新興的汽車電子新技術

hzjheng.cn 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：xjm82395219邢類別：汽車構造維修時間：2008-08-19

    汽車的電子化、智能化、網(wǎng)絡化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標志，隨著消費者對汽車功能和性能要求的日益提高，汽車正在逐漸由機械系統(tǒng)向電子系統(tǒng)轉換，目前全球汽車電子產業(yè)面臨著高速增長的機遇。

    在國外，電子系統(tǒng)已占到一輛普通轎車總成本的30%，在高級轎車上比例更高，在國內，中高級轎車電子裝置的配置已經接近或達到了國外汽車工業(yè)發(fā)達國家水平。但我國汽車電子業(yè)總體上還與國外有很大差距，需要加大研究投入的力度。

    汽車電子技術經過兩個階段的發(fā)展，現(xiàn)正處在第三個階段。第一階段的汽車電子設備主要采用分立電子元件組成電子控制器，并開始由分立電子元件產品向集成電路產品過渡；第二階段則主要采用集成電路和8位微處理器開發(fā)汽車專用的獨立控制系統(tǒng)；第三階段開始于20世紀90年代，汽車電子設備廣泛采用1 6位或3 2位微處理器進行控制，控制技術向智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。在該階段出現(xiàn)了很多新的技術研究領域和研究熱點，本文就其中幾個典型的方面進行簡單介紹。

一、線控技術(control  by—wire)

    汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動化方向發(fā)展，在未來的5—10年里，傳統(tǒng)的汽車機械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯通信總線與高性能C P U相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達和電控信號來實現(xiàn)線控駕駛(steer by—wire)、線控制動(brake  by—wire)、線控油門(throttle  by—wire)和線控懸架(suspension  by—wire)等，采用這些線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機械控制。

    在新一代雅閣V6轎車上采用的DBW就是新技術之一。DBW是線控油門的英文縮寫，也可稱之為電控油門，即發(fā)動機的油門是通過電子控制的。傳統(tǒng)的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板，由油門拉索直接控制發(fā)動機油門的開合程度，從而決定加速或減速，駕駛員的動作與油門動作之間是通過拉索的機械作用聯(lián)系的。而DBW將這種機械聯(lián)系改為電子聯(lián)系。駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉索。但拉索并不是直接連接到油門，而是連著一個油門踏板位置傳感器，傳感器將拉索的位置變化轉化為電信號傳送至汽車的大腦ECU(電子控制器)，ECU將收集到的相關傳感器信號經過處理后發(fā)送命令至油門作動器控制模塊，油門作動器控制模塊再發(fā)送信號給油門作動器，從而控制油門的開合程度。也就是說駕駛員的動作與油門的動作之間是通過電子元件的電信號聯(lián)系的。雖然從構造上來看，DBW比傳統(tǒng)油門控制方式復雜，但油門的控制卻比傳統(tǒng)方式精確，發(fā)動機能夠根據(jù)汽車的各種行駛信息，精確調節(jié)進入氣缸的燃油空氣混合氣，改善發(fā)動機的燃燒狀況，從而大大提高了汽車的動力性和經濟性。

    使用線控技術的優(yōu)點很多，比如使用線控制動無需制動液，保護生態(tài)，減少維護；質量輕；性能高(制動響應快)；制動磨損最小(向輪胎施力更均勻)；安裝測試更簡單快捷(模塊結構)；更穩(wěn)固的電子接口；隔板間無機械聯(lián)系；簡單布置就能增加電子控制功能；踏板特性一致；比液壓系統(tǒng)的元件更少等。

二、CAN網(wǎng)絡

    由于至今仍沒有一個通信網(wǎng)絡可以滿足未來汽車的所有成本和性能要求，因此，汽車OEM制造商仍將采用多種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(包括CAN、LIN和MOST、1394等)。

    隨著電控單元在汽車中的應用越來越多，車載電子設備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎構造汽車車載電子網(wǎng)絡系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡系統(tǒng)中，各處理機獨立運行，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(shù)據(jù)服務。汽車內部網(wǎng)絡的構成主要依靠總線傳輸技術。

    汽車總線傳輸是通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來，從而構成的汽車內部網(wǎng)絡。其優(yōu)點有：

l）減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護性。

2）采用通用傳感器，達到數(shù)據(jù)共享的目的。

3）改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。

    CAN總線是德國博世公司在20世紀80年代初開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通訊方式使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對總線的實時性和可靠性的要求。

    CAN遵循ISO／OSI的標準模型，但只規(guī)定了7層協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層，而應用層則留給用戶自己定義。到目前為止，在CAN的基礎上定義的高層協(xié)議有很多，影響較大的有：CAN Kingdom／J1939／0SEK／DeviceNet(AB)／SDS(Honeywell)／CAL／CANOPen(CiA)，其中J1939和OSEK在汽車上應用廣泛。

    目前，國外的汽車總線技術已經十分成熟，并已在汽車上推廣應用。國內引進技術生產的奧迪A 6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、寶來、波羅、菲亞特的派立奧、西耶那、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術。此外，部分高檔客車、工程機械也都開始應用總線技術。預計到2005年CAN將會占據(jù)整個汽車網(wǎng)絡協(xié)議市場的63％。在歐洲，基于CAN的網(wǎng)絡已占有了大約88%的市場。

    目前使用CAN總線網(wǎng)絡的汽車大多具有兩條或兩條以上總線，一條是動力CAN總線，主要包括發(fā)動機、ABS和自動變速器三個節(jié)點，通信速率一般為500kbps；另一條是舒適CAN總線，主要包括中央控制器和四個門模塊，通信速率一般為62.55kbps或100kbps。

三、電子巡航控制系統(tǒng)(簡稱CCS)

    它是汽車在行駛中為了達到所希望的速度，駕駛員不必踩踏油門調整車速，只需通過操縱調整開關，汽車就能以設定的車速進行定速行駛的裝置。這個裝置的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：當在高速公路上長時間行駛時，能夠減輕駕駛員的疲勞；且對緊急情況動作解除的可靠性與對排除裝置故障等安全性方面作了充分的考慮。

四、乘員感知系統(tǒng)OPDS

    本田第7代雅閣V6轎車裝備了前排側氣囊，因此在前排乘客座相應地配備了乘員感知系統(tǒng)。乘員感知系統(tǒng)的作用是，當前排座椅上坐著小孩或者小孩側著頭打瞌睡時，乘客座椅側氣囊將自動關閉，從而減小側撞事故發(fā)生時安全氣囊對兒童的傷害。那么安全氣囊是怎么知道這一切的呢?原來在看似跟普通座椅一樣的乘客座椅內暗藏了7個傳感器，座椅靠背內的6個傳感器負責觀察乘員的坐姿高度，來判斷坐著的是兒童還是大人，或者飲料瓶等其它東西；靠背側邊的一個傳感器則專門檢查兒童是不是側著頭打瞌睡，判斷兒童的頭部是不是處于側氣囊展開的范圍內。OPDS傳感器是根據(jù)乘員的導電體量來做出這些判斷的，座椅在出廠之前已經設定了一個座椅自身的導電體量，座椅安裝到車上并坐了人后，OPDS系統(tǒng)檢測出一個總體的導電體量，總導電體量減去座椅的導電體量就是乘員的導電體量，如果乘員導電體量低于系統(tǒng)初始設定的判斷臨界值，則OPDS系統(tǒng)認為坐著的是兒童或兒童的頭部處于側氣囊引爆的范圍中，從而自動關閉安全氣囊，同時儀表板上的“SIDE  AIRBAG OFF’’黃色指示燈亮起，告訴駕駛員側安全氣囊已經關閉。有了OPDS這樣一個關懷備至的“看護人”，兒童就可以在旅途中盡情地享受自己的夢鄉(xiāng)了。

五、進氣系統(tǒng)參數(shù)可調式V8發(fā)動機

    寶馬新一代豪華轎車745i和735i所用的發(fā)動機是新式的進氣系統(tǒng)參數(shù)可調式V8發(fā)動機。該發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的3個主要參數(shù)(排氣閥開啟時間、進氣閥升程和進氣道長度)都可隨發(fā)動機工況的改變而自動調節(jié)。其中，進氣道長度可調技術為世界首創(chuàng)。西門子公司為該發(fā)動機配套提供了伺服閥、中間偏心軸的位置傳感器以及與發(fā)動機微機連接的閥門升程控制器。

六、電子液壓制動系統(tǒng)

    新款奔馳SL轎車特有的動態(tài)操縱控制系統(tǒng)，包括一個電子液壓制動系(EHB)，稱之為感應控制系統(tǒng)(SBC)。該系統(tǒng)的主要特點是通過傳感器建立了運動狀態(tài)、制動壓力的動態(tài)監(jiān)測和危險工況的預警。SBC增加了制動管路的壓力控制和制動準備功能，一旦踩下制動踏板，汽車即以最大的壓力、最快的響應實施制動，前后左右制動壓力比和制動壓力會隨路況及各車輪輪速的不同而變化，從而提高彎道制動時的安全性。其優(yōu)點在于提高了制動的舒適性并能提前做出響應，而不是像傳統(tǒng)的ABS在制動后通過信號反饋進行控制；此外，可以實現(xiàn)完全的干式制動，在潮濕的氣候或路面條件下，制動盤表面也不會形成水膜，保證了汽車快速響應。

七、可移動式轎車頂蓬

    為了能在轎車的行李箱里放置大件物品，一般都采用敞篷或軟帳篷，其缺點是顯而易見的。奔馳公司在其SL轎車上應用了一種可以移動的頂篷，頂篷通過可移動和翻轉的鉸鏈機構與車身的骨架相連，后風窗擋風玻璃也可以旋轉，由發(fā)動機帶動的7個執(zhí)行器執(zhí)行相關的運動。該頂篷目前還用于新款奔馳CLK的敞篷跑車上。

八、座椅調節(jié)記憶與后視鏡調節(jié)記憶

    每個人的高度不同，坐姿也不同，故都有一個最佳的座椅位置高度與角度以及相應的后視鏡位置。每次調節(jié)座椅的高度、前后位置、靠背的傾角及左、右后視鏡的角度很費時。每換一個駕駛員就重調一遍，既費時又費事。故出現(xiàn)了可將調整好的一套位置儲存起來的記憶系統(tǒng)。不同的人有不同的代號，換駕駛員后只要按其代號，即可調到該駕駛員最適合的狀態(tài)，還可儲存到電子門鎖的智能卡上。這些裝置目前還只提供在較豪華的車上。