关于汽车电子技术的应用与发展趋势浅析

　　1汽车电子技术概述
　　随着汽车工业与电子工业的不断发展，电子技术在现代汽车上应用越来越广泛，汽车上原有的机械控制装置逐渐被电子控制装置所取代，使汽车的性能、技术水平不断趋于完善。纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就，从最初的自动驾驶仪的构想到现在的智能运输系统的发展研究，几乎无一例外的都是依赖现代电子技术的不断完善和进步，采用现代电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。从20世纪80年代以来，汽车工业的长足进步，也是以现代电子技术为动力而实现的。
　　汽车电子技术就是把汽车技术与电子技术相结合，汽车电子化是汽车技术发展进程中的一次重要革命，汽车电子化的程度被看做是衡量现代汽车水平的重要标志。汽车电子技术的发展可分为以下四个阶段：
　　第一阶段，从20世纪50年代初到70年代初，主要是开发由分立元件和集成电路组成的汽车电子产品，应用电子装置代替传统的机械部件，如集成电路调节器，电子点火器等。
　　第二阶段，从70年代中期到80年代中期，主要是发展专用的独立系统，电子装置被应用在某些机械装置所无法解决的复杂控制功能方面，如电子控制汽油喷射系统，制动防抱死系统等。
　　第三阶段，从80年代中期到90年代中期，主要是开发可完成各种功能的综合系统及各种汽车整体系统的微机控制，如集发动机控制与自动变速器控制为一体的动力传动系统控制，制动防抱死与防滑转控制系统等。
　　第四阶段，从90年代中期开始，主要是研究发展汽车的智能控制技术与网络控制技术，更好地实现控制的实时性、可靠性以及各控制系统之间的资源共享和协调控制。
　　2汽车电子技术的应用
　　据统计，从200年 2007年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由1%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。
　　按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：
　　一是汽车电子控制装置，二是车载汽车电子装置。
　　2.1汽车电子控制装置
　　汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓机电结合的汽车电子装置。
　　2.1.1电子控制燃油喷射系统(EFI)
　　在电子控制燃油喷射装置系统中，空气流量计或进气压力传感器检测进气量、曲轴位置传感器检测曲轴转速和转角，并转变为电信号输入到电子控制燃油喷射装置的电控单元，电控单元根据进气量信号和转速信号计算基本喷油量，再根据冷却液温度传感器、进气温度传感器以及氧传感器信号对基本喷油量进行修正并确定实际喷油量。此外，电控单元还能根据节气门位置传感器信号在发动机的不同工况下(如发动机怠速、部分负荷、大负荷等)，按照不同的控制模式来控制喷油量。这样就能够使发动机始终工作在最佳状态，并最大限度地节约燃油和提高发动机的综合性能。因此，电子控制燃油喷射系统在现代汽车上得到了广泛应用。
　　2.1.2电子点火系统
　　该系统由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。电控单元根据曲轴位置传感器采集的发动机转速信号和凸轮轴位置传感器采集的活塞上止点信号确定基本点火时刻，根据冷却液温度传感器采集的冷却液温度信号和进气温度传感器采集的进气温度信号来调整点火时刻，根据爆震传感器采集的爆震信号来修正点火时刻，从而使发动机始终处于最佳点火时刻状态，节约燃料，减少空气污染，提高了其动力性和经济性。
　　2.1.3电控自动变速器(ECAT)
　　电控自动变速器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。电控自动变速器的加速性能好、灵敏度高，能准确地反映行驶负荷和道路条件。
　　2.1.4防抱死制动系统(ABS)
　　在汽车制动过程中，该系统能自动调节车轮的制动力，保证车轮与地面达到最佳滑动率，从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到峰值的纵向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，提高了汽车的操纵稳定性和安全性，缩短了制动距离。驱动防滑系统和牵引力控制系统是防抱死制动系统的完善和补充，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。
　　2.1.5安全气囊系统(SRS)
　　当汽车发生碰撞时，安装在汽车上的碰撞传感器会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入到安全气囊系统的电控单元，以判断是否发生碰撞。如果检测到汽车发生碰撞，电控单元会发出指令将气囊组件中的点火器电路接通，并引爆点火剂使之爆炸，点火剂引爆时迅速产生大量热量，使充气剂受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖并鼓向驾驶员或乘员，在人体和车内构件之间铺垫一个气垫，达到保护人体的目的。
　　当然，汽车电子控制装置还有很多，比如空燃比反馈控制系统、怠速控制系统、故障诊断系统、电子控制动力转向控制系统、电子控制悬架系统、安全带张紧控制系统、车辆保安系统、中央门锁控制系统等。
　　2.2车载汽车电子装置
　　车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
　　2.2.1汽车导航系统
　　汽车导航系统是指车辆道路交通信息通讯系统，包括微机及显示屏、同步卫星定位系统、雷达等。它在微机内存储有大量的与道路相关的系统资料，用安装在道路上的雷达测定车辆间距及数量等交通信息，传输到电脑控制中心并发射到通讯卫星上，卫星把交通信号发回汽车接收器，驾驶员便可从车内显示屏上掌握交通信息。当你把行程的起点、路线及目的地输入电脑后，电脑即可为你筹划最佳路线并提供详细资料，实现导航功能，甚至实现自动导航功能(自动加速或减速、自动变道或超车，遇到紧急情况，自动制动防撞)。该通讯系统在汽车发生故障时，还可作为维修服务系统和安全预警系统，因为这一切都可通过通讯卫星及地面服务中心实现。
　　2.2.2控制器局域网络通信系统
　　控制器局域网络通信系统是分布在汽车上的多个控制器即电控单元在物理上相互连接，并协议相互进行通信，以共享硬件、软件和信息等资源为目的的控制器系统。
　　3汽车电子技术的发展趋势
　　目前，随着人们对汽车的安全、环保、舒适、娱乐等要求的不断提高，汽车电子技术在功能多样化、系统集成化、体积微型化、系统网络化等方面不断取得新的突破。如发动机电子控制系统由20多个子系统组成，体现了功能多样化;如ABS/ARS一体化、ABS/ASR/VDC集成化系统，体现了系统集成化，在硬件上共用传感器、控制元件、线路，减少了元器件数量和连接点数目、提高了可靠性，在软件上实现了信息融合、集中控制，提高了控制的可靠性和实时性;电子元器件的多功能、微型化、智能化带来了汽车电子控制系统的微型化;汽车上已经开始越来越多地使用CAN、LIN等总线技术，进入了系统网络化时代。未来汽车电子技术将在以下方面取得突破：
　　3.1传感器技术
　　车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关键技术之一，随着汽车电子化发展，自动化程度越高，对传感器的依赖程度也就越大。随着传感器多样化和使用数量的增加，使得传感器朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。这些将使未来的智能化集成传感器不仅能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作放大等处理;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;另外，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。
　　3.2微处理器技术
　　微机是整个系统的核心，负责指挥其他设备工作。随着汽车电子控制日趋集中化，ECU需要处理的信息量不断增加，因此1位和32位ECU将成为未来汽车用ECU的首选，预计在今后几年内需求量将增加50%以上，逐步成为车用ECU的主流。开发出具有多路同步实时控制、自带A/D与D/A、自我诊断、高输入/输出等功能的汽车专用ECU系统也具有很高的现实意义。
　　3.3新型42V供电电源
　　随着汽车电子装置越来越多，消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12V动力电源，已满足不了汽车上所有电气系统的需要。今后将采用集成起动机--发电机42V供电系统，发电机最大输出功率将会由目前的1kW提高到8kW左右，发电效率将会达到80%以上。汽车电压升级，除了能减少线束截面积和电机体积外，还可终结目前汽车上使用的机械式继电器，进入固体开关模式，采用电子模块代替目前的分立元件。
　　3.4车载网络技术
　　随着汽车上电子电器装置数量的急剧增多，汽车电子技术的功能日益强大、系统日益复杂化，为了进一步提高行驶的经济性，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了减少连接导线的数量和重量，网络、总线技术在此期间有了很大的发展。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络，通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外，还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计，简化了布线，减少了电气节点的数量和导线的用量，使装配工作更为简化，同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置，读取故障码对其进行故障诊断，使整车维修工作变得更为简单。
　　4结束语
　　随着电子技术的迅速发展，电子技术和汽车工业达到了空前的紧密结合，汽车电子控制趋于集中化、智能化。电子技术的应用对于改进汽车性能、提高行驶安全、降低污染、节约能源有着非常重要的作用，未来汽车性能的提高和品种的创新很大程度上取决于电子技术的应用程度。因此，汽车电子技术是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施，增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。