導(dǎo)語(yǔ)：電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車智能舒適論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

編者按：本文主要從電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用；電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)束語(yǔ)進(jìn)行論述。其中，主要包括：隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動(dòng)化程度越來越高、汽車電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容、把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類、在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用、現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本功能沒有根本變化、噴油泵在同一時(shí)間射出所有燃油、在底盤上的應(yīng)用、自動(dòng)變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成、通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)、整車控制技術(shù)、集中綜合控制、目前汽車電子技術(shù)向集中綜合控制方向發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)化、汽車上的電子電器裝置數(shù)量急劇增多等，具體請(qǐng)?jiān)斠姟?/p>

[摘要]電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車上應(yīng)用越來越廣泛,電子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于改進(jìn)汽車性能、提高行駛安全、降低污染、節(jié)約能源有著非常重要的作用。文章就現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述。

[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)微處理器電子控制裝置汽車傳感器

隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動(dòng)化程度越來越高。可以說,機(jī)械技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代車輛的筋骨,電子技術(shù)則構(gòu)成了現(xiàn)代車輛的神經(jīng)中樞。汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志,是用來開發(fā)新車型,改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是汽車制造商奪取未來汽車市場(chǎng)的重要的有效手段。

汽車電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容:硬件包括微處理器及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語(yǔ)言及其他高級(jí)語(yǔ)言編制的各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算判斷、報(bào)警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控、自診斷系統(tǒng)等程序。

特別是微處理器的出現(xiàn)給汽車的電子自動(dòng)化程度帶來了革命性的變化,車輛上微處理器的使用數(shù)量激增,電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例越來越大。例如,一些豪華轎車上,使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到50個(gè)左右,電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上,微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于汽車安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、速度控制和故障診斷中,目前電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。

一、電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用

按照對(duì)汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用,即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置;它們包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)(行車電腦)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。

1.在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本功能沒有根本變化,但引入了大量的電子控制裝置,極大地改進(jìn)了車輛的排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和耐用性。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子燃油噴射和點(diǎn)火裝置是其重要組成部分,除此外,還有自適應(yīng)控制裝置、智能控制裝置及自診斷操作裝置等。

現(xiàn)代汽車上,電子控制燃油噴射裝置,因其優(yōu)越的性能,已得到普及。這種新型燃油噴射裝置可以自動(dòng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài);電子點(diǎn)火裝置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由計(jì)算機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷,然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻調(diào)節(jié)。在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)約燃油和凈化空氣。

各公司相繼研制成功了多種新技術(shù),并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用嵌入式微處理器技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,確保噴射燃油量恰到好處,使燃油噴射量剛好滿足要求,對(duì)清潔這些發(fā)動(dòng)機(jī)大有幫助。

特別是電控直接噴射和共軌燃油系統(tǒng)兩項(xiàng)技術(shù)的突破,催生了具有優(yōu)良性能的新型柴油機(jī)的出現(xiàn)。這些新型柴油機(jī)電控、加速性良好、氣味不濃也不產(chǎn)生煙塵、行程大并且耐用。

在通常的柴油機(jī)中,噴油泵在同一時(shí)間射出所有燃油,其結(jié)果就是產(chǎn)生柴油機(jī)標(biāo)志性的乓乓的敲擊聲。在直接噴射時(shí),燃料射入之前先有一小部分先行射入,這樣當(dāng)燃料射入時(shí)產(chǎn)生的敲擊聲會(huì)變得柔和。與此同時(shí)也可以降低燃燒溫度,減少NOx(氮氧化物)的排放量。

共軌燃油系統(tǒng)的作用則在于它可以更好地控制燃油數(shù)量和噴射定時(shí)。共軌系統(tǒng)有一個(gè)高壓泵,當(dāng)噴油嘴開啟時(shí),高壓使燃油產(chǎn)生很好的薄霧使得燃燒更加充分,同時(shí)還減少了尾氣排放。

現(xiàn)代汽車的各種性能(燃油經(jīng)濟(jì)性、排放、駕駛性能和功率等)越來越好,而使這一切成為現(xiàn)實(shí)的正是電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的結(jié)合。

2.在底盤上的應(yīng)用

底盤電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子控制自動(dòng)變速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要組成部分。現(xiàn)在許多轎車的自動(dòng)變速器是電子控制的,電子控制也就是微處理器控制。

自動(dòng)變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成,微處理器根據(jù)傳感器輸入信號(hào)和開關(guān)信號(hào),通過電磁閥控制換檔和變矩器鎖止這兩個(gè)工作過程,達(dá)到自動(dòng)變檔的最佳控制精度。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與變矩器渦輪之間通過離合器接合的裝置也稱為變矩器鎖止,其作用是減輕變矩器渦輪與葉輪之間的打滑現(xiàn)象,改善燃油經(jīng)濟(jì)性。ECAT優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映車輛行駛負(fù)荷和道路條件等。

自動(dòng)變速器的電子控制裝置是由信號(hào)輸入系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)和控制信號(hào)輸出系統(tǒng)這三部分組成。信號(hào)輸入系統(tǒng)有:變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、潤(rùn)滑油溫度傳感器、歧管壓力開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)等信號(hào)。這些信號(hào)反饋到ECU(在通用汽車上稱為PCM-動(dòng)力傳動(dòng)控制組件),在ECU進(jìn)行計(jì)算然后輸出控制信號(hào),通過換檔電磁閥、離合器電磁閥等控制換檔和鎖止動(dòng)作。微處理器接到傳感器反饋信號(hào)后,根據(jù)程序計(jì)算的結(jié)果發(fā)出控制信號(hào)接通變矩器的離合器電磁閥電源,驅(qū)使電磁閥啟動(dòng),使離合器接合;如果切斷離合器電磁閥電源則離合器分離。ECU是根據(jù)汽車行駛狀態(tài)來操縱電磁閥通電開關(guān)開啟或關(guān)閉的。當(dāng)汽車速度比較慢或停止時(shí),ECU不啟動(dòng)電磁閥,當(dāng)汽車速度達(dá)到一定值時(shí),ECU就會(huì)啟動(dòng)電磁閥使離合器接合。微處理器接到傳感器反饋信號(hào)后,根據(jù)汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度、節(jié)氣門位置、歧管真空度、選檔位置等輸入信號(hào)參數(shù)選擇換檔。ECU根據(jù)即時(shí)變速桿的位置,對(duì)照參數(shù)計(jì)算選擇最佳的檔位位置,發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥,令變速器換檔。

通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng),根據(jù)與其連接的變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的不同型號(hào)而不同,每個(gè)系統(tǒng)中的元件和系統(tǒng)的工作過程也隨著不同的變速器而有所變化,但其基本的工作方式及基本部件還是一樣的。

除此外,還有電子穩(wěn)定智能控制裝置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、電控懸架操作裝置等。ESP將多種功能整合在一起,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展。與其他牽引力控制系統(tǒng)比較,電子穩(wěn)定控制程序不但控制汽車驅(qū)動(dòng)輪,而且可控制從動(dòng)輪。通過安裝在車輛上的輪速傳感器、側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,電子穩(wěn)定控制程序能對(duì)車輛的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)感應(yīng)到輪胎與地面失去附著力,車輛存在側(cè)滑危險(xiǎn)時(shí),電子穩(wěn)定控制程序會(huì)快速而有選擇地對(duì)需要制動(dòng)的車輪實(shí)施獨(dú)立操作或降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出,以使車輛行駛方向盡可能保持與駕駛員的預(yù)期相一致,從而提升車輛在各種工況下的方向穩(wěn)定性及可控性。

目前電控懸架,汽車的懸架系統(tǒng)一般是彈簧剛度和減振器阻尼特性不能改變的被動(dòng)懸架,它不能根據(jù)使用工況和路面輸入的變化進(jìn)行控制和調(diào)整,故難以滿足平順性和操縱穩(wěn)定性的更高要求5近年來,隨著電控和隨動(dòng)液壓技術(shù)的發(fā)展,彈簧剛度和減振器阻尼特性參數(shù)可調(diào)的電控主動(dòng)和半主動(dòng)懸架,在汽車上逐步得到應(yīng)用和發(fā)展。

3.整車控制技術(shù)

整車控制技術(shù)包括車身電子控制、駕駛電子控制等系統(tǒng)。汽車車身電子控制技術(shù)所涉及的內(nèi)容很多,主要包括對(duì)汽車照明燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)燈的電子控制、對(duì)電動(dòng)座椅、電動(dòng)門窗、電動(dòng)門鎖、自動(dòng)雨刮等的電子控制以及多媒體系統(tǒng)等。目的是保證視野性、方便性、舒適性、娛樂性、通信功能等。目前車身電控技術(shù)呈現(xiàn)如下的發(fā)展趨勢(shì):進(jìn)一步滿足用戶個(gè)性化的需求;先進(jìn)的駕駛和乘坐信息系統(tǒng),如車輛遙控檢測(cè)、智能型防盜、乘座適應(yīng)性控制、42V電子系統(tǒng)、環(huán)保設(shè)計(jì)系統(tǒng)等等。

傳統(tǒng)的機(jī)械和液力駕駛控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的原因(間隙、運(yùn)動(dòng)慣量等),從控制指令發(fā)出到指令執(zhí)行會(huì)有一定的延遲,這在極限情況下是不能允許的。電控駕駛控制系統(tǒng)是沒有機(jī)械和液力后備系統(tǒng)的,電控駕駛控制系統(tǒng)主要由三部分組成:控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)駕駛員的意圖和車輛行駛狀況,對(duì)執(zhí)行器給出執(zhí)行的設(shè)定值。執(zhí)行系統(tǒng)的功能是在控制系統(tǒng)的控制下,完成具體的執(zhí)行動(dòng)作(轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等)。駕駛電子控制技術(shù)在現(xiàn)代汽車中,已大量使用,完全取代傳統(tǒng)的機(jī)械和液力駕駛控制系統(tǒng)是必然趨勢(shì)。

4.主被動(dòng)安全系統(tǒng)

汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性是衡量汽車性能的重要指標(biāo)。電子控制技術(shù)的引入為汽車的穩(wěn)定性和安全性提供了保障。

提高汽車的操縱穩(wěn)定性,過去一直局限于通過改進(jìn)輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動(dòng)系的性能來實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展,研發(fā)了各種顯著改善操縱穩(wěn)定性和安全性的電子控制系統(tǒng)如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Anti-LockBrakingSystem,簡(jiǎn)稱ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem,簡(jiǎn)稱TCS,也稱ASR)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS)、車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)(VehicleDynamicControl,簡(jiǎn)稱VDC,也稱VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基礎(chǔ)上,增加轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫擺運(yùn)動(dòng)的角速度傳感器,通過ECU控制各個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力,確保汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,防止轉(zhuǎn)向時(shí)車輛被推離彎道或從彎道甩出。

輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)(TirePressureM0nit0ringSystem,簡(jiǎn)稱TPMS)是在每一個(gè)輪眙上安裝高靈敏度的傳感器,在行車狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)視輪胎的各種數(shù)據(jù),通過無線方式發(fā)射到接收器,并在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù),任何原因(如鐵針扎入輪胎、氣門芯漏氣)等導(dǎo)致的輪胎漏氣、溫度升高,系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)報(bào)警,從而確保行駛中的安全,延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。

為了保證行車安全,安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)是必不可少的。安全氣囊的合理觸發(fā)以及座椅安全帶的及時(shí)束緊,需要安全系統(tǒng)對(duì)行駛狀況的及時(shí)監(jiān)測(cè)和判斷。安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)將采用越來越多的先進(jìn)電子傳感器、控制芯片以及電子控制裝置。

二、電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的發(fā)展趨勢(shì)

隨著高性能傳感器、微處理器的研制成功以及網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)的完善,汽車電子技術(shù)將向集中綜合控制和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.集中綜合控制

目前汽車電子技術(shù)向集中綜合控制方向發(fā)展。例如,將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制;通過中央底盤控制器,將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過總線進(jìn)行連接。控制器通過復(fù)雜的控制運(yùn)算,對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào),將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)還將發(fā)生重大的變化,汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動(dòng)化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)“線操控”。用導(dǎo)線代替原來的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu),例如“導(dǎo)線制動(dòng)”、“導(dǎo)線轉(zhuǎn)向”、“電子油門”等。

隨著汽車電子裝置越來越多,消耗的電能正在大幅度地增加。現(xiàn)有的12伏動(dòng)力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要,汽車12伏供電系統(tǒng)需向42伏轉(zhuǎn)化。今后將采用集成起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)42伏供電系統(tǒng),發(fā)電機(jī)最大輸出功率將會(huì)由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發(fā)電效率將會(huì)達(dá)到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,將會(huì)使汽車電器零部件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變革,機(jī)械式的繼電器、熔絲式保護(hù)電路將被淘汰。

2.網(wǎng)絡(luò)化

汽車上的電子電器裝置數(shù)量急劇增多,為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)十分重要。集中綜合控制要求有一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng),車用計(jì)算機(jī)的容量要求更大,計(jì)算速度要求更高。采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì),以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題。通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò),通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外,還可以為其他控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于使用了網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化了布線,減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量,使裝配工作更為簡(jiǎn)化,同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。通過數(shù)據(jù)總線可以訪問任何一個(gè)電子控制裝置,讀取故障碼對(duì)其進(jìn)行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡(jiǎn)單。

三、結(jié)束語(yǔ)

汽車電子技術(shù)的應(yīng)用將使汽車更加智能化和舒適。智能汽車裝備有多種傳感器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設(shè)施和周邊環(huán)境的信息,判斷乘員是否處于最佳狀態(tài),車輛和人是否會(huì)發(fā)生危險(xiǎn),并及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施。今天,社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,汽車已不僅僅是一種代步工具,人們已可以在汽車上收聽廣播,打電話,上互聯(lián)網(wǎng),處理工作。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步,具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語(yǔ)言識(shí)別、圖像顯示和娛樂等功能的車載計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)的開發(fā),汽車也將步入多媒體時(shí)代。可以預(yù)見到的將來,汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng),駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等。

[參考文獻(xiàn)]

[1]魏萬(wàn)云:《淺談當(dāng)代電子技術(shù)的發(fā)展》,《中國(guó)科技信息》2005年第5期。

[2]張凡、殷承良:《現(xiàn)代汽車電子技術(shù)及奠在儀表中的應(yīng)用》,《客車技術(shù)與研究》2006年。

[3]劉艷梅:《電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車上的發(fā)展與應(yīng)用》,《中國(guó)科技信息》2006年第1期。

[4]陶琦:《國(guó)際汽車電子技術(shù)縱覽》,《電子技術(shù)與應(yīng)用》2005年第5期。

[5]李建:《汽車電子技術(shù)的應(yīng)用狀況與發(fā)展趨勢(shì)》,《汽車運(yùn)用》2006年第9期。