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      汽車電子技術應用與發展趨勢

      發布時間:2021-09-17 05:08:33 來源:上海華千電氣有限公司

      隨著汽車工業與電子工業的不斷發展,在現代汽車上,電子技術的應用越來越廣泛。今天的汽車已經逐步進入了電腦控制的時代。國外專家預測未來3-5年內汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25以上,汽車將由單純的機械產品向高級的機電一體化產品方向發展,成為所謂的“電子汽車”。

        一、現代汽車電子技術應用狀況

        在發動機上的應用:

        1.電子控制噴油裝置
        在現代汽車上,機械式或機電混合式燃油噴射系統已趨于淘汰,電控燃油噴射裝置因其性能優越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動地保證發動機始終工作在最佳狀態,使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節油和凈化空氣。經過實驗并修正得到發動機最佳工況時的供油控制規律、事先把這些客觀規律編成程序存在微機的存儲器中,當發動機工作時,根據各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進氣溫度、發動機轉速及工作溫度等參數,按預先編好的運算程序進行運算、然后和內存中的最佳工況的參數進行比較和判斷再調整供油量。這樣就能夠使發動機一直處于最優工作條件下運行,從而使發動機的綜合性能得到提高。

        2.電子點火裝置(ESA)
        它由微機、傳感器及其接口、執行機構等幾部分構成。該裝置可根據傳感器送來的發動機各種參數進行運算、判斷,然后進行點火時刻的調節,這樣可以節約燃料,減少空氣污染。此外,新型發動機電子控制裝置還有自適應控制、智能控制及自診斷操作等。一般認為,發動機電子控制裝置的節能效果在15以上,而效果更明顯的則是在環境保護方面。

        除此之外,在發動機部分利用電子技術的內容還有:廢氣再循環(EGR)、怠速控制(ISC)、電動油泵、發電機輸出、冷卻風扇、發動機排量、節氣門正時、二次空氣噴射、發動機增壓、油汽蒸發及系統自我診斷功能等,它們在不同的車型上都或多或少地被應用。

        電子技術在底盤上的應用:

        1.電控自動變速器(ECAT)
        ECAT可以根據發動機的載荷、轉速、車速、制動器工作狀態及駕駛員所控制的各種參數,經過計算機的計算、判斷后自動地改變變速桿的位置,從而實現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。它的優點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映行駛負荷和道路條件等。傳動系統的電子控制裝置,能自動適應瞬時工況變化,保持發動機以盡可能低的轉速工作。電子氣動換擋裝置是利用電子裝置取代機械換擋桿及其與變速機構間的連接,并通過電磁閥及氣動伺服閥汽缸來執行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱,而且能實現最佳的行駛動力性和安全性。

        2.防抱死制動系統(ABS)
        該系統是一種開發時間最長、推廣應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到最佳滑動率(15-20),從而使汽車在各種路面上制動時,車輪與地面都能達到縱向的峰值附著系數和較大的側向附著系數,以保證車輛制動時不發生抱死拖滑、失去轉向能力等不安全的工況,提高汽車的操縱穩定性和安全性,減小制動距離。驅動防滑系統(ASR)也叫做牽引力控制系統(TCS或TRC),是ABS的完善和補充,它可以防止起動和加速時的驅動輪打滑,既有助于提高汽車加速時的牽引性能,又能改善其操作穩定性。

        3.電子轉向助力系統
        電子轉向助力系統是用一部直流電機代替傳統的液壓助力缸、用蓄電池和電動機提供動力。這種微機控制的轉向助力系統和傳統的液壓助力系統比起來具有部件少、體積小、重量輕的特點,最優化的轉向作用力、轉向回正特性,提高了汽車的轉向能力和轉向響應特性,增加了汽車低速時的機動性以及調整行駛時的穩定性。

        4.適時調節的自適應懸掛系統
        自適應懸掛系統能根據懸掛裝置的瞬時負荷,自動地適時調節懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性,以適應當時的負荷,保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進車輛行駛的穩定性、操縱性和乘坐的舒適性。

        5.常速巡行自動控制系統(CCS)
        在高速長途行駛時,可采用常速巡行自動控制系統,恒速行駛裝置將根據行車阻力自動調整節氣門開度,駕駛員不必經常踏油門以調整車速。若遇爬坡,車速有下降趨勢,微機控制系統則自動加大節氣門開度;在下坡時,又自動關小節氣門開度,以調節發動機功率達到一定的轉速。當駕駛員換低速擋或制動時,這種控制系統則會自動斷開。
        隨著世界各大汽車產家對汽車安全問題的高度重視,安全氣囊系統、行駛動力學調節系統(FDR或VDC)、防撞系統、安全帶控制、照相控制等方面已大量采用了電子新技術。

        二、汽車電子技術應用的發展趨勢

        當前,汽車電子技術進入了優化人-汽車-環境的整體關系的階段,它向著超微型磁體、超高效電機以及集成電路的微型化方向發展,并為汽車上的集中控制提供了基礎(例如制動、轉向和懸架的集中控制以及發動機和變速器的集中控制)。汽車電子技術成就汽車工業的未來,未來汽車電子技術應在以下幾方面進行突破。

        1.傳感器技術
        由于汽車電子控制系統的多樣化,使其所需要的傳感器種類和數量不斷增加。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,它還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自校正,具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號的質量不受影響,即使在特別嚴酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結構緊湊、安裝方便的優點,從而免受機械特性的影響。

        2.微處理機技術
        微處理機的出現給汽車儀表帶來了革命性的變化,世界汽車工業的微處理機用量激增,由從前單一的儀器逐步發展為多用途、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果,而且還有運算、判斷、預測和引導等功能。如可監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行報警。微處理機將更廣泛地應用于安全、環保、發動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。

        3.軟件新技術應用
        隨著汽車電子技術應用的增加,對有關控制軟件的需求也將會增加,并可能要求進一步計算機聯網。因此,要求使用多種軟件,并開發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絡將大大地依賴于軟件,軟件總數的增加及其功能的提高,將能夠使計算機能完成越來越復雜的任務。

        4.智能汽車及智能交通系統(ITS)的研究及應用
        汽車智能化相關的技術問題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術中“自動駕駛儀”的構想必將依賴于電子技術實現。智能交通系統(ITS)的開發將與電子、衛星定位等多個交叉學科相結合,它能根據駕駛員提供的目標資料,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、并采用衛星導航。從全球定位衛星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況,自動篩選出最佳行車路線。未來的某天,路上行駛的都會是由計算機控制的智能汽車。

        5.多通道傳輸技術
        多通道傳輸技術由試驗室將逐步進入實用階段。采用這種技術后,使各個數據線成為一個網絡,以便分離汽車中心計算機的信息。微處理機可通過網絡接收其它單元的信號。傳感器和執行機構之間要有一個新式接口,以便與多通道傳輸系統相聯系。

        6.數據傳輸載體方面的電子新技術應用
        汽車電子技術未來將實現整車控制系統。這一系統要求有一個龐大而復雜的信息交換與控制系統,車用計算機的容量要求更大,計算速度則要求更高。由于汽車用計算機控制系統的數量日益增多,采用高速數據傳輸網絡日益顯得必要。光導纖維可為此傳輸網絡提供傳輸介質,以解決電子控制系統防電磁干擾的問題。

        7.汽車車載電子網絡
        隨著電控器件在汽車上越來越多的應用,車載電子設備間的數據通信變得越來越重要。以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。大量數據的快速交換、高可靠性及價廉是對汽車電子網絡系統的要求。在該系統中,各從處理機獨立運行,控制改善汽車某一方面的性能。同時在其它處理機需要時提供數據服務。主處理機收集整理各從處理機的數據,并生成車況顯示。通信控制器保證數據的正常流動。

        此外,電子技術中的集成化制造技術等在未來幾年內也將會有大的突破。
        縱觀近十年來汽車技術的重大成就,大都是在應用電子技術上進行的突破,電子技術已成為汽車工業發展的重要動力源泉。目前,我國汽車工業面臨入世的巨大沖擊,能否在未來的世界汽車業競爭中能否掌握主動權,關鍵取決于能否在電子技術上占領制高點。加快汽車電子技術新領域的研究是我國汽車工業發展的當務之急。

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