电子产品世界 » 论坛首页 » 综合技术 » [转帖]汽车电子技术应用与发展趋势


共8条 1/1 1 跳转至

[转帖]汽车电子技术应用与发展趋势

菜鸟
2006-12-09 02:57:00    评分
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”。
  一、现代汽车电子技术应用状况
  在发动机上的应用:
  1.电子控制喷油装置
  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。
  2.电子点火装置(ESA)
  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。
  电子技术在底盘上的应用:
  1.电控自动变速器(ECAT)
  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。
  2.防抱死制动系统(ABS)
  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。
  3.电子转向助力系统
  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。
  4.适时调节的自适应悬挂系统
  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。
  5.常速巡行自动控制系统(CCS)
  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。



关键词: 转帖     汽车电子     技术应用     发展     趋势     汽车     电子         

菜鸟
2006-12-09 02:57:00    评分
2楼
二、汽车电子技术应用的发展趋势
  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.传感器技术
  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.微处理机技术
  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。
  3.软件新技术应用
  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。
  4.智能汽车及智能交通系统(ITS)的研究及应用
  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
  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。
  6.数据传输载体方面的电子新技术应用
  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。
  7.汽车车载电子网络
  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。

菜鸟
2006-12-09 02:58:00    评分
3楼

汽车电子技术现状及发展浅析

1、汽车电子化发展概况

汽车电子化是建立在电子学的发展基础之上,从真空管、晶体管、集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路的技术进步,出现了计算机等各种各样的电子装置,汽车电子化也随着逐年的深化与发展,而且有的汽车电子装置占整车造价的1/3,高级轿车有的就装几十个微控器、上百个传感器。电子化的程度可以说是衡量汽车高档与否的主要标志。

20世纪50年代,人们开始在汽车上安装电子管收音机,这是电子技术在汽车上应用的雏形。1959年晶体管收音机问世后,很快在汽车上得到了应用。60年代,汽车上应用了硅整流交流发电机和晶体管调节器,到60年代中期,汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。但更多地应用电子技术则是在70年代以后,主要是为解决汽车安全、污染和节油3大问题。进入70年代后期,电子工业有了长足的进步,特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了巨大发展,微机在汽车上的应用,给汽车工业带来了划时代的变革。

20世纪90年代,汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段,这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段,超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化,为汽车上的集中控制提供了基础。目前汽车电子技术已发展到第四代,即包括电子技术(含微机技术)、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术的小系统,并且早已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段。

汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容:硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等;软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。

微机是整个系统的核心,负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干扰及耐振的汽车专用微机为主,其速度和精度要求不像计算用微机高,但抗干扰性能较强,能适应汽车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制(即一个微机控制一个项目,如控制点火)向集中控制发展,而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。


菜鸟
2006-12-09 02:58:00    评分
4楼
2、汽车电子控制理论发展概况

利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统,在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时,首先对汽车某个系统,如点火提前角优化控制系统进行系统辨识,建立数学模型,然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂,影响点火的因素较多,理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。因此,一般采用实验方法找出各种工况下的最佳点火提前角,然后存入微机内存。在实行控制过程中,微机不断检测发动机的工况,用查表的方法,查出该工况下的最佳点火提前角,进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火,这是目前国外应用较多的优化控制方法。

此外,目前应用较成熟的另一种方法为自适应在线搜索法:他包括顶点保持法和登山法2种。该方法并不需要知道模型的原型,而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况,使控制接近或达到最优化。

模糊控制是近年来出现的新的控制理论,在汽车中也有所应用。模糊控制系统也是一种自动控制系统,他是以模糊数、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础,采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。模糊逻辑从含义上比其他传统逻辑更接近人类的思想和自然语言。

3、网络技术在汽车中的应用

3.1 网络技术在汽车内部的应用

比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器。这就给汽车进行网络应用提供了条件,而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油,用一个微控器进行控制,这是微机在汽车上应用的起始。后来发展到汽车集中控制系统,包括完全集中控制系统,如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等;分级控制系统,如日产公司的分级控制系统,用1台中央控制计算器分别指挥4台微机,分别控制防滑制动、优化点火、燃油喷射、数据传输等;分布集中控制系统,他是根据汽车的各大部分而进行分块集中控制,如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统,如日本五十铃生产的汽车I-TEC系统,他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。上述各种类型的控制都。

有优缺点,但网络在汽车上应用后,就可发挥各型控制的优点,克服了他们的缺点。例如集中控制和分散控制的最大问题是可靠性问题,如完全集中控制,一旦微机出现故障全车瘫痪。采用网络技术后,不但共用所有传感器,还可以共用其他设备,如进行了环形网控制,几十个微机,就是个别出现问题,整车还可以正常运行。所以网络在汽车应用中不但增加了许多功能,而且还大大增加了可靠性。

为适应汽车网络控制的需要,更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化,世界各国都在积极合作,进行汽车局域网的研究与开发。国外在网络标准的制定以及符合网络通信标准的微处理器、通信协议等方面都已经有了成果。网络标准方面有Bosch公司制定的控制器局域网络(CAN)协议和Intel推出的SAEJ18065网络标准。又如Philips,Intel,Motorola等公司推出了符合网络相关协议的微处理器产品。同时,


菜鸟
2006-12-09 02:59:00    评分
5楼
,为整合各种标准,一份有关汽车网络的国际标准正在国际标准化组织起草。

3.2 网络技术在汽车外部的应用

汽车上网系统,是一种无线的网络结构。通过他,人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作,如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术,这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动,如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为“车上网”设计的AutoPC软件,采用Windows CE操作系统,他具有交互式语言识别等各种多媒体功能。这种功能能够有效地保障汽车行车安全,因为他可以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不离行驶前方的情况下,与PC机系统交换各种信息,例如行车前方的交通状况有无塞车,最短时间导航等;也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。通用公司不但开发了“车上网”系统,而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤串行数据通道(MML),因此具有多路的数字式影音能力,可以有效地调控多信道大容量的输入、输出信号,例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。


菜鸟
2006-12-09 03:00:00    评分
6楼
4、汽车传感器的发展趋势

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,世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点现在已被全世界所公认。汽车电子化越发达,自动化程度越高,对传感器依赖性就越大,所以,国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高技术。

汽车现代传感器总的发展趋势是:多功能化、集成化、智能化、微型化,其技术的发展方向是:

(1)开展基础研究,发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工

(2)扩大传感器的功能与应用范围。

4.1 发现新现象

利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理,所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。

4.2 开发新材料

功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步,在制造各种材料时,人们可以任意控制他的成份,从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料。例如控制半导体氧化物的成份,可以制造出各种气体传感器;光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现;有机材料作为功能材料,正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。

4.3 采用新工艺

传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外,还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件,许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术,例如集成技术,微细加工技术,离子注入技术,薄膜技术等,能制作出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统(MEMS)技术日渐成熟,利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器,这些传感器的体积和能耗小,可实现许多全新的功能,便于大批量和高精度生产,单件成本低,易构成大规模和多功能阵列,这些特点使得他们非常适合于汽车方面的应用。

20世纪80年代初,微型压阻式多路绝对压力传感器开始大批量生产,取代了早期采用LVDT技术的压力传感器。80年代中期微型加速度传感器开始用于汽车安全气囊,他们是到目前为止大量生产的、并在汽车中得到广泛应用的微型传感器。然而微型传感器的大规模应用势必将不限于发动机燃烧控制和安全气囊,在未来5~7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。

4.4 研究多功能集成传感器

研究多功能集成传感器是传感器发展的一个重要方向,即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器,一个芯片可同时检测汽车压力与温度。

4.5 研究智能式传感器

智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比,他具有很多特点。例如,他可以确定传感器工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度引起的误差;用软件解决硬件难以解决的问题;完成资料计算与处理工作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上,努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差(温度高、温度梯度大、污染厉害等)等问题造成的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好,有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该方面进行研制与开发,并取得了成就和应用。


菜鸟
2006-12-09 20:56:00    评分
7楼

汽车电子技术晴天还是多云?
汽车电子能否吹散“空心化”阴云

在汽车电子产业风起云涌之时,技术“空心化”的阴云

已渐渐积聚。资料显示,我国汽车电子产业目前正处于起步

阶段,全国汽车电子企业约1000家,绝大部分企业规模小,

产品单一且技术含量低,科研成果转化率不高等问题,基本

上处于市场边缘。

“我国汽车电子产品的技术含量相对较低,大多为车载

电子产品和一些非安全性要求的电子产品。车载电子只是在

功能化进行丰富,而对于一些核心的电子控制系统则由于投

资较大、开发周期长、技术难度大等特点,发展还非常落后

,还没有形成产业化。”长虹集团新闻发言人刘海中并不讳

言。

有专家就此建议,国家应该制订和完善相应的产业政策

和产业规划,尽快建立技术水平先进、适应性强、配套性好

的标准体系,并在政策、资金等方面给予大力支持,营造良

好的发展环境。此外,产学研之间的互动结合以及国际之间

的交流与合作也不可或缺,毕竟雄厚的研发能力才是汽车电

子产业的发展的技术支点。

“作为科研机构的高校,利用已有的信息、技术、学科

交叉和综合的自身优势,立足于汽车电子前沿及市场热点,

在一些关键技术上进行的预言和探索,研发出高可靠性、强

适时性的的汽车电子产品,加快企业的技术研发过程,真正

从‘理论化’走向‘实质化’,从而促进产业化的进程。”

但李建秋认为,产学研结合相结合的道路其实更需要企业的

支持,而目前许多往往企业急功近利,高校跟企业方面不够

协调的配合使得各自的优势并没有发挥出来,科研转化率也

不是很高。

“汽车电子要规模化不只是由高校来承担,高校的主要

任务还是培养人才和技术探讨,受执行能力和工程化的能力

的局限,产业化当中的许多工程化,高校并不具备优势。因

此,高校的技术只有通过适当的方式跟外面的企业合资,把

高校在技术、人才方面的优势转化为生产力和产品,最终才

可能实现产业化。这就需要企业尽早介入学校的研发工作,

把技术尽快转移到企业里面去。”

他还认为,在重视信息电子的同时,传统的机械工业也

是不能忽略的,“机电一体化”要给予同等的重视。“尤其

是在一些材料工艺制造上面,我国现在的发展水平还是比较

薄弱的,尤其是对发动机、变速箱、转向等汽车电子控制系

统进行控制的执行器的加工制造在我国就尤其薄弱,这就不

完全是一个电子问题,而是多领域多学科的耦合问题。”


菜鸟
2007-01-10 01:30:00    评分
8楼
发展前景很广阿

共8条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]