“汽车电子包含那些技术 汽车电子技术快速发展的目的”

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从发动机系统、底盘系统、车身、电动汽车、智能汽车和车辆控制系统等方面介绍和总结了现代汽车电子技术的现状和迅速发展。

关键词:电子控制； tpms； its； 电传操纵

介绍了近年来汽车电子技术的高速发展极大地提高了汽车的各项性能。 专家预测，未来5年，汽车电子设备的价格将占汽车总价格的25%以上。 汽车从纯机械产品迅速发展成先进的机电一体化产品。

21世纪汽车的三大任务是安全、节能、环保。 环保节能主要体现在发动机和传动系统的电控，以及以燃料电池、can通信、x-by-wire为代表的电动汽车和整车控制技术，行驶安全是abs、tcs、vdc、4ws、tpms等核心电控技术的飞速发展 此外，还有为提高驾驶舒适度而开发的电控悬挂技术，以及为提高车辆智能而开发的自动防撞系统和汽车导航系统等电控技术。

现代汽车电子技术的迅速发展，可以分为发动机电控、底盘电控、车身电控、电动汽车技术、智能车辆和智能交通( its )技术、车辆控制技术6大类。

目前，汽油机电控技术日益完善，但国内外柴油机电控技术发展迅速，新技术层出不穷。 近年来，高压直喷系统和高压共轨喷射系统的迅速发展，大大提高了柴油机的油耗和排放。 排气再循环( egr )技术、氧化催化剂、微粒捕集器改善了柴油机的各种排放。

发动机管理系统全面控制燃油喷射和进气过程，使发动机保持良好的动力性能，实现最佳的油耗和排放，降低噪声和振动。 发动机管理系统的核心技术是单片机( mcu )，为汽车动力传动系统从机械系统向电子系统的转换提供了更强的计算和解决能力。 近年来，由于单片机功能的增强，智能传感器和智能电源集成电路的出现，电控单元( ecu )的硬件电路设计变得非常简单，更可靠。 随着半导体制造技术的进步，燃料喷射系统采用的主要传感器如进气歧管压力传感器、曲轴转速传感器和曲轴位置传感器已经集成在一个硅片上，传感器的输出信号直接集成在单片上 另外，增加了过电压、电源反极性、抗干扰输出保护等功能。 智能功率集成电路将线性放大电路、数字电路和功率器件集成在一个硅芯片上，添加了特定的功能。 例如喷油器驱动电路是四通低端开关智能电源集成电路，分别可以驱动四个独立的喷油器，具有负载开路检测、电感性负载高压箝位、过热、过电压过电流断路保护和自恢复功能。 该装置的输入端可以直接与单片机引脚连接，业务状态诊断报告可以通过spi端口发送到单片机解决。 用新装置设计基板时，可省去传感器输入信号的烹饪电路、驱动功率管的前置放大电路、监控电路，使基板变得非常简单。

目前，单片机技术的快速发展趋势是低电压、低功耗、高速、高集成度。 据报道，2004年汽车电子领域的总市值( tam )将达到151亿美元。 其中32位单片机呼吁发动机管理系统迅速解决数据，8/16-

有了自动变速器，在驾驶中可以不踩离合器自动换档，发动机也不熄火，提高了驾驶的便利性。 20世纪80年代以来，随着电子技术的飞速发展，变速器的自动控制更加完整，可以在各种情况下实现发动机与变速器系统的优化匹配。 目前广泛采用的自动变速器有三种。

液压机械自动变速器( at )由液力变矩器、自动变速器、液压电控系统三部分组成。 其电液控制系统由传感器、电子控制单元、换挡电磁阀、液压调节电磁阀、油泵、换挡阀构成。 电控机械式自动变速器( amt ) :以前流传的离合器和手动变速器使用电控进行自动变速器，目前广泛应用于重型卡车。 电控机械式无级变速器( cvt )由半径可调的v型刚性带和带轮获得，广泛应用于2升以下的汽车。 无级变速器的主要优点是变速比的变化是无级的，可以在各种情况下选择最佳的变速比。 与at相比，动力性、经济性、排放性能提高5%左右。

电子控制悬挂系统

目前，汽车悬架系统通常是被动悬架，其弹簧刚度和减振器阻尼特性无法改变。 不能根据招聘条件和道路输入的变化进行控制和调整，难以满足汽车平顺性和操纵稳定性的更高要求。 近年来，随着电控和后续液压技术的迅速发展，具有可调弹簧刚度和阻尼特点的电控主动型和半主动悬架逐渐应用于汽车，并得到迅速发展。

主动悬架:通常通过传感器检测系统运动的状态信号，反馈给电控单元ecu，然后ecu向执行器的主发电机发出指令，形成闭环控制。 电液伺服缸一般用作主发电机，由外部油源提供动力。 力发生器产生的主动控制力作用于振动系统，自动改变阻尼器的弹簧刚度和阻力系数。 主动悬架不仅能控制振动，还能控制车辆的姿态和高度。 图1是表示主动悬架结构的图.

半主动悬架:实时闭环控制带可调减振器的半主动悬架主要由电磁阀控制，其控制方法与主动悬架相似。

提高汽车的操纵稳定性，过去是通过提高轮胎、悬架、转向装置和传动系统的性能实现的。 随着计算机、传感器、驱动器的迅速发展，各国开发了各种改善操纵稳定性和安全性的电控系统。 例如防抱死制动系统( anti-ABS )、牵引力控制系统(也称为tcs、asr )、四轮转向系统( 4ws )、车辆动力学控制系统(也称为vdc、也称为esp )、塔塔

其中，vdc是除了abs和tcs之外，还增加汽车转向行驶时的偏航运动的角速度传感器，ecu通过控制每个车轮的驱动力和制动力，确保汽车行驶的横向稳定性，防止转向时车辆被挤出弯道或被甩开 综合了abs和tcs的功能，防止因左右车轮制动力之差产生的横摆力矩而难以控制的侧滑现象。 由此，可以被动地改变汽车的性能，实现主动控制，使驾驶员能够顺利地通过常规操作方法难以驾驶的危险状况。

四轮转向系统( 4ws )是将后轮与前轮一起转向，是提高车辆反应性和稳定性的重要技术。 通过使后轮和前轮同相位转向，可以减小车辆转向时的旋转运动(偏航)，改善高速行驶的稳定性。 后轮和前轮反相位转向，可以改善车辆低速行驶的操纵性，提高快速转弯性。

轮胎压力检测系统( tpms )是在各轮胎上安装高灵敏度的传感器，在行驶中实时监视轮胎的各种数据，并通过无线方式发送到接收机，或者在显示器上显示各种数据，由于某种原因(例如，铁针为轮胎 因此，保证汽车在行驶中的安全，延长轮胎寿命，降低燃料消耗，是与abs、安全带、气囊等现有汽车安全装备真正不同的“主动”型安全保障产品。 目前，tpms主要分为- (简称间接式tpms )两大类，该系统通过汽车abs系统的轮速传感器比较车轮之间的转速差，从而达到监测轮胎压力的目的。 这种类型的系统的第一个缺点是，两个以上的轮胎，不能评价漏气的情况和速度超过100公里/小时的情况。 另一种是pressure-sensorbasedtpms ( PSB tpms，或直接式TPMS )，利用各轮胎搭载的压力传感器直接测量轮胎的气压，显示和监测各轮胎的气压，导致轮胎气压过低或泄漏。 一般认为，psbtpms在功能和性能上都优于wsbtpms。

在汽车车身的电子控制技术中，汽车的视野性、便利性、舒适性、娱乐性、通信功能等的复制品很多。

视界性是指驾驶员在驾驶中不改变操作姿势时注意道路和周围环境的可视范围。 视野控制技术是指汽车照明灯(包括前照灯、钥匙孔照明灯、门灯、荧光灯)和转向灯的电子控制、电动雨刷、洗涤器、除霜器等的电子控制。 便利性除了便于驾驶员、乘客进出车厢和装卸行李外，还包括控制汽车的电动门和窗户、电动门锁和点火钥匙、电动后视镜、电动车顶(天窗)等。 车身电控装置主要包括照明系统、自动座椅系统(内存座椅等)、自动空调制系统、自动雨刮和车窗系统、多媒体系统等。

目前车身电控技术呈现以下快速发展趋势:进一步满足客户个性化的诉求。 更强调乘坐舒适性、安全性、环境性的车辆远程检测、智能型汽车防盗、乘车适应性控制、42伏电子系统、环保设计系统等先进的驾驶和乘车新闻系统。

电动汽车

随着以前内燃机车传来的大范围普及，人们的生活越来越方便舒适，但也引起了一系列的能源和环境问题。 混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车作为应对环境和能源问题的实用方案，越来越受到世界各大汽车制造商的欢迎。 这与一直以来流传的汽车、纯电动汽车技术相比，有以下优点:1)效率高，2 )行驶距离长)环保。 4 )过载能力强5 )低噪音6 )设计方便灵活

随着toyotaprius在日本市场的出现和销售，混合动力电动汽车以其优越的性能、极高的燃油经济性和低排放性能引起了汽车界的高度重视。 在燃料电池电动汽车行业，从20世纪90年代初开始，戴姆勒-奔驰汽车企业推出了从necar1到necar4的一系列燃料电池电动汽车。 美国通用汽车公司2003年在国际巡回展北京站展示的基于燃料电池样机“氢三号”和“hy-bywire”技术的燃料电池概念车，已经具备了优异的动力性和燃油经济性性能。

智能车是指在智能交通系统中行驶的车辆。 智能交通系统( its )是指将先进的电子技术、计算机技术、通信技术、传感技术、运筹学等比较有效的综合应用于“道路-车辆-行人”系统中， 具有车速自动控制、自主道路搜索、自动导航、自主防撞、自动电子收款、无人驾驶等功能。 智能车是今后国内外汽车迅速发展的热点行业是未来汽车迅速发展的必由之路 智能交通系统主要包括以下复印件。

自动防撞系统:利用安装在车辆上的传感器和计算机控制器，实时准确评估碰撞可能性，随时提醒驾驶员观察，必要时采取紧急措施避免或减少碰撞危险。 交通管理系统:为防止交通事故造成二次损失，及早发现交通事故并实施相应交通管制的，通过车载机或其他新闻提供装置向驾驶员提供交通管制新闻。 电子收款系统:处理收款站拥堵问题，为司机提供越来越多的便利，减少管理费用，实施收款道路收款站不停车的自动收款。 救援系统:驾驶员需要应急服务时(不舒服、发生交通事故时)，启用车载设备呼叫救援中心，为驾驶员提供救援服务的车载定位导航系统:经由路线的拥堵新闻、所需时间、交通管制新闻、停车场的 车辆定位和导航系统是its环境下驾驶员新闻辅助系统的核心设备。 其主要功能包括查询、道路检索、导航、车辆新闻服务、车载娱乐的提供等。

有线通信

控制器局域网( can )是控制器的本地互联网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。 最初，can总线被设计为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电控装置ecu之间交换新闻，形成了汽车电控互联网。 例如，在发动机管理系统、变速器控制器、仪表装备、电子主干系统中，都内置有can控制装置。 can总线是多主方式的串行通信总线，基本的设计规格要求高比特率、高抗干扰性，能够检测出发生的错误。 即使信号传输距离达到10km，can总线也能提供最大5kbps的数据传输速度。 由于can串行通信总线具有这些特点，在汽车、制造业、航空空工业中自然得到广泛应用。 作为一种技术先进、可靠、功能完整、价格合理的远程互联网通信控制方法，can总线广泛应用于工业自动化控制系统。 从高速互联网到低价格的多路布线都可以采用can总线。 在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安全监控等行业，can总线具有非凡的优势。

局域网( Lin )是一种实现汽车内分布式电子系统控制的低价串行通信互联网。 lin的目标是为现有的汽车互联网(如can总线)提供辅助功能。 因此，lin总线是辅助的串行通信总线互联网。 在智能传感器与制动装置之间的通信等不需要can总线的带宽和多功能的情况下，采用lin总线可以大幅节约成本。 除了基本协议和物理层外，lin技术规范还定义了开发工具和应用程序接口。 lin通信基于sci(uart )数据模式，使用单主站/多从站模式，采用1条12v信号总线和无固定时间基准的节点同步时钟脉冲线。

x-by-wire也称为anything-by-wire，全名是“与机械和流体备份系统没有安全关联的容错系统”。 “x”表示转向装置、制动器等安全相关的操作。 “by-wire”表示x-by-wire是电子系统。 在x-by-wire系统中，所有组件的控制和通信都是以电子方式实现的。 虽然x-by-wire系统中没有机械和流体备份系统，但以往流传的机械和流体系统由于结构上的原因(间隙、惯性力矩等)，从发出控制指令到执行指令有一些延迟，在极限上 x-by-wire系统使用电力进行控制后，延迟大幅减少，在危险情况下的紧急解决中获得了宝贵的时间。

x-by-wire系统由控制系统、执行系统和通信系统三部分组成。 控制系统的功能是根据驾驶员的意图和车辆的行驶状况，向驱动器提供要执行的设定值。 执行系统的功能是在控制系统的控制下，完成具体的执行动作(转向、制动器等)。 通信系统的功能是实现控制系统和执行系统内部以及它们之间的新闻发布

目前，普通企业在自动机上采用的是steer-by-wire和brake-by-wire 预计欧洲生产的40%的汽车将使用所有的x-by-wire技术。 随着x-by-wire的迅速发展，蓝光、可信线、按级线、按级线等蓝光系统成为x-by-wire系统

结语电子技术已经广泛应用于汽车各行业，大大改善了汽车的综合性能，使汽车在安全、节能、环保、舒适等各方面取得了长足的进步。 目前，汽车电控技术快速发展的最新动向是，智能控制方法的引入(自适应控制、模糊控制、神经互联网控制、鲁棒控制、最优控制等)——控制系统开发方法的改革创新(车载can互联网的使用、现代开发工具DSS ) x-by-wire控制方法开发等)控制系统的单元技术的迅速发展(半导体、多路通信fdi和故障诊断支持、ecu软件开发系统等)。 结果形成了汽车电子技术中新闻解决部分集中化、解决部分分散化(危险分散、功能分散)等层次控制思想的快速发展趋势。

1 .清华大学汽车学系，《汽车电子光盘》. 2001

2 .舒华，姚国平，《汽车电控技术》，人民交通出版社，2002年

3 .吴诰，《汽车电控技术与车内局域网》，电子工业出版社，2003年