汽车电子技术的历程和应用现状

【摘 要】对汽车电子技术发展的四个阶段进行了总结归纳,然后重点介绍了目前汽车电子技术的应用现状.汽车电子技术目前已经应用于汽车的底盘和发动机控制,在汽车信息与通讯、安全与舒适方面也有应用.

【关 键 词】汽车电子技术；发展历程；应用

1前言

汽车电子技术,一般认为是指汽车上应用的电子化和电子信息技术及相关电子技术的总称.汽车产业发展到今天,已经已经进入电子控制的时代.目前,国际上很多的汽车巨头,如丰田公司、通用汽车集团等,都广泛地将电子技术应用到汽车工业上来.另外,电子设备的制造企业也将汽车企业作为新的潜在客户.据统计,在1995年,每辆新车中电子设备的价值为867美元,而到了2010年,这一数值增长到了2532美元.1995年时,电子器件在汽车成本中所占的比例为27%,而到2010年,这一比例为36%,预计到2020年时这一比例有可能超过45%.如今,汽车远远不止是一台简单的机械产品,而是一台机电一体化的产品,甚至有专家预言以后的汽车是“装在四个轮子上的一台电脑”.

2汽车电子技术的发展历程回顾

汽车电子技术的发展可分为以下四个阶段：

（1）上世纪五六十年代,是汽车电子技术发展的起始阶段.这一阶段主要是一些汽车厂家开始研发一些单一的电子零部件,用来改善汽车某些机械部件的性能,还有就是采用一些简单的电子设备来取代以前的机械部件.整流器、电压调节器、晶体管无触点点火装置、闪光器等是这一阶段出现的代表性汽车电子器件.

（2）从20世纪70年代初到80年代中期,主要是开发汽车各系统专用的独立控制部分,电子装置被应用在某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面,如发动机控制系统、制动防抱死（ABS）系统等.

（3）从20世纪80年代中期到90年代中期,随着大规模集成电路技术的快速发展和计算机在控制技术方面的应用,汽车电子技术迅速发展.此阶段主要是开发可完成各种功能的综合系统及各种汽车整体系统的微机控制,如集发动机控制与自动变速器控制为一体的动力传动系统控制,制动防抱死与防滑转控制系统等.

（4）从上世纪九十年代至今,是汽车电子发展技术的第四个阶段.在这一阶段,微机运算速度和存取位数大大提高,网络和通信技术迅速发展,车辆的智能控制和网络控制技术便应运而生了.这一阶段影响力最大的是谷歌公司,该公司一直在研制自动驾驶的汽车,目前,自动驾驶汽车从技术上已经逐渐走向成熟,相信不久的将来,就会投入商业生产阶段.

3汽车电子技术的应用现状

目前,汽车电子技术应用主要可分为以下几个方面.

3.1底盘控制系统

（1）自动防抱死系统（ABS）：在各种路面条件下,防止汽车制动时车轮抱死,减小制动距离,提高制动效能,减少轮胎磨损,避免行车安全和防止事故发生.

（2）巡航控制系统（CCS）：在高速长途行驶时,打开CCS的自动操纵开关后,该系统能根据行驶阻力自动调节节气门开度,使汽车按照设定的速度匀速行驶,减轻驾驶员长途驾驶的疲劳程度.

（3）电子转向助力系统（EPS）：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,提高转向能力和转向特性及改善高速行驶时的稳定性.

（4）电控自动变速器（ECT）：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,按照换挡特性要求精确地控制变换挡的最佳挡位和最佳换挡时间,能有效地提高传动效率、降低油耗、提高汽车行驶平顺性及延长变速器及汽车使用寿命.

3.2发动机控制系统

（1）电子点火装置（ESA）：根据发动机的转速、负荷、水温、进气温度等因素使发动机在不同工况下均能在最佳点火时刻（即最佳点火提前角）点火,降低油耗及排放污染.

（2）电子控制燃油喷射装置（EFI）：根据各种传感器输送来空气流量、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度等信号,精确控制混合气浓度,实现最佳空燃比,自动保证发动机始终工作在最佳状态,实现高功率、低油耗、小污染等节能减排目的.

（3）可变气门正时和气门升程控制（VTEC）：根据发动机的转速改变气门的正时和升程,使发动机在高速下充气量多,提高发动机的功率.

（4）可变进气控制（VIS）：利用发动机工作时进气管道的进气动态效应来提高充气效率,以达到发动机在不同转速范围内增大发动机扭矩和功率的目的.

此外,还有涡轮增压控制、废气再循环系统（EGR）、进气噪声控制、电子节气门及系统自诊断等功能,也在汽车上广泛应用.

3.3信息与通讯系统

（1）信息显示与报警系统：可将发动机的工况和其他信息参数（如：水温、转速、行驶里程、瞬时油耗、车速等）,通过IC电路或ECU处理后,在仪表盘或液晶显示屏显示出来,并在各系统故障时向驾驶员提供报警信息（如：水温超标、燃油不足、ABS故障、制动液不足、安全带未系、车门未关等）.

（2）通讯系统（CS）：目前使用最多的是汽车,可以实现车与路之间,车与车之间,车与飞机等交通工具之间的通话外,还可通过卫星与国际网络相联,实现行驶过程中的国际间通信,实现网络信息交换,图像传输等.

（3）汽车导航系统与定位系统（NTIS）：该系统可在城市或公路网范围内,定向选择最佳行驶路线,并能在屏幕上显示地图,表示汽车行驶中的位置,以及到达目的地的方向和距离.

（4）语音系统（VS）：该系统包括语音报警和语音控制两类.语音报警是在汽车出现不正常情况,如燃油温度、冷却液温度、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动、车门未关严等出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时,计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警.语音控制是用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作.

3.4安全与舒适系统

（1）安全气囊（SRS）：该系统是国内外汽车上一种常见的被动安全装置.在车辆相撞时,由电控元件用电流引爆安置在方向盘（有的在仪表盘板杂务箱后边也安装）等处气囊中的渗氮物,迅速燃烧产生氮气,瞬间充满气囊.气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板间形成一个缓冲软垫,避免硬性撞击而受伤.此装置一定要与安全带配合使用,否则效果大为降低.

（2）安全带收紧装置：在汽车发生任何碰撞时,瞬间收紧安全带,保障乘客安全.

（3）自动空调系统：该系统可自动将车内温度调节至乘客设定的温度保持恒定,并能有效调节车内的空气湿度,实现制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制等功能,甚至可实现车内温度分温区独立调整.

（4）自动调节座椅系统：该装置通过传感器感知乘坐人员的体态,并使座椅状态与之相适应,满足乘客的舒适性要求,是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物.有些车型配备的电子座椅还可实现通风、加热、按摩及坐姿记忆等功能.

（5）车载影视音响系统：车内装配立体音响、DVD系统、收音机、车载电视等,全方位满足乘客高品质影音娱乐的需要.

4结束语

电子技术的大量运用,使得汽车更加安全、舒适,也更加节能、环保.在今后相当长的一段时间内,电子化还将是汽车发展的方向.目前,无论是国内还是国际的汽车制造商,都无一例外地将电子化作为汽车新技术的突破点.国内的汽车企业想要在未来市场中占据一席之地,就必须加快加大对汽车电子技术的投入力度,将网络技术、信息技术、电子技术等用到汽车的生产中来,使得生产出的汽车更加智能、安全、环保.