汽車電子技術(shù)的概述及趨勢分析
出處:電子愛好者博客 發(fā)布于:2014-02-25 09:35:43
摘要:近些年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長,汽車行業(yè)也到了飛速的發(fā)展。并且汽車的電子技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。汽車電子技術(shù)的發(fā)展在很大程度上改善了汽車的性能,同時也極大的促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展。
預(yù)測顯示,在未來的10年內(nèi),汽車上的電子設(shè)備成本將會占到整個汽車成本的30%以上。
隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展,當(dāng)前汽車已經(jīng)由傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品開始向更高層次的機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展。汽車整車與電子技術(shù)的整合將是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。
進(jìn)入新世紀(jì),汽車行業(yè)發(fā)展的三個主要方向是:安全、環(huán)保、節(jié)能。這也是未來汽車設(shè)計主要需要考慮的幾個方面。當(dāng)前發(fā)展較為成熟的汽車電子技術(shù)主要有ABS、4WS、VDC、TPMS、TVS、CAN通信、X-BY-Wire等新興技術(shù),這些技術(shù)大都應(yīng)用在汽車的電子控制程序上。并且還有為了提高汽車駕駛舒適性的電控液汽懸掛系統(tǒng),以及自動防止碰撞系統(tǒng)、車載電子導(dǎo)航系統(tǒng)等等。
一、當(dāng)前汽車電子技術(shù)概述
當(dāng)前汽車的電子技術(shù)發(fā)展主要分為幾個比較大的方面:“整車控制體系、智能交通技術(shù)、電動技術(shù)、車身電子控制技術(shù)、發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)、底盤電子控制技術(shù)?!彪S著當(dāng)前社會發(fā)展趨勢的不斷變化,汽車電子技術(shù)也越來越多的應(yīng)用在汽車生產(chǎn)當(dāng)中??梢灶A(yù)見,在未來,電子技術(shù)與汽車制造肯定會更緊密的結(jié)合在一起,為汽車工業(yè)的發(fā)展提供可靠的支持。
總體來說,當(dāng)前汽車的電子技術(shù)發(fā)展主要分為幾個比較大的方面:“整車控制體系、智能交通技術(shù)、電動技術(shù)、車身電子控制技術(shù)、發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)、底盤電子控制技術(shù)?!?/FONT>
(一)整車控制體系
1.CAN通訊
CAN通訊是指(controller area network),通俗來講,就是控制器控制下的局域性網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前國際上的汽車總線就是CAN技術(shù)。在發(fā)展的初期,CAN技術(shù)往往都是被用來作為汽車微控系統(tǒng)中的微控制器,主要用來通訊,在各種車載電子裝置之間進(jìn)行信息的交互。例如發(fā)動機(jī)管理體系、變速箱控制器、電子主干等等,這些裝置內(nèi)部都有內(nèi)嵌的CAN控制器。在CAN的設(shè)計之初,就設(shè)置了CAN的總線是一種多主方式的總線,并且主要是采用串行通訊的方式。要求其具有較高的位速率,并且能有較高的抗電磁干擾能力,能夠迅速有效的檢測出錯誤,及時的給與信息的反饋。及時是距離較遠(yuǎn)的傳輸距離,例如傳輸距離大于10公里,CAN系統(tǒng)也能夠給予較好的數(shù)據(jù)傳輸速率。因為CAN系統(tǒng)具有如此多的優(yōu)勢,所以在汽車行業(yè)當(dāng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。同時,由于CAN系統(tǒng)具有的這些優(yōu)勢,其已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了諸多的工業(yè)自動化控制體系當(dāng)中。憑借著其較好的技術(shù)、良好的穩(wěn)定性與可靠性,以及更加完善的功能,在制造業(yè)當(dāng)中受到了很好地歡迎。
自然,汽車行業(yè)當(dāng)中,CAN技術(shù)得到了足夠的重視。
2.LIN(Local interconnect network),也是當(dāng)前在汽車生產(chǎn)過程中應(yīng)用較為廣泛的一種串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于LIN系統(tǒng)的成本較低,所以說很多汽車生產(chǎn)商家也較為普遍的接受LIN技術(shù)。LIN技術(shù)主要用在汽車技術(shù)當(dāng)中實現(xiàn)對汽車的分布式電子系統(tǒng)的控制,為現(xiàn)有的汽車網(wǎng)絡(luò)提供一定的支持(例如為CAN技術(shù)提供支持)。LIN技術(shù)因為主要是用作支持系統(tǒng),所以說主要發(fā)揮的還是輔助控制功能。通過LIN技術(shù)可以有效的減少成本,為降低整車的價格提供支持。LIN技術(shù)當(dāng)中,還存在著一些開發(fā)工具以及應(yīng)用型軟件接口。LIN通訊主可以僅僅依靠一根12V的信號總線,就可以較好的完成其控制功能。
3.X-By-Wire(又被稱為anything-bywire),全程為“沒有液力和機(jī)械后備系統(tǒng)的與安全相關(guān)的容錯系統(tǒng)。”X表示所有與安全相關(guān)的操作,By-Wire則表示整個X-By-Wire是一個整體的系統(tǒng)。X-By-Wire系統(tǒng)主要由三個部分組成:控制體系、執(zhí)行體系、以及通訊體系??刂企w系主要是通過駕駛員的意圖和車輛行駛的狀況,對執(zhí)行器給出一定的設(shè)定值。而執(zhí)行系統(tǒng)的功能主要是通過控制系統(tǒng)的作用下,完成具體的操作任務(wù)。預(yù)計在未來的一段時間內(nèi),X-By-Wire系統(tǒng)會在汽車技術(shù)中占據(jù)重要的位置。并且Brake-By-Wire、Street-By-Wire、Shift-By-Wire等系統(tǒng)都會對成為X-By-Wire系統(tǒng)的子系統(tǒng),通過這些系統(tǒng)之間的信息共享,實現(xiàn)整個X-By-Wire系統(tǒng)組成一個龐大的通訊體系,使得整個汽車都處于X-By-Wire體系的控制之下。
(二)智能交通體系
智能交通體系(Intelligent TransportationSystem),又被稱為ITS技術(shù)。主要是指將先近的電子技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等融合在一起,綜合應(yīng)用在“汽車-行人-道路”這一體系當(dāng)中,稱為一個較為先進(jìn)的汽車智能體系。這個系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動駕駛、自主導(dǎo)航、自主控制車速、主動規(guī)避等。通過這一系統(tǒng),可以有效的實現(xiàn)汽車的智能化與無人化。為今后的無人駕駛汽車的發(fā)展提供了充分的技術(shù)支持。智能交通體系當(dāng)中有以下幾個部分較為重要:1、自動避撞體系,可以通過車內(nèi)預(yù)先安裝的傳感器,判斷發(fā)生碰撞的可能,并且及時的對駕駛員進(jìn)行提示。在緊急情況下,甚至可以幫助駕駛員采取必要的措施以避免碰撞的發(fā)生。2、電子收費(fèi)系統(tǒng)。通過電子收費(fèi)系統(tǒng),可以有效的減緩收費(fèi)站擁堵的情況。當(dāng)前收費(fèi)站管理模式是汽車通過收費(fèi)站,必須停車進(jìn)行收費(fèi)。而通過電子收費(fèi)系統(tǒng),就可以有效的實現(xiàn)無需停車,自動收費(fèi)。3、援救系統(tǒng)。通過車載援救系統(tǒng),駕駛員可以在自己感覺不適并且需要幫助時,啟用車載援救系統(tǒng),呼叫救援。4、車載定位系統(tǒng)。車載定位系統(tǒng)主要是通過接收器與GPS定位系統(tǒng)的聯(lián)合作用,為駕駛員提供車載定位、導(dǎo)航、路線信息、交通管制等等有用的駕駛信息。車載定位系統(tǒng)及導(dǎo)航是整個ITS體系的所在。
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隨著當(dāng)前社會的不斷發(fā)展,車輛的保有量也在不斷的增多。汽車燃料的消耗以及對大氣環(huán)境造成的污染成為當(dāng)前困擾人類發(fā)展的一個重要問題。電動技術(shù)驅(qū)動的汽車的出現(xiàn)使得汽車燃料對環(huán)境造成的破壞得到了降低。與傳統(tǒng)的汽車相比較,電動技術(shù)驅(qū)動的汽車主要有:“行駛里程長、效率高、能耗低、噪音低、污染小”等特點(diǎn),特別適合未來的社會發(fā)展要求。早在上世紀(jì)90年代,奔馳公司就已經(jīng)退出了電動汽車。近些年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電動汽車技術(shù)也在汽車行業(yè)當(dāng)中越來越多的得到了應(yīng)用。當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一批電動汽車生產(chǎn)廠家,并且電動汽車的市場銷量還不錯,為未來電動汽車的大范圍推廣打下了基礎(chǔ)。
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汽車車身的電子控制技術(shù)在當(dāng)前汽車制造當(dāng)中也有了較好的發(fā)展,其涉及的內(nèi)容也很廣泛,例如汽車的視野、娛樂、舒適、通信等等。通過電子控制技術(shù),可以有效的實現(xiàn)對以上幾個方面內(nèi)容的控制。視野性是指在汽車駕駛員駕駛的過程當(dāng)中,不改變自己的操作姿勢,而可以增加對周圍環(huán)境的判斷。主要通過對車燈的照明控制、以及對汽車反光鏡、電動雨刷、除霜器等多個部分的控制,來方便駕駛員進(jìn)行控制。而娛樂系統(tǒng)則包括車載音響系統(tǒng)、車載電視系統(tǒng)等等。
這些都可以讓駕駛員在駕駛時緩解疲憊。
?。ㄎ澹┌l(fā)動機(jī)及底盤的電子控制
當(dāng)前,汽車發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)發(fā)展也較為迅速。發(fā)動機(jī)管理體系對噴油和進(jìn)氣的過程進(jìn)行控制,并且保證了發(fā)動機(jī)能保持良好的動力。底盤的電子控制主要體現(xiàn)在液壓式自動變速器、電控懸架、ABS防抱死系統(tǒng)等等。這些電子技術(shù)的應(yīng)用都在很大程度上提高了汽車的整體性能。
液壓式自動變速器(AT):主要由變矩器、液壓電子控制系統(tǒng)、自動變速器組成,也是當(dāng)前技術(shù)為成熟、應(yīng)用為廣泛的技術(shù)之一。電控自動變速器(AMT):則是由電控系統(tǒng)對傳統(tǒng)的離合器與手動齒輪進(jìn)行自動變速。電控?zé)o級變速器(CVT):通過鋼帶與帶輪取得無極變速,當(dāng)前在轎車上得到了非常廣泛的應(yīng)用。CVT的主要特點(diǎn)是速比變化無極,動力性能與經(jīng)濟(jì)性能都比AT得到了較大幅度的提升。
二、未來汽車電子技術(shù)的發(fā)展方向
(一)與發(fā)動機(jī)技術(shù)融合
發(fā)動機(jī)技術(shù)是整個汽車的,如何保障發(fā)動機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)是當(dāng)前我們所重點(diǎn)需要研究的目標(biāo)。并且汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)部零件多,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。如果能夠應(yīng)用電子技術(shù)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制,那么可以有效的實現(xiàn)汽車發(fā)動機(jī)小型化、智能化的有點(diǎn),也更能實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的智能化控制。相信在未來,電子技術(shù)一定會與汽車發(fā)動機(jī)的發(fā)展相融合,并且為汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供較好的幫助。
?。ǘ┡c汽車底盤技術(shù)的融合
汽車底盤的控制是在電子技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,并且當(dāng)前隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,對汽車舒適性的要求也越來越高。底盤技術(shù)成為當(dāng)前汽車生產(chǎn)廠家重點(diǎn)研究的對象。當(dāng)前使用為廣泛的技術(shù)就是電子穩(wěn)定技術(shù),又被成為ESP.當(dāng)汽車底盤技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合之后,為汽車底盤的發(fā)展 提供了新的發(fā)展方向與思路。出現(xiàn)了一大批先進(jìn)的技術(shù),例如防抱死系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)等等,這些都在一定程度上促進(jìn)了汽車底盤技術(shù)的發(fā)展。
?。ㄈ┡c汽車安全系統(tǒng)的融合
隨著人們對汽車舒適性的追求,安全性也越來越多的被人們作為挑選汽車的主要參考標(biāo)準(zhǔn)之一。電子技術(shù)為汽車帶來了車燈照明調(diào)節(jié)、胎壓監(jiān)測、座椅調(diào)節(jié)、安全氣囊、碰撞控制等等。這些技術(shù)的出現(xiàn),都為汽車整體安全性的提高,提供了保障??梢灶A(yù)見在不久的將來,電子技術(shù)與安全系統(tǒng)的融合 也是未來汽車制造的發(fā)展趨勢之一。
三、總結(jié)
隨著當(dāng)前社會發(fā)展趨勢的不斷變化,汽車電子技術(shù)也越來越多的應(yīng)用在汽車生產(chǎn)當(dāng)中。電子技術(shù)為汽車行業(yè)的發(fā)展指明了方向,并且提高了汽車的各項性能指標(biāo)??梢灶A(yù)見,在未來,電子技術(shù)與汽車制造肯定會更緊密的結(jié)合在一起,為汽車工業(yè)的發(fā)展提供可靠的支持。(作者:黃 麗)
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