汽車電氣設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用研究

黨紅玲

關(guān)鍵詞：汽車電氣設(shè)備技術(shù) 新技術(shù) 發(fā)展

汽車的歷史僅僅有100 多年，1885 年，德國的一個火車司機(jī)的兒子卡爾- 奔馳制成了世界上第一輛三輪汽車。1886 年，奔馳制造的汽車取得了專利權(quán)，人們把這一天看作汽車的誕生日。

20 世紀(jì)80 年代中期開始，我國的汽車工業(yè)進(jìn)入了迅速發(fā)展的時期，不但推出的車型連年增長，而且還擁有了自己的汽車制造業(yè)。目前，中國轎車已經(jīng)開始走向國際市場和進(jìn)入尋常百姓人家。

近年來，汽車技術(shù)在朝著智能化的方向發(fā)展，為了滿足環(huán)境保護(hù)的要求，電動汽車和混合動力汽車也有了很快的發(fā)展，這為汽車的電氣設(shè)備增添了新的內(nèi)容。

1 汽車電氣設(shè)備的發(fā)展概況

多年前，汽車技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在機(jī)械方面，在20 世紀(jì)50 年代以后，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)車技術(shù)發(fā)展的主流和趨勢體現(xiàn)在電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展。20 世紀(jì)50 年代以前，局限于電子技術(shù)的發(fā)展，汽車的發(fā)展以機(jī)械設(shè)備為主，電氣設(shè)備的應(yīng)用較少，只有一部分必備的電源和用電設(shè)備。

20 世紀(jì)60 年代，電子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，汽車上開始進(jìn)一步采用電子設(shè)備，其主要標(biāo)志是交流發(fā)電機(jī)，采用二極管整流技術(shù)，將交流電變?yōu)橹绷麟姟p少了發(fā)電機(jī)的質(zhì)量和體積，提高了發(fā)電機(jī)的可靠性，緊接著用電子調(diào)節(jié)器替代傳統(tǒng)的觸點式調(diào)節(jié)器，使發(fā)電機(jī)輸出的電壓更加穩(wěn)定，縮小消減了維護(hù)工作量。

20 世紀(jì)70 年代，汽車點火系統(tǒng)中應(yīng)用了電子技術(shù)，電子控制高能點火系統(tǒng)呈現(xiàn)出來，點火提前的電子控制系統(tǒng)使點火能量大大提高，控制更加精確，改善提高了汽車的動力性，降低了汽車的排放污染，隨之出現(xiàn)的控制燃油噴射系統(tǒng)（EFI）、電子控制自動變速器（ECT）、制動防抱死系統(tǒng)（ABS）等，進(jìn)一步降低了汽車的排放污染并改善提高了汽車的整體性能。

20 世紀(jì)80 年代，電子控制裝置越來越多的用于汽車上，例如：安全警報裝置、駕駛輔助裝置、通信和娛樂裝置等。尤其是電腦技術(shù)的發(fā)展運用，更加給汽車電子控制技術(shù)帶來了日新月異的技術(shù)革命，電子控制技術(shù)迅速透徹深入到汽車的各個部位，從而促進(jìn)汽車的整體性能得到大幅度的改善提高。

21 世紀(jì)以來，電子技術(shù)、電腦技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步快速發(fā)展，除此之外，人們對汽車各方面性能的要求越來越高，汽車電子控制迅速發(fā)展到了一個嶄新的階段。

2 汽車電氣設(shè)備的特點

汽車電氣設(shè)備不同于其他普通的電氣設(shè)備，它具有如下特點：

2.1 采用直流電

眾所周知，汽車安裝眾多電氣裝置，目的在于安全、方便、舒適的駕駛汽車。汽車在行駛時要用電，在停車時也要用電，蓄電池是汽車電源系統(tǒng)的電源，并配有充電系統(tǒng)，通過發(fā)動機(jī)運行促使發(fā)電，充電系統(tǒng)對蓄電池充電并向所有的電器設(shè)備供電。汽車用電設(shè)備和蓄電池、發(fā)電機(jī)是并聯(lián)結(jié)構(gòu)，蓄電池是直流電源，而且放電后務(wù)必用直流電電源對其充電，汽車上的發(fā)電機(jī)也必須輸出直流電，所以汽車上采用直流電。

2.2 采用低壓直流

低壓系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于安全性好，有利于蓄電池質(zhì)量和尺寸大小。目前現(xiàn)代汽油機(jī)使用12V，柴油機(jī)使用24V，隨著汽車用電設(shè)備增加，42V 電源的研發(fā)已經(jīng)開始進(jìn)行。

2.3 并聯(lián)單線制

汽車使用電器設(shè)備較多，普遍采用并聯(lián)電路。只使用一根導(dǎo)線從電源連接到用電設(shè)備，一根共用導(dǎo)線為汽車車身。雙線制一般安裝在鈑金件上、掛車上或非金屬車廂板上的電氣設(shè)備上。這樣的優(yōu)勢在于節(jié)約導(dǎo)線、電氣線路簡單、安裝和檢修方便、電器零件不必與車體絕緣。當(dāng)然，沒有與汽車金屬機(jī)體連接的部位，則采用雙線制。

2.4 負(fù)極搭鐵

使用單線制時，汽車蓄電池的一個電極連接到車體上，俗稱“搭鐵”，蓄電池的負(fù)極與車體連接，稱為負(fù)極搭鐵，否則為正極搭鐵。考慮到減少蓄電池電纜銅斷子在車架、車身連接處的電化學(xué)腐蝕，改善搭鐵可靠性能，方便汽車電子設(shè)備的生產(chǎn)、使用和維修，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，按照國際通行的做法和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，汽車電氣系統(tǒng)使用單線制時，均采用負(fù)極搭鐵。

2.5 電控化程度提高

現(xiàn)代汽車的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)的主要總成普遍使用了控制精度更高的電子控制系統(tǒng)，使汽車操作更加簡單方便，排放污染大大降低，例如：以前駕校學(xué)習(xí)汽車駕駛專業(yè)普遍使用手動擋車型，現(xiàn)在各個駕校普遍采用自動擋車型訓(xùn)練學(xué)員。電子控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)互相連接，形成了網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)控制，信號共享，汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性大大改善，相對應(yīng)的，在汽車維修時則務(wù)必了解和掌握電子控制系統(tǒng)的特點，針對不同情況采用合理正確的方法，從而達(dá)到更好的效果。

2.6 網(wǎng)絡(luò)化

為了減少車載線束和傳感器的數(shù)量，實現(xiàn)電控系統(tǒng)的信號共享和各個系統(tǒng)之間的優(yōu)化控制，現(xiàn)代汽車已經(jīng)普遍采用了汽車車載局域網(wǎng)系統(tǒng)LAN（Local Area Network）。目前常用的車身網(wǎng)絡(luò)主要有控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network），局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN（Local Interconnect Network），多媒體定向系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)MOST（MediaOriented System Transport）等，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息。隨著電控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車的智能化程度越來越高，這使操作汽車越來越簡單。

3 未來汽車電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢

3.1 提高汽車供電系統(tǒng)電壓

伴隨著汽車車載電器持續(xù)增加，同時汽車電子設(shè)備用電功率也在不斷增加，現(xiàn)有車載供電系統(tǒng)提供的功率可能滿足不了實際需求，汽車供電電壓的提高結(jié)合車載互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將使線束的體積和質(zhì)量得以有效地減少。機(jī)械式的繼電器，熔絲式保護(hù)電路將會被淘汰，電能的損耗得以大大降低，目前汽車42V 電源系統(tǒng)正處于開發(fā)研究之中。

3.2 智能化方向發(fā)展

毋庸置疑，綠色健康、環(huán)保節(jié)能、操作簡單和智能化的汽車電氣設(shè)備未來將是最受歡迎的，通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞技術(shù)信息，實現(xiàn)電子控制系統(tǒng)的信號共享和汽車各個系統(tǒng)之間的優(yōu)化控制。隨著汽車行業(yè)不斷大量的應(yīng)用新材料、新技術(shù)，未來的電氣設(shè)備性能很高、體積會很小，維修技師進(jìn)行維修卻很簡單方便，會讓汽車不再是純粹的機(jī)械設(shè)備而是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的技術(shù)信息設(shè)備。信息與智能密不可分，汽車與手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備連接起來，賦予豐富多彩的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)技術(shù)，進(jìn)一步向智能化挺進(jìn)至終極智能：云端調(diào)度，無人駕駛。汽車出廠時會被加載互聯(lián)網(wǎng)界面并載入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)，將冰冷孤傲的汽車指標(biāo)數(shù)據(jù)改變成可以使用的技術(shù)信息，更有可能會植入信息而影響汽車的行為，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢得到了世界的認(rèn)可。目前一些世界級的大企業(yè)已經(jīng)開始研究無人駕駛的汽車，它使汽車的智能化水平上升到了一個新的高度。

3.3 節(jié)能降耗方向發(fā)展

2003 年為了證明電動車的潛力，埃隆·馬斯克創(chuàng)立了特斯拉公司（Tesla），為了改變?nèi)藗儗﹄妱榆囁俣忍懿贿h(yuǎn)，外形丑的印象開發(fā)出了特斯拉Roadster，一款速度快，跑得遠(yuǎn)，造型拉風(fēng)的電動跑車，接著推出真正的量產(chǎn)汽車--- 四門房車Models。2010 年6 月Tesla 在納斯達(dá)克上市，成為自1956 年福特汽車IPO 以來第一家在美國上市的純電動汽車獨立制造商。電動汽車的核心技術(shù)之一就是能源系統(tǒng)，類似于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)，即電動汽車的“心臟”，它決定了電動汽車的質(zhì)量水平和安全性能，這個核心技術(shù)的重要組成部分是能源管理系統(tǒng)。電動汽車能源管理系統(tǒng)的功能是在滿足汽車動力性、駕駛穩(wěn)定性等基本技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)成本要求的情況下依據(jù)各個零件的特點和汽車的運行狀況，實現(xiàn)能量在發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、動力傳遞裝置、發(fā)電機(jī)和燃料電池等能量轉(zhuǎn)換裝備之間依據(jù)最佳線路運動，使汽車能源利用效率達(dá)到最高，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

汽車電氣設(shè)備經(jīng)過了100 多年的發(fā)展歷史，從汽車誕生的那天起，汽車電氣設(shè)備就從未停止過智能化發(fā)展的腳步，隨著汽車行業(yè)向著安全高速、經(jīng)濟(jì)舒適、環(huán)保、智能化和人性化發(fā)展，汽車電氣設(shè)備的質(zhì)量水平將直接影響汽車的經(jīng)濟(jì)性、安全性、動力性、舒適性和環(huán)保性。目前進(jìn)行的信息技術(shù)革命正在推動汽車電氣設(shè)備設(shè)計、研發(fā)打開嶄新的篇章，電子設(shè)備的應(yīng)用在解決汽車節(jié)能降耗、行車安全、減少排放污染等方面起著越來越舉足輕重的作用。自動化、多功能、智能化勢必將成為新世紀(jì)汽車發(fā)展的新趨勢。伴隨著計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展，不斷影響著人們的行為和思維模式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)、高新技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)，促使我們站在高位研究智能汽車提供了優(yōu)越條件，這個領(lǐng)域是將信息產(chǎn)業(yè)、交通行業(yè)和汽車行業(yè)緊密結(jié)合起來的，智能汽車電氣設(shè)備的研發(fā)為世界各國的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，為經(jīng)濟(jì)增長、綠色生態(tài)環(huán)境作出了貢獻(xiàn)。目前，歐洲、日本、美國等發(fā)達(dá)國家可能優(yōu)于我們的發(fā)展，但是只要我們抓住機(jī)遇，不斷應(yīng)用新材料、新技術(shù)，本著節(jié)能環(huán)保、操作簡單和智能化，出臺多種全面的優(yōu)惠政策、法律法規(guī)積極引導(dǎo)、擴(kuò)大宣傳力度，有計劃、有程序地制定相對應(yīng)的發(fā)展策略，指引汽車行業(yè)持續(xù)綠色健康發(fā)展，改善和發(fā)展交通，提高交通安全性能，必將縮小汽車領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家之間的距離，全智能化將是汽車電氣設(shè)備的未來發(fā)展方向。