第一部分 汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
第二部分 汽車電子技術(shù)應(yīng)用實例
第三部分 課程小結(jié)及心得體會
汽車是現(xiàn)代社會中最重要的交通工具之一。汽車工業(yè)也是成為衡量一個國家工業(yè)化水平的主要標(biāo)志。與傳統(tǒng)汽車技術(shù)相比，現(xiàn)代汽車技術(shù)主要包括以計算機為核心的電子控制技術(shù)；以質(zhì)輕、高強度為代表的新材料技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和設(shè)計方法，以 CAD（計算機輔助設(shè)計）為核心的整車及零部件新設(shè)計；融合當(dāng)代制造技術(shù)的汽車制造工藝；以減少石油燃料的消耗、降低大氣環(huán)境污染為目的的新型能源動力汽車技術(shù)。目前，汽車電子技術(shù)已經(jīng)成為衡量汽車技術(shù)發(fā)展水平的主要內(nèi)容，未來汽車技術(shù)的發(fā)展和性能的改善，主要依靠汽車電子技術(shù)的發(fā)展。
一、汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，電子技術(shù)已經(jīng)在汽車得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎涉及到了汽車的各個部分。汽車電子技術(shù)的主要內(nèi)容如下：
1、動力傳動系統(tǒng)的控制
主要包括發(fā)動機電子控制(包括汽油機和柴油機)、自動變速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及動力傳動總成的綜合電子控制等�？刂葡到y(tǒng)主要由各種傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和電控單元(ECU)組成。其主要是保證汽車在不同的工況下均能處在最佳狀態(tài)下運行，并簡化駕駛員的有關(guān)操作，從而降低油耗和排放，減少動力傳動系統(tǒng)的沖擊，減輕駕駛?cè)藛T的勞動強度，提高汽車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性。
2、底盤方面的控制
包括制動防滑與動態(tài)車身控制系統(tǒng)(ABS/ASR、ESP/VDC)、牽引力控制系統(tǒng)、懸架及車高控制系統(tǒng)、輪胎監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)、巡航控制系統(tǒng)(CCS)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(如 4WS)、驅(qū)動控制系統(tǒng)(如 4WD)等。其主要用于提高汽車的安全性、舒適性和動力性等。近些年來，這類控制系統(tǒng)開始在普通轎車上廣泛采用。
3、車身方面的控制
主要包括安全氣囊(SRS)、自動座椅、自動空調(diào)控制、車內(nèi)噪音控制、中央防盜門鎖、視野照明控制、自動刮水器、自動門窗、自動防撞系統(tǒng)以及滿足不同用電設(shè)備的電源管理系統(tǒng)。主要是用來增強汽車的安全性、舒適性和方便性。
4、安全方面和信息通信系統(tǒng)
安全方面主要包括安全氣囊、安全帶控制和防撞系統(tǒng)控制；信息和通信系統(tǒng)主要包括數(shù)字化儀表、汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)以及移動電話。GPS 系統(tǒng)全稱為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”。GPS 機動車反劫防盜系統(tǒng)是一種具有網(wǎng)絡(luò)報警功能的汽車防盜系統(tǒng)。在汽車上裝配一臺能發(fā)出信號的 GPS終端設(shè)備，一旦汽車被盜或出現(xiàn)異常，指揮中心可立即通過GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，接收終端設(shè)備信號，確定汽車實時地理位置和多方面信息，配合各方面力量及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢追回汽車，同時能熄滅發(fā)動機，使汽車不能行駛。
二、汽車電子發(fā)展及展望
近年來，汽車技術(shù)的發(fā)展日新月異，在未來的幾年內(nèi)世界汽車工業(yè)的技術(shù)進步將由量變達到質(zhì)變。由美國、日本、歐洲為代表的汽車工業(yè)發(fā)達國家從上個世紀(jì)90年代中期就開始先后從節(jié)能、安全、環(huán)保等方面制定了汽車技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，并組織科技攻關(guān)。
1、電動汽車將進入實用階段
隨著低價格、高能量和長壽命新型電池的研究發(fā)展，以及人們對環(huán)保的強烈呼聲，電動汽車將越來越多地在各大城市取代石油能源汽車成為一種代步工具。
（1）純蓄電池驅(qū)動的超微型汽車
這種汽車降低了汽車的動力性和續(xù)駛里程的要求，充電過程比較簡單，車速不高。較適合于市內(nèi)或社區(qū)小范圍內(nèi)使用。由于多數(shù)采用了鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等高性能電池，車輛性能較有保證，已進人小批量試生嚴(yán)階段。
（2）混合動力汽車
由于受到蓄電池性能的嚴(yán)重制約。使純蓄電池型電動汽車的產(chǎn)業(yè)化進程舉步維艱，于是混合動力汽車成了內(nèi)燃機汽車和電動汽車之間的過渡產(chǎn)品，既充分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)燃機技術(shù)優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機驅(qū)動無污染的優(yōu)勢�；旌蟿恿ζ噷F(xiàn)有內(nèi)燃機與一定的儲能元器件通過先進控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放，同時技術(shù)成熟、價格便宜。
（3）燃料電池汽車成為競爭的焦點
燃料電池汽車在成本和整體性能上，特別是行程和補充燃料時間上明顯優(yōu)于其他電池的電動汽車，并且燃科電池所用的燃科（甲醇、汽油、柴油、天然氣等）來源廣泛，又可再生，并可實現(xiàn)無污染、零排放等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
（4）驅(qū)動電機呈多樣性發(fā)展
盡管傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車仍在當(dāng)今世界占據(jù)主導(dǎo)地位，但發(fā)展清潔無污染的電動汽車已是大勢所趨，也是世界各國的必然選擇。
2、汽車安全標(biāo)準(zhǔn)將會更加嚴(yán)格
汽車安全技術(shù)涉及的范圍越來越廣、越來越細,但任何單一技術(shù)都或多或少存在不盡人意之處,而且僅僅依靠某一項技術(shù)已很難使汽車整體安全性能得到很大提高。因此,如何提高汽車安全性,滿足人們對汽車安全性能越來越高的需求,變得越來越急迫。駕駛汽車,確保行車安全。另外要不斷完善各項單一技術(shù)本身還要搞好各項單一技術(shù)之間的協(xié)同這一點更重要它直接影響到第一項工作的最終成敗即汽車安全技術(shù)應(yīng)朝著和減少事故影響的目的。所以今后的汽車安全技術(shù)是越來越集成化、智能化、系統(tǒng)化的。
（1）集成化
將汽車主動安全技術(shù)與被動安全技術(shù)進行融合,會得到更好的安全保護效果。在2000 年世界汽車年會上, 德爾福公司推出了“ 集成安全系統(tǒng)(ISS) ”。該系統(tǒng)涵蓋了汽車上所有的主要子系統(tǒng), 由50 種不同的技術(shù)組成,包括現(xiàn)有的、不久將推出的以及未來將要推出的先進技術(shù),這些技術(shù)集成于一體,協(xié)同發(fā)揮作用,達到更好地預(yù)防交通事故發(fā)生操縱方面的不足,等到相關(guān)技術(shù)如智能汽車操縱性能設(shè)計和人機工程設(shè)計等技術(shù)進一步成熟后,就可進一步推動汽車安全智能化。有人預(yù)測,未來的汽車會成為各種尖端電子技術(shù)的載體,或者說21 世紀(jì)的汽車是移動的電腦平臺,智能制動、智能減速和智能轉(zhuǎn)向?qū)⑹俏磥碇悄芷嚨幕咎卣鳌?br />（2）智能化
隨著電子信息等技術(shù)的飛速發(fā)展,形形色色的智能技術(shù)在汽車上得到廣泛應(yīng)用,安全技術(shù)逐步走向智能化。GPS(全球定位系統(tǒng)) 技術(shù)、智能避撞系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、智能輪胎、智能懸架、智能安全氣囊等將在汽車上發(fā)揮越來越大的作用。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展和計算機運算速度的加快及相關(guān)技術(shù)的進步越來越多的新型智能化安全技術(shù)裝置將出現(xiàn)在現(xiàn)代車輛上這些智能裝置將具有一定的識別、判斷能力在各種情況下都能自動協(xié)助或自行控制。
（3）系統(tǒng)化
將汽車、道路、人作為一個系統(tǒng)來分析研究,讓三者相互協(xié)調(diào),達到各自性能的最佳匹配,才能實現(xiàn)駕駛員行為特征、車輛機械特性及道路設(shè)施和交通法規(guī)之間的最優(yōu)協(xié)調(diào),才能追求系統(tǒng)整體的最佳效益。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來的汽車安全技術(shù)將向著微處理機、軟件技術(shù)、多通道傳輸技術(shù)、集成化技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)技術(shù)、聲納傳感技術(shù)、納米技術(shù)等更先進的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。不僅能將過去在軍事及航天領(lǐng)域的雷達、聲納( 超聲波)、遠紅外線、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等先進技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用于汽車，而且能將聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、光電感應(yīng)、指紋識別等領(lǐng)域的新技術(shù)運用到汽車上更能保證駕乘人員的安全。
3、汽車排放控制標(biāo)準(zhǔn)將會更加嚴(yán)格
國際上目前正在開展汽車排放技術(shù)法規(guī)全球一體化工作。針對目前國際上存在不同的重型車輛排放技術(shù)法規(guī)，排放的測量方法不盡相同，增加車輛和發(fā)動機制造商的生產(chǎn)成本的問題，起草制定全球統(tǒng)一汽車技術(shù)法規(guī)。重型發(fā)動機的車載診斷系統(tǒng)（OBD）電子監(jiān)測發(fā)動機的各項參數(shù)，以確保發(fā)動機性能正常，并檢測出故障，因此車載診斷系統(tǒng)（OBD）要與目前及今后出現(xiàn)的新的排放控制技術(shù)相匹配。該全球統(tǒng)一技術(shù)法規(guī)目前仍在專門成立的非正式工作小組內(nèi)進行起草工作，重點是在原有的歐洲、美國、日本技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ)上進行協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。未來的全球統(tǒng)一汽車技術(shù)法規(guī)將針對世界不同區(qū)域的地理和氣候環(huán)境特點，對在那些區(qū)域運行和使用車輛的發(fā)動機分別規(guī)定不同"板塊條件"的組合，并相應(yīng)地規(guī)定限值指標(biāo)。
4、降低油耗
為了防止地球溫室效應(yīng)和有效利用石油資源，必須降低發(fā)動機燃油消耗，而要實現(xiàn)這一目的，只靠傳統(tǒng)技術(shù)的延伸已經(jīng)無能為力，必須引入新理論和開發(fā)新的技術(shù)。如低油耗和低公害的薄燃燒系統(tǒng)、可變排量、可變氣門、高膨脹比等發(fā)動機技術(shù)。作為當(dāng)代新技術(shù)的缸內(nèi)直噴式汽油機已經(jīng)投放市場，該汽油機不是利用氣缸內(nèi)空氣流動和活塞頂凹坑來擴散油霧，而是把油霧集中在火花塞，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，實現(xiàn)空燃比大于40的超薄層狀燃燒。此外，在要求高輸出功率的全負荷區(qū)域內(nèi)，通過在進氣過程中噴入燃油，以促進燃油與空氣的混合；并利用燃油的汽化冷卻空氣，改善體積效率；通過高壓縮比實現(xiàn)高效率的燃燒。此外還有柴油機，代用燃料汽車（以天然氣、甲醇、乙醇、甲醚、氫氣作燃料的發(fā)動機）�？傊�，為降低燃料消耗費用，汽油車將趨于采用直噴式汽油機，而燃料消耗費用低的柴油車由于采用電子高壓噴射、高效廢氣再特環(huán)和后處理技術(shù)而實現(xiàn)高性能、低排放污染，今后將仍然是汽車發(fā)動機的主流；由于燃油短缺和環(huán)境保護的需要，各種代用燃料汽車將越來越受到人們的關(guān)注。
5、汽車材料的再循環(huán)利用
現(xiàn)在，報廢汽車車體質(zhì)量75％的材料已經(jīng)被再循環(huán)利用，剩余的塑料、橡膠、玻璃、纖維等碎末，主要以填埋方式處理，為了進一步提高再循環(huán)利用率，必須在設(shè)計階段就研究探討簡化零件材料構(gòu)成，盡可能使用同類型的材料，并考慮零件拆卸解體方便；塑料零件要避免使用難于再循環(huán)利用的熱硬化性材料，而擴大使用熱塑性好的塑料，并在材料上刻印標(biāo)記，以利于材料的識別。必須研究碎末材料的有效利用、減少體積和穩(wěn)定性能的方法，以及鉛幅射零件的替代，進而研究焚燒熱能和焚燒過程中的金屬回收技術(shù)，形成材料的再循環(huán)利用系統(tǒng)。
第二部分 汽車電子技術(shù)應(yīng)用實例
-------汽車電子安全氣囊
當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故時，汽車和障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞，一次碰撞的結(jié)果導(dǎo)致汽車速度急劇下降，一般降到速度為零的時間在150ms左右。由于慣性的作用，當(dāng)汽車急劇速時，乘員要保持原來的速度向前運動，于是就發(fā)生了乘員和方向盤、儀表板、擋風(fēng)玻璃等之間的碰撞，從而造成了乘員的傷亡，乘員和汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的碰撞稱之為二次碰撞。汽車安全氣囊的基本思想是：在發(fā)生一次碰撞后，二次碰撞前，迅速在乘員和汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間打開一個充滿氣體的袋子，使乘員撲在氣袋上，避免或減緩二次碰撞，從而達到保護乘員的目的。由于乘員和氣袋相碰時，會由于振蕩造成乘員傷害，所以一般在氣囊的背面開兩個直徑25mm左右的圓孔，這樣，當(dāng)乘員和氣囊相碰時，由于圓孔的放氣而減輕了振蕩，同時由于放氣過程是一個釋放能量的過程，因此可以很快地吸收乘員的動能，有助于對乘員的保護。
安全氣囊防護系統(tǒng)一般由傳感器，控制器（ECU）、氣體發(fā)生器、氣囊等組成通常氣體發(fā)生器和氣囊做在一起構(gòu)成氣囊模塊，如圖12-6所示。碰撞傳感器是安全氣囊中用來檢測碰撞強度的傳感器。其安裝位置依廠家設(shè)計而定，一般安裝在汽車前方左右前方左右兩側(cè)，以分別檢測前方左右兩側(cè)縱向30°范圍內(nèi)的撞擊。碰撞傳感器種類很多，有偏心錘式、應(yīng)變片式、永磁式等。中央傳感器裝在中央控制器內(nèi)，用來感測發(fā)生高速碰撞的信息，并將其輸送到CPU，引爆氣囊電雷管，使氣囊張開。同時前方傳感器也引爆了預(yù)緊器的電雷管，即安全帶預(yù)緊器和氣囊同時起作用。有的前方傳感器有兩對動、靜觸頭，在低速碰撞時第1對觸頭閉合引爆安全預(yù)緊器，在設(shè)置的傳感器冗余。安全傳感器用來防止系統(tǒng)在非碰撞狀況引起氣囊的誤動作。它們裝在中央控制器內(nèi)，是一個水銀常開開關(guān)，當(dāng)發(fā)生碰撞時，足夠大的減速度力將水銀拋上，接通電雷管電路。氣囊電源由從點火開關(guān)接出的汽車蓄電池（或交流發(fā)電機）主電源、穩(wěn)壓器、電源監(jiān)控器、備用電源等組成。平時由主電源供電，并對備用電源充電。由于主電源波動較大，一般都設(shè)有穩(wěn)壓器，以便獲得穩(wěn)定的電壓。在主電源損壞時，電源監(jiān)控器就馬上切斷主電源，啟動備用電源。同時，電源監(jiān)控器的儲能電容器也是備用電源的一部分。
安全氣囊的控制研究主要包括兩個方面，一是研究點火控制，另一個是研究安全氣囊的體積、體積、形狀、放氣特性等。研究第一個問題的目的是為了使安全氣囊能夠準(zhǔn)確地點火，防止誤點或（不該點火而點或）、漏點火（應(yīng)該點火而沒有點火）和遲點火（點火時間臺灣）；研究第二個問題的目的是為了盡可能有效地保護乘員。電子式安全氣囊的全部動作完全是由CPU的程序控制，按照人們事先設(shè)計的工作內(nèi)容與步驟，按部就班地逐條執(zhí)行的。汽車的點火開關(guān)閉合后，氣囊就開始工作。首先把CPU等電子電路復(fù)位，緊接著是自檢工作，專門由自薦子程序?qū)Ω鑲鞲衅�、引爆器、RAM、ROM、電源等部件逐個進行檢查。
如果有故障，先執(zhí)行總的故障顯示燈顯示子程序，使故障燈發(fā)出閃爍亮燈信號，駕駛員迅速把故障碼讀取開關(guān)合上（或用線接好），讀取故障碼，查處氣囊故障的部位。如果自檢氣囊誤故障，啟動傳感器采集子程序，對所有的傳感器進行巡回檢測。如沒有碰撞，程序又返回到自檢子程序。如果一直沒有碰撞則程序就這樣循環(huán)下去。如果有碰撞，經(jīng)CPU的判斷，如碰撞速度小于30km/h時，CPU發(fā)出引爆雙安全帶預(yù)緊器的指令，點燃雙安全帶預(yù)緊器，拉緊安全帶，保護乘員，并且發(fā)出光、電報警指令。如果碰撞速度大于30km/h,則CPU 向所有的引爆器發(fā)出引爆指令，使兩個安全帶拉緊，兩個氣囊張開，同時發(fā)出光，電報警指令。如果在較大速度碰撞后，主電源斷線，則電源控制器自動啟動備用電源，支持整個系統(tǒng)工作，并使報警工作至備用電源耗盡。
汽車設(shè)計的發(fā)展必然隨著汽車技術(shù)的進步而日新月異，眾多設(shè)計師的藝術(shù)風(fēng)格也會更廣泛更強烈地體現(xiàn)在汽車設(shè)計之中，而給予人們更加廣泛的選擇。高科技下，個性鮮明、更加人性化的汽車將是21世紀(jì)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然，因為它符合人類對文化、個性的追求和需要。因此，加大對概念汽車的設(shè)計的重視和投入，將對我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到極大的推進作用。
第三部分 課程小結(jié)及心得體會
通過半學(xué)期的學(xué)習(xí)汽車電子技術(shù)這門課程及老師的認(rèn)真講解，我學(xué)習(xí)到了很多知識，真的受益匪淺。
汽車電子技術(shù)包含的內(nèi)容很廣泛，我們主要著重學(xué)習(xí)了發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，車在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)動機的換氣過程，汽車嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)、開發(fā)方法及開發(fā)流程。通過這么課程的學(xué)習(xí)，我知道了汽車電子控制技術(shù)是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到汽車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適性。近年來，伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來越多，車用電子裝置的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成電路及微型處理機的應(yīng)用，大大推動了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時亦給汽車的控制裝置帶來了巨大的變革。
總之，以后我會更深入的去學(xué)習(xí)這方面的知識，理論結(jié)合實際，爭取取得一定的成果。
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