14/14汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。可以說，今天的汽車已經(jīng)進(jìn)入了電腦控制的時代。

電子技術(shù)在汽車上最初的應(yīng)用始于50年代人們開始在汽車上安裝的電子管收音機(jī)，60年代初，汽車上應(yīng)用了硅整流交流發(fā)電機(jī)和晶體管調(diào)節(jié)器，到60年代中期，汽車上開始采用晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置。但更多地應(yīng)用電子技術(shù)則是在70年代以后為解決汽車安全、污染和節(jié)油三大問題而出現(xiàn)的。70年代中期，微機(jī)在汽車上得以應(yīng)用，給汽車工業(yè)帶來了劃時代的變革。國外專家預(yù)測汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的15％以上；汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。

一、現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用狀況概覽

電子技術(shù)在發(fā)動機(jī)部分的應(yīng)用：

電子控制噴油裝置

在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動地保證發(fā)動機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動機(jī)最佳工況時的供油控制規(guī)律，事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲器中，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算，然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷，再調(diào)整供油量，這樣就能夠使發(fā)動機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動機(jī)的綜合性能得到提高。

電子點(diǎn)火裝置

它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料、減少空氣污染。此外，新型發(fā)動機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15％以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。

除此之外,在發(fā)動機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有:廢氣再循環(huán)、怠速控制、電動油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動機(jī)排量、節(jié)氣門正時、二次空氣噴射、發(fā)動機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)及系統(tǒng)自我診斷功能等，它們在不同的車型上都或多或少地被應(yīng)用。

電子技術(shù)在底盤部分的應(yīng)用：

電控自動變速器

ECAT可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)過計算機(jī)的計算、判斷后自動地改變變速桿的位置，從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，即可得到最佳擋位和最佳換擋時間。它的優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映行駛負(fù)荷和道路條件等。貨車傳動系的電子控制裝置，能自動適應(yīng)瞬時工況變化，保持發(fā)動機(jī)以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動換擋裝置是利用電子裝置取代機(jī)械換擋桿及其與變速機(jī)構(gòu)間的連接，并通過電磁閥及氣動伺服閥汽缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。

防抱死制動系統(tǒng)

該系統(tǒng)是一種開發(fā)時間最長、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它通過控制防止汽車制動時車輪的抱死來保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動率，從而使汽車在各種路面上制動時，車輪與地面都能達(dá)到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動時不發(fā)生抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全的工況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動距離。驅(qū)動防滑系統(tǒng)也叫做牽引力控制系統(tǒng)，是ABS的完善和補(bǔ)充，它可以防止起動和加速時的驅(qū)動輪打滑，既有助于提高汽車加速時的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。

電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)

電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是用一部直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸，用蓄電池和電動機(jī)提供動力。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn)，且不會發(fā)生漏油等問題。目前應(yīng)用的有電子控制前輪、后輪及前后四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。使用電控轉(zhuǎn)向系可以獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向回正特性，提高汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性，可以提高汽車低速時的機(jī)動性以及高速行駛時的穩(wěn)定性。

常速巡行自動控制系統(tǒng)

當(dāng)汽車以高速長途行駛時，可用事先預(yù)定的車速行駛。裝用常速巡行自動控制系統(tǒng)后，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動調(diào)整節(jié)氣門開度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門以調(diào)整車速。若遇爬坡，車速有下降趨勢，微機(jī)控制系統(tǒng)則自動加大節(jié)氣門開度；在下坡時，又自動關(guān)小節(jié)氣門開度，以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)功率達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)駕駛員換低速擋或制動時，這種控制系統(tǒng)則會自動斷開。

電子技術(shù)在行駛安全方面的應(yīng)用：

安全氣囊系統(tǒng)

如果說ABS是汽車最重要的主動安全性部件，那末安全氣囊就是最重要的被動安全性部件。安全氣囊系統(tǒng)由觸發(fā)裝置、氣體發(fā)生器和氣囊三部分所組成，觸發(fā)裝置包括傳感器、電子控制裝置、儲備電源和監(jiān)控裝置。電子控制系統(tǒng)接受加速度傳感器發(fā)來的信號，并進(jìn)行分析，以制定是否發(fā)生碰撞事故，然后，對氣體發(fā)生器發(fā)出指令，由電流點(diǎn)燃?xì)饽抑械摹八幬铩辈⒋得洑饽?，整個操作時間約需秒。觸發(fā)裝置中的監(jiān)控裝置可連續(xù)自監(jiān)控，確保整個氣囊系統(tǒng)在任何時候都處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。

行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

這是一種新型的主動行駛安全性系統(tǒng)，用以取代現(xiàn)在汽車裝用的ABS和ABS／ASR。行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)在于：它不僅保持并改進(jìn)了ABS和ABS／ASR的基本作用，即在制動和驅(qū)動加速過程中調(diào)節(jié)縱向力，而且還可以進(jìn)行橫向動力學(xué)的調(diào)節(jié)，從而在汽車的所有行駛工況下，都可避免故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn)汽車的安全操縱。

防撞系統(tǒng)

在汽車行駛的過程中，當(dāng)兩車間的距離減小到一定程度時，該系統(tǒng)會自動報警，若汽車?yán)^續(xù)行駛，則會在即將相撞的瞬間，自動控制汽車的制動系統(tǒng)將車輛停止。在某些車輛上，還會自動顯示車后障礙物的距離，從而有效地防止倒車時發(fā)生碰撞事故。

安全帶控制

該裝置在汽車發(fā)生任何碰撞的情況下，可以瞬間束緊安全帶。在現(xiàn)代的智能汽車上，當(dāng)ECU確認(rèn)駕駛員和乘客將安全帶正確使用時，發(fā)動機(jī)才能被起動。

照明控制

該系統(tǒng)可以在汽車前照燈照明的范圍內(nèi)，隨著方向盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并能夠在汽車會車時自動啟閉和防眩。

除此之外，像自動門窗裝置、車門自動閉鎖裝置、防盜裝置、車鑰匙忘拔報警裝置、語音開門裝置等各種各樣的安全裝置也在現(xiàn)代汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。

與汽車乘坐舒適性有關(guān)的實(shí)用電子技術(shù)：

全自動空調(diào)系統(tǒng)

利用電子控制自動空氣調(diào)節(jié)裝置可對車廂內(nèi)的溫度預(yù)選、左右側(cè)的不同溫度、局部溫度、廂內(nèi)氣流控制等作自動調(diào)節(jié)，從而大大提高乘員的舒適性。

自動座椅

該裝置是人體工程技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它能夠使座椅適應(yīng)乘客的不同體型，以滿足乘客乘坐的舒適性。

車用信息系統(tǒng)中的電子新技術(shù)：

隨著汽車電子化的發(fā)展，車輛行駛所需的信息量越來越大，需要采集的信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了最初的諸如車速、里程、水溫、油壓、氣壓等最基本的項目范圍，而逐漸向全面反映車輛工況和行駛動態(tài)等功能發(fā)展，因此車輛的信息系統(tǒng)也日漸成為電子技術(shù)應(yīng)用最密集的領(lǐng)域。它不僅涵蓋了車輛基本操縱功能，而且逐漸延伸到車輛安全性、人車智能交流及人車與外界環(huán)境信息交流等方面。而現(xiàn)在汽車領(lǐng)域電子技術(shù)應(yīng)用的最新成果和技術(shù)也是最多地應(yīng)用于車輛的各系統(tǒng)的電子控制和信息的處理方面。

車用導(dǎo)航系統(tǒng)

電子控制的高能導(dǎo)航系統(tǒng)，可以根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路，并采用衛(wèi)星導(dǎo)航?，F(xiàn)在汽車導(dǎo)航圖示儀已逐步演變成一個集安全、娛樂、導(dǎo)航為一體的綜合系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括車載計算機(jī)、GPS接收機(jī)和豎立在汽車儀表板上的一個小屏幕顯示器。當(dāng)駕駛員把目的地輸入計算機(jī)，在顯示器屏幕上就會顯示出從內(nèi)存公路信息中篩選出的最佳行車路線。行駛過程中，計算機(jī)不斷發(fā)出指令，指導(dǎo)駕駛員正確駕駛，并通過衛(wèi)星接收機(jī)，從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，并不斷地修正路線，直至將汽車導(dǎo)引至距目的地最近的停車場。

由于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)使用了詳盡記錄城市和公路網(wǎng)以及周邊情況的CD-ROM光盤數(shù)字地圖，所以能夠?yàn)轳{駛員隨機(jī)應(yīng)變地挑選最快、最經(jīng)濟(jì)的道路。如：日本富士通公司1996年在美國市場推出的VAAN系統(tǒng)就是使用話音識別技術(shù)的汽車導(dǎo)航圖示系統(tǒng)。該VAAN系統(tǒng)帶有ECD-416汽車CD機(jī)，采用該公司的ESN安全技術(shù)?，F(xiàn)已能存6000條話音指令，雖還不夠，但卻相當(dāng)大地保證了安全，若存幾萬個指令，會更方便、安全。另外，臺灣有Honngi有限公司生產(chǎn)的汽車導(dǎo)航圖示儀采用GPS數(shù)字移動地圖，具有LCD可視導(dǎo)航顯示，為確保安全，系統(tǒng)用話音提供所在位置。還有日本夏普公司研制的英寸寬屏液晶汽車6E-DW5型汽車導(dǎo)航圖示系統(tǒng)，不作導(dǎo)航時，可“雙視窗”收看電視節(jié)目，用CD、CD-ROM收聽音樂，內(nèi)容可由PLL合成器高速搜索，畫面的亮暗運(yùn)用模糊技術(shù)自行調(diào)整，還可接收兩國語言播放的節(jié)目。目前法國的湯姆遜、德國的西門子、美國的摩托羅拉、荷蘭的飛利浦等電子設(shè)備公司也在努力把他們生產(chǎn)的半導(dǎo)體芯片裝入汽車，用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。在日本，汽車導(dǎo)航圖儀已逐步成為廣受歡迎的熱點(diǎn)產(chǎn)品。GPS、ATIS、VICS的綜合運(yùn)用將促使汽車導(dǎo)航的發(fā)展走向更精確化、更方便化。

汽車信息顯示與報警

微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來了革命性的變化，由從前單一的儀器發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測量都檢測出來，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運(yùn)算、判斷、預(yù)測和引導(dǎo)等功能，如可監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測量的高低限量進(jìn)行報警。

通訊系統(tǒng)

電子技術(shù)在汽車通訊領(lǐng)域的應(yīng)用最多的是車載電話，隨著目前電子技術(shù)應(yīng)用水平的提高，除了可以實(shí)現(xiàn)車與路之間、車與車之間、車與其它交通工具之間的通訊外，還可以通過衛(wèi)星與國際電話網(wǎng)及國際互聯(lián)網(wǎng)相連接。微軟公司正在研制一種安裝在汽車內(nèi)的微型電腦，它可取代目前汽車內(nèi)的音響裝置，使人在汽車內(nèi)既可欣賞音樂，還能滿足視覺享受及與Internet聯(lián)網(wǎng)。這種微型電腦，是利用新的“WindowsCE”軟件操作的，使正在旅途中的人既能啟動電子信箱，收發(fā)電子郵件和傳真，也能啟動CD-ROM，還能借助工具駕駛汽車，甚至可以將移動電話放在特定位置后，不需用手握住移動電話就可與對方自由地進(jìn)行交談。新的電腦系統(tǒng)還具有語音合成的功能，能將在汽車行駛過程中收到的信息用聲音告知司機(jī)，還能為司機(jī)讀出電子郵件和電傳內(nèi)容。

二、汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

90年代，汽車電子技術(shù)進(jìn)入了其發(fā)展的第三個階段，這是對汽車工業(yè)的發(fā)展最有價值、最有貢獻(xiàn)的階段，也將是優(yōu)化人-汽車-環(huán)境的整體關(guān)系最為重要的階段。超微型磁體、超高效電機(jī)以及集成電路的微型化，為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ)。同時，智能化集成傳感器和智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)將付諸實(shí)用，數(shù)字式信號處理方式將應(yīng)用于聲音識別、安全碰撞、適時診斷、導(dǎo)航系統(tǒng)等。

1．傳感器技術(shù)

由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。未來的智能化集成傳感器，不僅要能提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作放大和處理。同時，它還能自動進(jìn)行時漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。

２．微處理機(jī)技術(shù)

自從1976年美國通用汽車公司成功地把微處理機(jī)應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)后，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增：1985年為200萬只，1989年為6000萬只，1993年則達(dá)到了2億只。微處理機(jī)已廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)保、發(fā)動機(jī)、傳動系、速度控制和故障診斷中。目前，美國汽車用微處理機(jī)8位的占多數(shù)，約占總量的65％。16位和32位微處理機(jī)正在迅速地擴(kuò)大市場；近年來，16位的用量增加約50％，而8位的只增加11％。

３．執(zhí)行機(jī)構(gòu)和配用系統(tǒng)

它包括目前使用的微型電動機(jī)、電磁閥等。此外，還要求有新的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電控可變閥定時系統(tǒng)。智能動力裝置通過對電子控制裝置用動力裝置的連續(xù)改進(jìn)，使其具有載荷自動轉(zhuǎn)換功能，并使其功率消耗降到1Ｗ以下。為進(jìn)一步滿足電子控制裝置的要求，應(yīng)使之采用數(shù)字式通／斷控制，并帶有超載保護(hù)裝置。

４．軟件新技術(shù)應(yīng)用

隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也將會增加，并可能要求進(jìn)一步計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種軟件，并開發(fā)出通用的高水平語言，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件。軟件總數(shù)的增加及其功能的提高，將能夠使計算機(jī)能完成越來越復(fù)雜的任務(wù)。

5．多通道傳輸技術(shù)

80年代末，美國3大公司聯(lián)合提出使用多通道技術(shù)的實(shí)施方案。自此，在汽車工業(yè)中多通道傳輸技術(shù)由試驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用階段。采用這種技術(shù)后，使各個數(shù)據(jù)線成為一個網(wǎng)絡(luò)，以便分享汽車中心計算機(jī)的信息。微處理機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接收其它單元的信號。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要有一個新式接口，以便與多通道傳輸系統(tǒng)相聯(lián)系。

６．集成化制造技術(shù)

汽車電子技術(shù)的一個發(fā)展趨向是功能集成化，從而實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。如傳感器系統(tǒng)的集成化可減少布線，簡化控制系統(tǒng)，并可使傳感器系統(tǒng)的尺寸減小60％～80％。

７．?dāng)?shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用

汽車電子技術(shù)的進(jìn)步，已使各系統(tǒng)控制走向集中，形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外，甚至包括多達(dá)23個微處理器以及大量傳感器和執(zhí)行部件，組成一個龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)，車用計算機(jī)的容量要求已與現(xiàn)代PC機(jī)不相上下，計算速度則要求更高。由于汽車用計算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，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。隨著光導(dǎo)纖維的成本不斷降低，它的應(yīng)用也將降低汽車各有關(guān)方面的成本。

8．汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)

隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。為了進(jìn)一步提高行駛的經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性及減小污染，各微處理機(jī)之間必須密切合作，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很