汽车电子技术的应用与发展趋势

wangqingtao

汽车电子技术的应用与发展趋势 [复制链接]

随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。今天的汽车已
经逐步进入了电脑控制的时代。国外专家预测未来3-5年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车
成本的25%以上，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽
车”。
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在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而
得到了日益普及。电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率
的条件下最大限度地节油和净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的供油控制规律、事
先把这些客观规律编成程序存在微机的存储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量
、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运算、
然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供油量。这样就能够使发动机一直处于最优
工作条件下运行，从而使发动机的综合性能得到提高。
2ESA
它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数
进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，这样可以节约燃料，减少空气污染。此外，新型发动
机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。一般认为，发动机电子控制装置的节
能效果在15%以上，而效果更明显的则是在环境保护方面。
除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动
油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发
及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都或多或少地被应用。
1ECAT
ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经过计算
机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置，从而实现变速器换挡的最佳控制，即可得到最佳挡位
和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映行驶负荷和道路条件等。传动
系统的电子控制装置，能自动适应瞬时工况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换
挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接，并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸
来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。
2ABS
该系统是一种开发时间最长、推广应用最为迅速的重要的安全性部件。它通过控制防止汽车制动时
车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率（15-20%），从而使汽车在各种路面上制动时，车轮
与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系数，以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、
失去转向能力等不安全的工况，提高汽车的操纵稳定性和安全性，减小制动距离。驱动防滑系统
（ASR）也叫做牵引力控制系统（TCS或TRC），是ABS的完善和补充，它可以防止起动和加速时的驱
动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引性能，又能改善其操作稳定性。
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电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。这种微
机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统比起来具有部件少、体积小、重量轻的特点，最优化
的转向作用力、转向回正特性，提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动
性以及调整行驶时的稳定性。
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自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动地适时调节悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性
，以适应当时的负荷，保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行驶的稳定性、操纵性和
乘坐的舒适性。
5CCS
在高速长途行驶时，可采用常速巡行自动控制系统，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门
开度，驾驶员不必经常踏油门以调整车速。若遇爬坡，车速有下降趋势，微机控制系统则自动加大
节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以调节发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换
低速挡或制动时，这种控制系统则会自动断开。
随着世界各大汽车产家对汽车安全问题的高度重视，安全气囊系统、行驶动力学调节系统（FDR或
VDC）、防撞系统、安全带控制、照相控制等方面已大量采用了电子新技术。
当前，汽车电子技术进入了优化人-汽车-环境的整体关系的阶段，它向着超微型磁体、超高效电机
以及集成电路的微型化方向发展，并为汽车上的集中控制提供了基础（例如制动、转向和悬架的集
中控制以及发动机和变速器的集中控制）。汽车电子技术成就汽车工业的未来，未来汽车电子技术
应在以下几方面进行突破。
1
由于汽车电子控制系统的多样化，使其所需要的传感器种类和数量不断增加。为此，研制新型、高
精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模
拟和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理。同时，它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自
校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别严酷的
使用条件下仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响
。
2
微处理机的出现给汽车仪表带来了革命性的变化，世界汽车工业的微处理机用量激增，由从前单一
的仪器逐步发展为多用途、智能化仪表，不但可以很精确地把汽车上所有的待测量都检测出来，分
别显示和打印需要的结果，而且还有运算、判断、预测和引导等功能。如可监视汽车各大部件的工
作情况，还可以对蓄电池电压、轮胎气压、车速等检测量的高低限量进行报警。微处理机将更广泛
地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。
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随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也将会增加，并可能要求进一步计算机联网
。因此，要求使用多种软件，并开发出通用的高水平语言，以满足多种硬件的要求。轿车上多通道
传输网络将大大地依赖于软件，软件总数的增加及其功能的提高，将能够使计算机能完成越来越复
杂的任务。
4ITS
汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商们的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想
必将依赖于电子技术实现。智能交通系统（ITS）的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合
，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳
行驶路线。它装有电子地图，可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天
气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，自动筛选 出最佳行车路线。未来的某天，路上行驶
的都会是由计算机控制的智能汽车。
5
多通道传输技术由试验室将逐步进入实用阶段。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以
便分离汽车中心计算机的信息。微处理机可通过网络接收其它单元的信号。传感器和执行机构之间
要有一个新式接口，以便与多通道传输系统相联系。
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汽车电子技术未来将实现整车控制系统。这一系统要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统
，车用计算机的容量要求更大，计算速度则要求更高。由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多
，采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质，以解决电子控制
系统防电磁干扰的问题。
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随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控
制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及价廉是
对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各从处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能。
同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各从处理机的数据，并生成车况显示。
通信控制器保证数据的正常流动。
此外，电子技术中的集成化制造技术等在未来几年内也将会有大的突破。
纵观近十年来汽车技术的重大成就，大都是在应用电子技术上进行的突破，电子技术已成为汽车工
业发展的重要动力源泉。目前，我国汽车工业面临入世的巨大冲击，能否在未来的世界汽车业竞争
中能否掌握主动权，关键取决于能否在电子技术上占领制高点。加快汽车电子技术新领域的研究是
我国汽车工业发展的当务之急。
摘：中国机械信息网

破茧佼龙

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