工作情況進(jìn)行調(diào)整和控制。雖然系統(tǒng)分成多個(gè)區(qū)域，但每個(gè)區(qū)域的運(yùn)作原理基本一致。信號(hào)會(huì)從總線流向通信接口，再流向ECU，最后流向驅(qū)動(dòng)電路，通過驅(qū)動(dòng)電路控制不同的電器。要在系統(tǒng)中安裝調(diào)壓器，以此保障系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。

2.2 系統(tǒng)功能

汽車電器電子控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的功能性，能夠滿足駕駛?cè)藛T的各類需求。常見的功能作用包括：點(diǎn)火、啟動(dòng)、照明、監(jiān)測等，一些輔助功能也是不可或缺的重要功能，包括空調(diào)、刮水等。不僅如此，有的汽車電器還有配電功能，可以保障系統(tǒng)作業(yè)的安全性，如保險(xiǎn)絲、接線盒等。在各項(xiàng)功能中，與發(fā)電機(jī)有關(guān)的功能有很多，如點(diǎn)火功能、預(yù)熱功能等，這些功能具有很強(qiáng)的控制作用，通常會(huì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中。只要對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，就能提升電子控制系統(tǒng)的功能性。例如，采用新的方式控制倒車信號(hào)燈，在車輛后退時(shí)就打開倒車燈。根據(jù)汽車的減速情況對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行控制，在駕駛?cè)藛T不踩制動(dòng)踏板時(shí)，車輛會(huì)處在自然減速的狀態(tài)下，自動(dòng)信號(hào)燈會(huì)發(fā)光，以此提示后車，避免追尾事故。根據(jù)測量前行速度、道路亮度等條件調(diào)整前照燈和反光鏡，保障駕駛?cè)藛T的視野清晰，充分發(fā)揮照明作用?？梢匀∠D(zhuǎn)向閃光器、繼電器、保險(xiǎn)熔斷絲，利用相關(guān)人員來增加此類功能，不僅可以減少空間浪費(fèi)，還能使汽車更加智能化。在傳統(tǒng)騎車中，機(jī)電式儀表經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各類問題，為了減少各類問題或故障，可以使用液晶顯示屏來展示數(shù)字信號(hào)，利用相關(guān)軟件，將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轳{駛?cè)藛T可以看懂的信息，這樣駕駛?cè)藛T就可以根據(jù)信息內(nèi)容判斷自己該采取哪些駕駛操作?？梢燥@示的信息包括續(xù)航里程等。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

汽車電器電子控制系統(tǒng)中采用了很多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，核心技術(shù)主要包括兩個(gè)方面。

1)容錯(cuò)技術(shù)和故障自診斷技術(shù)。利用電子控制技術(shù)，可以改善傳統(tǒng)汽車的電器線路，利用電子元件、控制信號(hào)等即可發(fā)揮系統(tǒng)功能。汽車電器和普通電器有很密切的關(guān)系，為了確保汽車安全穩(wěn)定的運(yùn)行，在電器的信號(hào)通道出現(xiàn)故障的情況下，需要系統(tǒng)可以繼續(xù)保持正常工作的狀態(tài)。為此，可以提升系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，顯示具體的故障信息。電子控制系統(tǒng)就采取了有效的容錯(cuò)技術(shù)，該技術(shù)主要采用冗余設(shè)計(jì)的理念[3]。通過冗余設(shè)計(jì)的方式，可以疊加多個(gè)功能相同的系統(tǒng)，即使某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)故障，冗余部分也可以頂替故障部分繼續(xù)工作。在電器設(shè)計(jì)的過程中，采用分區(qū)設(shè)計(jì)的方式，不同區(qū)域需要控制的內(nèi)容并不多，工作量相對(duì)較小，通過軟件冗余即可提升系統(tǒng)的容錯(cuò)功能。不僅如此，在電路故障的情況下，容錯(cuò)功能也能發(fā)揮巨大的作用。如，燈絲燒毀的情況下，系統(tǒng)可以故障自診斷，然后將信息傳輸給駕駛?cè)藛T，使駕駛?cè)藛T了解汽車當(dāng)前的狀態(tài)。

2)通信技術(shù)。在現(xiàn)代汽車中，通信技術(shù)十分重要。在電子控制的過程中，無需快速響應(yīng)，也不需要特別強(qiáng)調(diào)抗干擾能力。在使用通信技術(shù)的過程中，可以應(yīng)用單線控制器局域網(wǎng)串行多路傳輸?shù)姆绞剑摲绞揭允录|發(fā)為基礎(chǔ)，可以將不同區(qū)域的信號(hào)總線連接在一起，然后進(jìn)行信息傳遞。其采用數(shù)據(jù)幀格式，在傳輸過程中，不僅可以構(gòu)成數(shù)據(jù)域，還需要各類輔助信息，包括幀起始、應(yīng)答域等。

3 結(jié)語

在汽車發(fā)展的過程中，提升汽車電器的電子控制水平十分重要。建立有效的電子控制系統(tǒng)，可以提升控制效果、豐富控制功能，進(jìn)而使汽車控制系統(tǒng)更加智能、便捷，降低人工操作的次數(shù)，可以減少駕駛?cè)藛T的疲勞度，從而確保行車安全。