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汽车电子系统发展和实用化的三大技术

作者:时间:2013-02-04来源:网络收藏
1 引言

在过去的数十年里,车用电子系统在数量和复杂程度上取得了极大的增长。由于大量使用了电子元件,如各类传感器、微处理器、电动驱动器等,汽车成本已大大增加。而今,中高级汽车上的电子系统已经占整车总制造成本的23%以上。一辆汽车上的电子产品所占的平均费用由1977 年110 美元上升到2001 年的1800 美元。汽车专家们认为,当前汽车上的新技术有80%来源于电子系统的不断更新和进步。预计在未来十年内,汽车电子及电子技术相关产品在整车成本中所占的比例将从目前的20%上升到32%。汽车电子的增长率将从目前的10%上升到20%。

由于人们对汽车节能、安全、舒适、便捷和豪华的追求,对汽车的性能提出了更高的要求。使用传统机械的办法已不能使汽车的性能进一步得到明显的改善和提高。近年来,微电子技术的飞速发展,特别是微型计算机技术的巨大进步,将电子技术和传统的机械相结合,使得汽车的环保、节能、安全、舒适、便捷和智能化等方面的问题均能得到很好的解决。

笔者认为,目前可实用化和正在实用化的汽车电子技术主要集中在三个方面,即以下的三种技术:

(1)电控技术的发展和使用,即电控化或叫线控化()技术;
(2)车载网络系统特别是 网的不断使用和普及;
(3)即将采用的新的电压系统42V(伏)整车电器系统。

这三种技术的发展,有的已经开始实用,有的即将投入实用。为此,我国在引进拥有这些新技术的新车型的同时,也需要对这些技术有必要的认识和研究,这样才有利于提高我们的汽车设计和制造水平,使得我国汽车生产企业能尽快的达到国际水平。

2 技术

过去的汽车曾经是机械和液压系统的天下,随着人们对汽车要求的不断提高,特别是对排放和安全性的要求,如今的汽车已经变成了一个高度的机电一体化的自动系统。随着技术的发展这种趋势越来越明显。

人们现在常常提到一个名词“”,“wire”是电线的意思,“by-wire”可理解为电控方式,而这里的“X”就像数学方程中的未知数,代表着汽车中传统上由机械或液压控制的各个部件,大的如:发动机、悬架、转向机等,小的如:油门、门锁等。显然,为了满足人们对汽车更高的要求,这些由机械或液压控制的部件正在逐渐的转化为由机电液压一体化控制,甚至转换为纯电子控制方式。

目前,用合理配置的电子部件取代机械部件的工作正在有条不紊的进行中,系统的性能和水平也获得了不断提升。先进的电子系统的费用也在直线下降。底盘控制和灵敏传感等复杂的高性能的电子部件已被应用在高级汽车上,并逐渐的成为主流。图1 表明自1920 年以来在制动稳定性控制方面,电子控制化趋势十分明显。

高可靠性的容错电子控制系统X-by-wire 不依赖于传统的机械和液压装置,它使得汽车更轻、更便宜、更安全、更省油。其自诊断系统和适配系统对各类型车辆都适宜。这个系统可取消汽车的驱动带,液压制动泵,甚至转向柱,出现无转向盘的汽车。

事实上,到2010 年将有1/3 的新车拥有电子驾驶系统。正在开发的X-by-wire 驾驶系统将用角度感应器和反馈电机取代转向柱。一个串行网络给安装在车轮上的执行电机提供控制链接。转向柱的这一变化将在发生冲撞时改进驾驶者的安全性。它将简化左右手驾驶零件。

在此电子系统基础之上,增加一些先进功能是很容易的。如:在机械转向系统中,驾驶员在高速时不能正确使用转向盘(如:由于惊慌,过快的转向),而电控方式可在适当范围内驱动执行电机跳过这一失控阶段。

所有大型汽车制造商都在开发X-by-wire 系统雏形及其产品。如:TRW 电子辅助驾驶系统使得燃油经济性上升5%,Delphi 汽车宣称在E-steer system 中也作了类似改进。Bosch,Valeo 公司和其他一些设备制造商已开发或正在开发X-by-wire 技术和产品。

3 车载网络

随着汽车电子技术的发展,汽车上出现了许多的电控单元,如:发动机控制模块(ECM)、BVA 电脑、智能显示屏、ABS 等。这些带微处理器的电子元件之间存在着大量的信息交换。以往,电线作为电器元件的标准连接方式。但是随着电子产品的不断增加,愈来愈多的连接线成为阻碍技术发展的壁垒。

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