电子技术在汽车上的应用

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1、黄 冈 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 毕业设计(论文)课题名称: 电子技术在汽车上的应用 院 别 交通学院 专 业 汽车检测与维修 班 级 汽修201008班 姓 名 黄舟 学 号 201007031827 指导教师 姚海林 2黄 冈 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1目 录摘 要2Abstract31 设计总则31.1 前言31.2 国内外现状31.2.1 国内的状况31.2.1 国外的状况31.2.3 综合分析32 现在汽车上电子技术运用状况42.1发动机集中控制42.2底盘控制系统92.3车身电子控制系统143 汽车电子技术应用现状173.1汽车信息化技术的应用173.2

2、汽车智能化技术的应用183.3动力传动电子一体化控制系统203.3.1一体化控制思想203.3.2一体化控制方式204 汽车电子技术发展的趋势214.1传感器、电子控制单元(ECU)及执行机构和配用系统214.2总线技术224.3安全技术234.4多媒体娱乐与智能通讯系统244.5数据传输载体方面的电子新技术应用244.6其它新技术245 结论与展望265.1结论265.2展望26致谢27参考文献28摘 要随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度也越来越高，防盗、安全气囊、车载电话，GPS导航、倒车雷达和CAN总线等设备已经成为很多汽车的标准装

3、置。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。可以说，今天的汽车已经进入电子控制的时代，而这一切都依赖于电子技术的发展。汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，“电子汽车”走向未来。关键词：电子技术 汽车电控 故障诊断AbstractAlong with the automobile industry and the electronics industry continues to develop, in the modern automobile, electronic technology is applied more and more widely, car ele

4、ctron changes rate is higher and higher also, anti-theft, airbag, mobile phone, GPS navigation, reversing radar and CAN bus equipment has become many car standard device. Automobile Electronic Technology Automotive Technology and electronic technology to combine the product. Can say, todays car has

5、entered the era of electronic control, but it all depends on the development of electronic technology. The car will be simple mechanical products to advanced mechanical and electrical integration of product development, electric car into the future.Keywords：Electronic technology automotive electroni

6、c control fault diagnosis28黄 冈 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1 设计总则1.1 前言从汽车技术的现状和发展看，电子控制技术是支撑现代汽车发展的基础技术之一。随着电子控制技术的发展，汽车电子技术已从单个部件电子化发展到总成电子化、网络化、智能化，智能化、综合化控制是汽车电子控制枝术必要的发展方向。汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。1.2 国内外现状1.2.1 国内的状况汽车电子化程度的高低，已成为衡量轿车综合性能和现代化水平的重要标志，许多工业

7、发达国家都已形成了独立的汽车电子产品。国外汽车电子产品生产主要集中在几个大的汽车电子公司，如日本的电装公司、美国的德科公司、德国的博世公司和西门子公司。它们依靠自身拥有的核心技术，价格和服务优势，长期为世界上多家汽车大公司配套，占据了世界汽车电子技术装备的大部分市场。1.2.1 国外的状况加入WTO之后中国汽车业迅猛发展，汽车电子产业已显示了蓬勃的生机和广阔的市场前景。预计到2011年，汽车电子及与电子技术相关的产品，平均在整车成本中所占的比例将上升到50%；汽车电子的发展速度将从目前的10%的增长率，上升到20%。随着未来国内外汽车市场的快速发展和其中电子产品所占比例的提高，中国汽车电子产业

8、将形成巨大经济规模效应，成为支持汽车工业发展的一门相对独立新兴支柱产业。1.2.3 综合分析在汽车电子时代电子技术完全取代了以前的老装置，在以后的汽车上将会有更多的电子技术引入，使汽车更加完美，在动力性、经济性、舒适性、安全性都更高。汽车电子技术不但推动了汽车的发展，还不断的推动着电子技术其他方面的发展。2 现在汽车上电子技术运用状况2.1发动机集中控制汽车应用电子技术首先由发动机开始，为了改善发动机的工作状况。本世纪五十年代出现了由电子技术控制的“燃油喷射装置”。当时电子工业所提供的只是笨重的电子管产品。1966年，美国加利福尼亚州首先颁布了汽车排放法规，从而导致了电子点火系统和电子燃油喷射

9、系统的研制5。随着电子工业的迅速发展，微机技术日趋成熟,都使汽车发动机应用电子控制技术得以长足的发展。并日益完善，走向集中控制的新阶段。对发动机进行电子控制的目标是,降低油耗，减少污染，提高动力性通过对发动机各个工作系统的电子化控制6。这些目标均已达到,因此欧美各国对几乎所有的汽车发动机实施了电子控制。日本生产的排黄在2L以上的高级轿车用发动机均实施了微机的集中控制，2L下的发动机也正以高性能汽车为中心。逐步扩大电子控制的范围。(1)电子点火系统这一系统可实现对点火正时的最优化控制。电子点火系统原理图如图2.1所示。图2.1 电子点火系统原理图汽油发动机的点火提前角与其转数和负荷的关系是：一个

10、由二维函数确定的多曲面，将这种函数关最输入系统的微机处理机后，当传感器采集到的各点火参数点的信息也进入微机时，经过运算处理可选择出最佳点火提前角，并向执行机构发出点火的指令，从而使发动机处于最佳点火状态，发出最大的功率和扭矩，而油耗与排放可降到最低限度7。就系统的控制方式而言分为开环控制、闭环控制，以及开闭相结合的三种方式。开环系统的点火正时接近最佳值，但其精度稍差，对机械执行机构的要求也高。闭环系统是在开环系统上增加一个爆震限制器，提供爆震反馈信号而形成闭环，其点火时刻的精度高、对机械执行机构的要求也低，只是排气净化能力较差。而开、闭环相结合的方式，则是在点火提前角的控制条件加入其它相关的控

11、制参数，使汽油机在各种条件下均可获得最佳点火提角。就系统的结构形式而言，可以分为：旨在提高点火电压的电感式或电容式电子点火系。这种结构显然较传统的有触点控制的电感式蓄电池点火系统有所改进，但受电感或电容类元件的限制。不能满足高速和高压缩比发动机的更高要求。旨在提高点火能量的多脉冲、多火花高能电子点火系统。这是一种无触点的电子点火系统，它具有增强火花能量，促使火花形成，对火花塞上的分路电阻的灵敏度要求低等优点。旨在提高点火正时精度的电子点火提前系统。(2)电子供油系统这一系统可以对燃料的供给提供最佳控制，即对发动机各种工况下的供油量、可燃混台气的浓度、分配和燃烧速度予以有效地控制目前各国研制的供

12、油系统有以下几种：电子供油泵、电子化油器、电子燃料喷射系统；空燃比闭环控制系统；二次进气控制系统；稀燃技术和稳定燃烧技术；使用较普遍的是电子反馈式化油器和低压电子燃料喷射系统。电子反馈式化油器控制混合气体的空燃比，使之在各种工况下都能达到最佳值它可提高排气净化水平，可节油，但控制速度慢。低压电子燃料喷射系统则控制供油量，使之在各种工况下均达到最佳值，可节油，反应速度快，但其结构复杂，成本较高电子供油系统工作原理电路图如图2.2所示。图2.2 电子供油系统工作原理图德国波许公司研制了数种电子喷射系统。即Jetronie系统：K型带有机械空气流量计；KE型带有数字控制；LH型带有热敏电阻流量计。电

13、子控制燃油喷射装置较电子化油器成本要高。但它对燃料供给的控制很精确，发动机输出功率可明显提高，节油效果显著，通常可节约燃油515%；耗油率相同的条件下，扭矩可增加152O%。因此，美国、西欧及日本等国家已在一百多种汽车上使用了电子喷油装置8。由于节能及排放法规的需要，汽车柴油机采用电子控制喷油装置也日益增多。日本丰田公司率先采用先进的微处理机和高电子技术相结台，对轿车用柴油机实行燃油供给的控制。它通过对发动机供油量、喷射时间、怠速、电热塞电流和进气管空气流量等优化控制，有效地提高了发动机的输出功率和燃料的经济性。(3)控制爆燃和增压的点火调节系统近年来，由于汽车发动机增压技术的逐渐推广，爆燃问

14、题变得更为突出。爆燃是一种不正常的燃烧，发生爆燃后发动机件易损、动力、经济性下降。然而在即将爆燃之前时，燃烧的速度最快。发动机的动力性能最好，因此，控制爆燃十分必要，这也促进了微处理机控制爆燃的点火调节系统的迅速发展。控制爆燃是和控制增压相联系的，所以目前的这类点火调节系统有两种形式：该装置在爆燃即将发生前可以迅速地推迟点火时间，阻止爆燃的发生；而当燃烧过程中远离爆燃状态，它又可使点火时间缓慢地逼近最佳点火提前角调整位置，从而使点火正时始终保持在即将爆燃的边缘。由于微机控制技术的有效作用，使该系统对爆燃的反应相当迅速，以致发动机在几个缸点火范围内便可将爆燃消除。西德戴姆勒奔驰公司为S等级汽车的

15、八缸发动机研制的电子点火系统中就有这种爆燃控制器，该系统的程序处理机根据两个爆燃传感器迭来的信号，可将指令变换为晟佳点火提前角。增压控制器该装置不延迟点火，而是能打开增压发动机的旁通阀，使得一部分废气不经过增压涡轮而直接排走，从而使增压的压力下降，一直到消除爆燃为止。这种控制器对汽油机和柴油机均有效。西德大众公司生产的奥迪80型燃油喷射柴油机在每个气缸上都装备了爆震传感器，由增压控制器来控制爆燃的发生，从而能适应不同牌号的柴油。(4)控制排气污染的废气再循环系统为了降低汽车排污，减少汽油机捧放一氧化碳、烃类氧化物的氯化物对大气的污染，使汽车的排放符合严格法规的要求，可采用“排气再循环法”，即采

16、用由捧气管引出一部分排气再进入气缸中燃烧的办法。近年研制的由微机控制的废气再循环控制系统，可根据废气的成分、含量来调节再循环废气的环流量，从而可以减少排气中的有害气体。1978年美国福特公司的EEC1系统就包括废气再循环系统。(5)控制怠速转速的电子系统怠速控制系统的功用系统对怠速的控制是通过在节流阀体上安装怠速空气控制阀，从而控制怠速运行时的进气量来实现的。ECU监测转速的波动，通过调整喷油量，点火正时和怠速空气阀的开度，闭环控制发动机的实际怠速转速，并根据水温及怠速时负载情况适当调整怠速。怠速控制系统的构成与工作原理广州本田轿车F23A3型发动机怠速控制系统的构成如图2-3所示。F23A3

17、型轿车的怠速是由ECM/PCM(动力系统控制模块)根据空调开关信号、交流发电机充电(ALTFR)信号、动力转向压力(PSP)的开关信号、起动开关信号和制动开关信号等确定的电流，操纵怠速空气控制(IAC)阀改变由旁通气道进入进气歧管的空气量进行控制的。在IAC阀工作时，IAC阀打开以便保持适当的怠速转速。图2-3 广州本田轿车F23A3型发动机怠速控制系统的构成1IAC阀；2ECM/PCM在发动机起动以后，ECM/PCM控制IAC阀开启一定的时间，以增加进气量，使发动机的怠速转速升高150r/min-300r/min在发动机冷却液温度低时，IAC阀打开以便使发动机达到适当的快怠速，故广州本田轿车

18、F23A3型发动机旁通空气量的控制与发动机冷却液温度有关。(6)电子控制的排气消声器日本卡鲁索尼库株式会社研制的电子控制排气消声器系列产品增加了双重式消声器的消音，提高了输出的功能，发展成为能够制造出所喜爱的音色的“造音”消声器。双重式消声器上装有控制阀，消声器可根据控制阀来改变排气通路。而控制阀是由电脑来控制的，它主要是通过控制干涉，扩张共鸣等消声的因素，进一步提高排气及消声两方面的效果。七十年代末，由于世界性的能源危机和各国相继制订出强制性排气净化法规。许多汽车公司将主要的精力投入列发动机的电子控制装置的研究。由于微电子技术的发展，客观上为这种装置提供了大规模数字集成电路和微处理机等先进的

19、手段，从而使这种电子控制系统能实现对发动机的集中控制使发动机的燃烧过程、排放过程和使用特性均在电子控制下达到最优化状态。该系统可根据输入大气温度、发动机进气温度、水温、转速与负荷计算出最佳点火时刻，进而可控制混台气选到最佳的稀薄成分，实现最佳燃烧。此外，各主要汽车公司相继开发出各自的发动机集中控制系统有：美国福特公司的EEC系统(EngineElectronicCenter) ；美国通用公司的C一4系统(ComputerControlledCatatytlcConverter)；日本丰田公司的TCCS系统(ToyotaComputerControlledSystem)；日本日产公司的ECCS系

20、统(ElectronicConcentratedEngineControlSystem)。其中，尤以福特公司的成绩最为显著。自1978年以来该公司先后开发出了四代产品。EEC一1，主要控制点火系统及废气再循环；EEC一2，增加了化油器空燃比反馈控制和怠速转速控制、扫气控制；EEC一3可同时适用于化油器式和汽油喷射式的汽油机，并具备自行诊断装置；EEC一4，用于辅助控制空转及工作气缸数的变化，可实现对燃料消耗、点火正时和排放的较大程度的控制，并可以用自动诊断方式检验该系统的某些关键部件。通用公司的C4系统是1978年研制成功的。该装置对化油器的空燃比可进行反馈控制，能综合控制点火时刻、空燃比、排

21、气再循环和怠速转速等，同时具有后备电路和自我诊断能力。通用公司近年来研制成功了用于轻型汽车的MC88832型多功能电子装置。该装置可根据发动机工况参数、油门踏板状况、汽车行驶速度、传动接台状态进行对如下各项目的选择：喷射的起始时刻，每个喷油嘴喷射的持续时间，燃油空气混合比倒，按照起始爆震确定的点火提前角，废气再循环状况冷却风扇系统的速度状况、风扇开关时间。该装置还可以在紧急情况下切断油泵的电传动而使发动机停转。上述发动机的集中控制系统已获得了明显的经济效益，也促进了落后国家这种系统的开发工作。如俄罗斯和保加利亚今年在合办的汽车电子仪厂研制出为拉达、吉尔、塔夫里亚等车型配套的用微机控制汽车发动机

22、的系统。2.2底盘控制系统(1)应用于汽车传动系的电予控制系统电子技术在汽车传动系上的应用主要是在自动变速系统上，对传统的手动式变速嚣的改造起步于1970年，当时日本丰田公司研制成功世界上第一台电子控制的变速系统，并装用在COTONA牌轿车上，到1976年实现了批量生产。但由于这类系统在控制精度方面效果较差，各国又把研究精力转向徽机制控技术在变速嚣上的应用，并相继开发出各种类型的自动变速系统9。自动变速系统根据发动机转速和负荷传感器、车速传意器以及加速踏板位置传感器传递来的基本参数，由微机处理机进行大量的逻辑数字运算和判断，通过液力促动器和电磁阀(电磁线圈)来控制油压使汽车处于最低挡位，也使发

23、动机处于最佳耗油状态。(2)电子控制的液力变矩式、多级齿轮自动变速器及汽车恒速系统为了使汽车发动机能最大限度地发挥其工作特性，最理想的做法是采用大变速比的无级变速液力变矩嚣。如果变速比达到6：1，其行驶过程中燃料消耗可降低25%。这种变速器将有助于实现汽车全自动化操作，由于研制的难度较大，使用在汽车上的还较少。德国VDO公司研制出的Tempostot电子系统，可根据数个程序使变速器自动换挡。德国巴依尔公司也研制了具有三个工作程序的变速器自动换挡电子系统。波许公司与ZF公司共同研制了具有自动监测和诊断功能的电子式自动变速器控制系统。液力变速器由液力变矩器和行星齿轮机构组成，由微型计算机控制其变速

24、。其作用是：可降低燃料消耗。低速时可降低5%，在60公里时以上高速时，可降低2O%。可利用发动机工作曲线来控制换挡和自动锁止。因此变速的结果能适应发动机的扭矩特性，从而减少变速冲击，改善了汽车行驶的平稳性。可利用微型传感器，调节器和配线等部件对变速系统进行自我诊断10。传统的多级齿轮变遗器结构简革，传动效率可高达98%，并可使发动机燃油消耗选到最佳状态。如齿轮参数选择适当，可使燃料消耗下降25%。日本日产汽车公司1988年研制成功微机控制的4速自动变速装置，到9O年代以达到日产40万台的水平。意大利菲亚特研究中心也研制出了结构简单、成本低，而且节油效果明显的微机控制4速变速器。美国1991年通

25、用公司在前驱动的豪华轿车上装用4T60-E型变速嚣，它由一个单独的电子控制微型组件来控制发动机和与变速器装在一起的驱动桥来实现控制换挡。通用公司还为轻型卡车提供了一种电子控制后驱动4速变速器。福特公司也在1991年为其生产的林肯大陆牌两种前轮驱动的轿车装上了AXOD-E型4速自动驱动桥，它采用电子自动换档，而且并入了福特的EEC-IV型发动机中央控制系统11。该系统是由驾驶员事先设定车速，汽车可自动加速或减速。当汽车选到设定车速后，则可恒速行驶，而其加速减速过程中的操作均是自动进行的，这一系统仍在研制中。（3）应用于汽车转向系的电予控制系统电动助力转向系统的工作原理图如图2.4所示。图2.4

26、电动助力转向系统的工作原理图随着速度测量和加速度测量等高技术的出现和液压动力转向系统的日臻成熟，使得汽车转向系在应用电子技术上迈出了较大的步伐，尤其是日本在这方面做了大量的开发性工作。目前已得到应用的有以下三种成果。1)四轮转向系统(4ws)：1986年日本本田技术研究工业会社率先开发了前后轮以机械相连的“舵角应动式”四轮转向系统。其动作特点是：在改变行驶路线而又高速行驶时，或只做轻微的操作及缓慢转弯时，后轮与方向盘转动方向一致，行车摆动小，稳定性好。这一系统巳从1987年开始使用在奉田牌汽车上。2)全电子控铺的动力转向系统：可以灵活地根据扭矩、转向系转角和车辆速度的信息，依靠软件的控制逻辑自

27、由地设置转向动力特性。可以提供最优化的转向反回特性。既可根据转向角进行回复控制，也可根据转向角进行阻尼控制。可节约能量。即电机只在需要时运动，使动力损耗、燃料消耗降至最低。可以有效地降低转向轴的颤动和反冲。这是利用电机惯性的质量阻尼效应达到的。3)控制后轮转向的微机处理机：日本马自达MAZDA公司开发的这种四轮转向系统。是以微机控制电机，对后轮转向的车辆在高速行驶时，由该专用电机使后轮的方向发生偏摆变化，最大偏摆角可达5以上12，从而提高了高速行驶下的稳定性。（4）应用于汽车悬架系统的电子控制系统汽车的运动在很大程度上取决于轮胎与地面间的相互作用力。如果汽车行驶过程能够采取措施控制轮胎与地面间

28、的相互作用力。并控制车身与车轮之间的垂直作用力，就能够改善汽车的动态性能。基于这样的认识，汽车设计者与生产者希望依靠电子技术。能够根据不同的路面状况和驾驶工况，实现自动地控制车辆的高度、阻尼特性和悬挂的弹性参数。以改善车辆的操作性、平稳性和乘坐的舒适性。这在汽车理论中霈为“主动控制技术”,于是电子技术开始应用于汽车悬架系统13。电动悬架又称“主动悬架”，主要可以调节弹簧刚度和减震器阻尼，以提高平顺性和操纵稳定性，即可根据悬架质量的加速度，主动地控制车辆的振动，从而使悬架发挥其最佳性能，实现平稳行驶。日本研制的电子控制悬架系统:日本从1986年起在大型载货汽车上装用可调节汽车高度变化70mm的悬

29、架系统14。荷兰达夫公司的95系列汽车上装有可调节汽车高度达220mm的电子空气悬架。美国起步较晚，于1990年研制成第一辆装有电子悬架系统的载货汽车，通用公司于1991年在雪佛兰轿车上开始装用“主动悬架”。美国福特公司在研制2000年的未来型汽车过程中，制成了电子控制式的主动悬架和半主动悬架。德国研制的用计算机控制的悬架装置这种自动减震系统，被称为ASD系统，它已应用在奔驰300SLL型和500SL型轿车上，从而使它的安全性得到改善。电控空气悬架工作原理示意图如图2.5所示。图2.5 电控空气悬架半主动悬架则没有另外加设作动器元件，只利用电子控制装置改变弹簧刚度和减震器阻力。此外，美国还研制

30、了能使汽车车身姿态(由车身偏离角、车身的纵倾与侧倾及车身高度等囡素所决定)变化极小的，功能先进的电子控制悬挂装置。（5）应用于汽车制动系的电子控制系统电子控制的制动防抱死装置。在汽车制动系的发展史上，由后两轮制动增加到四轮全制动，使汽车在光滑路面上行驶的操纵稳定性得到初步的保证。随着轿车车速的提高和载货汽车载质量的提高，缩短制动距离，防止制动器工作时出现的车轮抱死、车辆横向侧滑的要求日益迫切。这一问题的解决已决非机械系统所能办到的，于是自七十年代起欧美各国先后研制出电子控制的制动抱死系统。电子制动系统示意图如图2.6所示。图2.6 电子制动系统示意图波许公司的第二代产品为ABS2型和ABS3型

31、，其中ABS3型采用集成电路型式，将手制动缸与液压制动增力器联合起来。其第三代产品ABS2E则采用3个电磁阀与1个棒式铁芯为主要元件。其第四代产品ABSASK是将制动防抱死与驱动防滑系统合成。美国通用汽车公司所属的德尔科莱公司是生产防抱死制动装置的中心，早在1981年生产的塞特恩牌小轿车上就已装用该公司生产的最新型、低成本的ABSVI型防抱死装置，即不再使用油泵和蓄能器来产生和卸除油压，而采用了独特的方式实现防抱死制动功能。具体结构是在液压制动系统中引入了一个变排量油缸，通过保持一定量的制动油液和靠电子控制的活塞来改变油缸的排量，达到对油压的控制作用，最后通过3个各自独立的电机来控制车轮的闭锁

32、15。美国福特公司在轿车上使用的四轮防抱死制动系统由装在各个车轮上的轮速传感器、液压泵、气阀和电脑存贮器以及控制模块组成。(6)轮胎压力检测汽车轮胎内充气压力的高低，直接影响到整车行驶的舒适性和安全性。如果保持适宜的轮压，则可以减小轮胎的磨损、降低油耗、防止因轮压不足而引起的轮胎损坏，并能保证汽车的行驶稳定和安全性。轮胎压力监测系统通过连续地监测轮胎的压力、温度和车轮转速，能够自动地为驾驶员发出警告。2.3车身电子控制系统主要包括安全气囊(SRS)、自动座椅、自动空调控制、车内噪音控制、中央防盗门锁、视野照明控制、自动刮水器、自动门窗、自动防撞系统以及满足不同用电设备的电源管理系统。主要是用来

33、增强汽车的安全性、舒适性和方便性。(1)电控安全带预张紧系统和安全气囊系统在发达国家安全气囊已作为标准部件。正在研究的是安全带电控化，即一旦安全带超过预张力后通过其预张紧电控系统，安全气囊系统立即起作用以保护人体。由电子系统可调安全带预张力，可预先决定安全气囊起作用的条件。(2)汽车安全间距控制系统这种电子安全系统是以电磁微波或激光测距在驾驶者面前显示本车与前车间距，作为对驾驶者的一种警报系统以解除其紧张情绪。奔驰公司正在研究的是更为高层次的所谓“自动智能安全稳定车速控制系统(AICC)16”，它把以下信息及条件均予虑：本车与前车的距离；前车的速度；路面及气候条件，以确定制动时轮胎和路面间的摩

34、擦因数值；前、后车都在行驶中，微波、激光或红外线测距时因多普勒效应所带来的修正等。然后，通过计算机不断确定前车和本车是否超过相对安全警戒距离，这个距离是动态变化着的，是电控系统自己随时确定的(智能化)。(3)自动车内降噪系统日本已开发成功电控降噪系统并已投放市场。方法一般是发动机噪声声波被车内某固定位置点所收集，经放大整理输出该噪声的频谱、振幅、相位进入优化器，随后通过扩音器在车内放出与噪声完全相反的反相波，以减低原噪声。这样，就在一个封闭的车内周而复始地连续不断地循环降噪。发动机的即时运行转速是此系统最重要的参数信息，以此提供给发动机。(4)防盗系统汽车防盗系统的功能主要包括三个方面：防止非

35、法进入汽车；防止破坏或非法搬运汽车；防止汽车被非法开走。换句话说，汽车防盗一般从三个方面考虑：门锁的工作可靠性、发动机的防盗性、汽车的防盗报警功能。汽车防盗系统有广义和狭义之分，广义的防盗系统包括中控门锁、发动机控制单元和报警系统。狭义的防盗系统是指一些防盗设备，如各种防盗锁和各类报警器。中央防盗门锁的使用既方便了驾驶员开锁车门，又能起到防盗作用。电子止动防盗系统(防盗点火锁)是目前使用最多也是世界上高级轿车普遍采用的汽车防盗技术。英国埃斯基谷公司最近研制成功一种可暗藏于汽车内任何部位的新型防盗装置，它可通过电话使汽车停止、闭锁、功能丧失。其控制方法有：逐渐减少燃料供应使汽车慢慢停止；关闭车窗

36、或车门使窃贼难以逃出；启动报警器、制动装置及卫星跟踪系统；通过内部对讲机与窃贼谈判；开启或关闭其它电动控制设备(如车灯等)。(5)电动车窗系统有四个双向电机，通过流向电流的方向改变电机的转动方向，从而改变车窗的升降。其工作简图如图2.7所示。图2.7 电动车窗工作原理图(6)电动座椅系统 有三个双向电机。后排一个，调节座椅的高低；前排两个，分别调节座椅的高低和前后距离，使驾驶员更舒适。其工作简图如图2.8所示。图2.8 电动座椅工作原理图(7)汽车空调控制系统(ACS)汽车自动空调系统(AutomaticAir-ConditioningSystem)是舒适性装置，汽车内部温度是舒适性的重要指标

37、。自动空调控制系统由4部分组成：一是传感器部分，二是系统“控制中枢”，三是控制部件，四是自检及报警部分。3 汽车电子技术应用现状3.1汽车信息化技术的应用汽车信息技术的应用是基于全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、移动通讯网络以及国际网络传输控TCP/IP等技术原理，在汽车上轻松实现诸如数据传递、语音通讯、目标跟踪、自动报警，以及各种公众信息、实用信息的服务功能，并可通过与110、120等系统和各类数据库相结合，实现更广泛的应用。(1)自适应巡航控制系统自适应巡航控制系统是通过控制车辆，在设定所希望的较低行驶速度之后，用雷达、声纳、激光波束对前方路面进行扫描，在必要的时候自适应巡航控制系统

38、将自动减少气门开度，降低档位，甚至实施制动，保持安全车距。但这种系统要求在路面和汽车上都设置有特制的传感控制和通讯设备，可实现无人驾驶。一般这种汽车配备有精确的定位系统，可以为年老体弱和残疾人提供出行的便利。(2)防碰撞警告、撞车通告与集成安全系统防碰撞警告与撞车通告系统也是利用雷达、声纳和激光波束扫描潜在的危险与障碍，在汽车即将发生撞车或交通事故时，发出紧急信号，以避免事故的发生。同时它还可以与全球定位系统GPS相结合，在发生撞车或交通事故时，给救助机构120提供车辆精确位置的信息，使急救中心可以快速到达现场实施救护。集成安全系统是由几十项技术构成，包括电子设备、微控制器、传感器等技术与产品

39、。集成安全系统可以凭借先进的电子技术和集成技术，研制出适合于汽车驾驶各个环节的安全系统与设备：如安全带预张紧和过张紧装置帘式头部气囊、自适应能量吸收转向柱、主动膝部保护装置等设备，以提供驾乘人员全面的防护。(3)网络通讯与电子导航系统网络通讯系统可以使驾驶员在眼不离前进方向，手不离方向盘的情况之下，通过便携式电脑和无绳电话接受网络新闻、电子邮件和其它信息，且可以通过声控语音系统传达给驾驶人员。一般网络通讯系统的传输方式有两种：一是通过数字式显示器阅读邮件文本，二是通过语音系统将文本文件转换为语音文件，以电子语音形式读出邮件的内容，而且邮件回复即可以以音频文件形式，又可以用语音识别系统将音频文件

40、转换为文本文件发出。电子导航系统也称为车载导航系统，它是利用全球定位系统GPS的导航功能，帮助驾驶人员在错综复杂的城市道路交通网络中，选择最佳行驶路线使之快速地到达目的地。电子导航系统运用多层引导式菜单，简明扼要地按地区、城市、区域和设施功能分类选定目标，测算出最佳的行车路线，图文并茂地展示在二维或三维电子地图上，并实时标志出汽车实际行驶的路线位置。当突然路遇前方路线堵塞或交通意外情况时，迅速修改行车路线，并在数秒之内自动设置新的行车路线，重新恢复导航功能。 3.2汽车智能化技术的应用智能汽车IntelligentVehicle(IV)是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综

41、合系统，它集中地运用了计算机、人工智能与动控制技术、现代传感技术、信息与通讯等技术，它是典型的高新技术的合体，是目前各国重点发展的智能交通系统中重要的组成部分，也是世界车工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。(1)智能感知与预警系统智能感知与预警系统是利用各种传感器信息，以获得对汽车车身、行驶的周围环境和驾驶员本身状态的感知，在必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统，驾驶员状态监测系统。碰撞预警系统包括前后方碰撞警告车、道偏离警告、盲点警告、换道和并道警告、十字路口警告、步行人的检测与警告等功能，以提高行车安全。驾驶员监测系统主要有驾驶员打盹警告驶员位置占有状态监测等功能。(2)巡航控制

42、系统巡航控制系统英文名称为SpeedControlSystem或CrusieControlSystem，这是一种减轻驾车者疲劳的装置。当汽车在长距离的高速公路行驶时，启动巡航控制系统就可以自动将汽车固定在特定的速度上，免除驾车者长时间脚踏油门踏板之苦。同时，它还能在巡航状态下对预定的车速进行加速和减速的调节。还有节省燃料和减少排放的好处，因为汽车都有对应的经济速度，当驶者将巡航控制系统调置在经济速度上就可起到省油的作用。(3)智能汽车的关键技术机器视觉技术、雷达技术、磁性导航技术、高精度数字地图和卫星导航技术GPS是智能汽车的关键技术，这些技术的发展直接影响到汽车智能化的进程。机器视觉技术是智

43、能汽车领域发展最快的技术之一，为在智能汽车上应用，机器视觉必须具有实时性、鲁棒性、实用性的特点。机器视觉主要用于道路路径的识别和跟踪，与其它传感器相比，机器视觉具有检测信息量大和能够遥测等优点。但数据处理量大容易导致系统实时性较差等问题，这样就必须在设备上采用更高性能的硬件，在软件上研究出更新的视觉算法。如德国UBM大学Dickmanns教授研制的EMSVision视觉系统较好地模拟了人眼功能4。EMS-Vision系统可以随着速度的变化，自动调节摄像机的焦距，对周围较宽范围内的物体感知，适应不平道路的颠簸环境，并可获得立体视觉的解释。意大利的阿尔博特布拉基教授在ARGO项目中提出了一种基于外

44、形的行人检测算法，该算法在对单帧图像进行粗处理，得到初步的行人外形之后，用立体视觉技术得到距离，再对处理的结果细化得到最终的结果。法国的偌马德阿弗瑞尔也提出了一种视觉方法，可以正确地跟踪有路标和无路标情况下的道路。日本的一些公司提出了一种可靠的立体视觉匹配算法，用来实现当前图像与参考图像之间的象素匹配。雷达技术可以轻松解决视觉技术在深度信息方面的难度。利用雷达技术可以得到汽车周围的深度信息，从而可以准确地发现车辆周围所存在的障碍以及前方的车辆或行人。雷达系统一般与视觉系统共同应用，通过各个传感器的融合，得到更为准确的路面信息。美军DEMO项目研制出了一种无人操纵全自动多地形适应性的高机动智能越

45、野车(HMMWV)，该智能越野车就是采用了这样的雷达与视觉融合技术。自20世纪70年代以来，电子技术开始在汽车上快速发展和广泛应用，尤其是近几年各种排放性能、燃油经济性和安全性能等法规的强制性要求，极大推动了电子技术在汽车领域的推广使用，使汽车电子化程度不断提高，性能不断加强。作为汽车工业与电子工业的结合，汽车电子产业得到了飞速发展。目前，西方发达国家的电子产品在轿车整车制造价格中所占的份量已经达到了15%20%，预计到2010年将达到25%35%5。汽车电子技术不仅推动了汽车工业的发展，同时也极大地促进了电子产品市场的发展。现代汽车电子技术在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒

46、适性等方面发挥着不可替代的作用。3.3动力传动电子一体化控制系统3.3.1一体化控制思想汽车动力传动系统一体化控制是指应用电子技术和自动变速理论，以电子控制单元(ECU)为核心，通过液压执行机构控制离合器的分离和接合、选换档操作，并通过电子装置控制发动机的供油实现起步、换档的自动操纵。其基本的控制思想是：根据驾驶员的意图(加速踏板、制动踏板、操纵手柄等)和车辆的状态(发动机转速、输人轴转速、车速、档位)，依据适当的控制规律(换档规律、离合器接合规律等)，借助于相应的执行机构(离合器执行机构、选换档执行机构)和电子装置(发动机供油控制电子装置)对车辆的动力传动系(发动机、离合器、变速器)进行联合

47、操纵。主要包括发动机电子控制(包括汽油机和柴油机)、自动变速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及动力传动总成的综合电子控制等。控制系统主要由各种传感器、执行机构和电控单元(ECU)组成。其主要是保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。3.3.2一体化控制方式动力传动系统一体化控制方式一般分为3类：采用两机或多机通讯的方式。在发动机ECU和变速器ECU之间实现信息共享。这种控制方式充分利用了成熟的发动机和变速器控制技术，对原系统改动较少。采用单一的ECU对发动机和变速器实现整体控制。其

48、优点是集成度高，外围接线减少，可靠性提高，但对ECU要求较高，开发成本高。丰田雷克萨斯Ls400型轿车上的动力控制系统、四档带智能控制系统的自动变速器A341E和发动机使用同一ECU，装有微电脑的ECU通过控制自动变速器的换档、闭锁时刻、行星齿轮系统中执行机构(离合器、制动器)的油压以及换档时发动机转矩，使换档品质达到最佳。采用CAN总线结构进行总体控制。目前在汽车上采用较多的是CAN总线，通过CAN总线，两个系统之间不仅能传输命令、请求和汽车的一些基本状态(如发动机转速、车速、冷却水温度等)，还能对一些实时性要求强的数据如油量、转速信号等设定较高的优先级。4 汽车电子技术发展的趋势汽车电子技

49、术在90年代即进入发展的第3阶段，这将是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段，也将是优化“人汽车环境”闭环控制整体性能最为重要的阶段。超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为汽车的集中控制提供了基础。智能化集成传感器和智能执行机构将付诸实用，数字或信号处理方式将应用于声音识别、安全碰撞、实时诊断和导行系统等17。4.1传感器、电子控制单元(ECU)及执行机构和配用系统随着汽车电子化发展，自动化越高，对传感器的依赖程度也就越大。汽车用传感器的种类多样化和使用数量的增加，使得传感器朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。这些将使未来的智能化集成传感器不仅能提供用于模拟和处理的信号，而

50、且还能对信号作放大等处理；同时它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别恶劣的使用条件下仍能保持较高的精度；另外，它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响。自从1976年美国通用汽车公司成功的将ECU应用到汽车发动机的控制系统中后，汽车电子控制系统进入到了新的高速发展阶段，随后ECU被应用到动力传动、车身、安全等控制系统中18。由于汽车用ECU对可靠性、信息处理能力、实时控制能力及成本上的特殊要求，基于通用芯片开发出的ECU已经很难满足汽车电子控制系统的要求，因此，开发出具有多路同步实时控制、自带A/D与

51、D/A、自我诊断、高(输入/输出)等功能的汽车专用ECU系统具有很高的现实意义。随着汽车电子控制日趋集中化，ECU需要处理的信息量不断增加，因此，16位和32位ECU将成为未来汽车用ECU的首选。预计在今后几年需求量将增加50%以上、逐步成为车用ECU的主流。智能执行机构它包括目前使用的微型电动机、电磁阁等。还要求有新的执行机构如电控可变阀定时系统(发动机控制用)。固态智能动力装置通过对电子控制装置用动力装置的连续改进，使其具有载荷自动转换功能，并使其功率消耗降至1w以下为进一步满足电子控制装置的要求，应使之采用数字式通断控制，并带有超载保护装置。目前，汽车上所使用的执行器主要有电磁式、电动式

52、和气动液动式。电磁和电动式的执行器是以电为动力的操作机构，具有体积小、重量轻、响应速度快、耗能小的特点。但是，与气动液动式执行器相比，输出驱动能力则不足，无法满足未来汽车控制领域大驱动输出的需要。随着新材料、新工艺、新机构设计的采用，电磁和电动式执行器将逐渐取代气动液动执行器，尤其是在未来汽车普遍更换42V新型电源系统之后，输出驱动能力将大幅度提升，完全可以取代传统的气动液动系统19。4.2总线技术利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享。其优点主要有：(1)大大减少线束数量、连接点及体积，提高系统的可靠性和可维护性；

53、(2)采用通用传感器，达到数据信息共享的目的；(3)改善系统的灵活性，即通过系统的软件可实现系统功能的变化。根据侧重功能的不同，SAE将总线划分为A、B、C三大类。A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗控制等。目前，A类的主流是局部互联网络LIN。B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等，其目前主流是低速控制器局域网络CAN(又称车身CAN)。C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制20。目前C类主流是高速CAN(又称动力CAN)，但是随着

54、下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“X-by-Wire”线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在未来510年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRayo而在多媒体与通讯系统中，MOST、IDB-1394和“蓝牙”技术成为了今后的发展主流。另外，光纤凭借其高传输速率和抗干扰能力，越来越广泛的用作高速信号传输介质。随着汽车电控技术的不断发展，使汽车电子装置在整车中所占比例和相应的耗电量不断提高，使现有的12V电源系统供电能力趋于饱和或不足，无法满足下一代汽车设

55、计中新增电子设备的需求，如无凸轮轴电磁式电控配气相位机构、飞轮复合式起动发电机系统、电加热三效催化转化器以及新型电力制动和电力转向系统等，它们在传统的12V电源系统中难于实现，而这些新技术又是公认的未来汽车技术发展的重要方向。因此，采用更高供电电压的电源系统成为必然趋势。4.3安全技术从近两年召开的一些大型国际汽车技术研讨会和展会(如“2004国际ITS会议”、“Convergence2004国际汽车电子展”等)可以看出，未来汽车电子控制的重要发展方向是汽车安全领域。主要有以下几个方向：(1)利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；(2)利用近红外纳米开发各种能监测司机行为的安全系统；

56、(3)高性能的轮胎综合监测系统；(4)自适应自动驾驶系统；(5)驾驶员身份识别系统；(6)安全气囊和ABS/ASR，以及车身动态控制系统将更加完善21。汽车安全系统的发展将以主动安全为重点。主动安全将更有效预防事故的发生，保护驾驶员的安全。因此，主动安全技术及相关产品将成为主流趋势。提到主动安全技术及产品，最典型的技术就是车道偏离和前撞预警等。主动安全的技术基础是视频以及雷达，国内的一些安全模块供应商和一些大学已经研发出以视频技术为基础的车道偏离和夜视功能，对于采用雷达技术还处在一个开始阶段，不过由于基于雷达的自动巡航、主动防撞等功能不断被人们关注，所以会有越来越多的模块供应商以及汽车生产厂商

57、投入该领域，这将刺激这一技术的迅速发展。对于传统的安全，如气囊和电子稳定系统，会因为MEMS技术的不断发展(如Low-g和High-g的加速度传感器集成等等)，这一功能会被集成到一起，这也将满足客户不断降低成本的要求。在传统的安全方案中，MEMS被广泛的应用，ADI公司是安全气囊领域的开拓者，并将继续发挥重要作用。ADI至今已经交付了超过5亿个MEMS传感器，拥有近20年的碰撞传感器设计经验以及相关知识积累和技术。4.4多媒体娱乐与智能通讯系统随着第三代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展，未来汽车正朝着移动办公室、家庭影院方向发展，为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息，并把汽车和道路

58、及其它远程服务系统结合起来，构建未来的智能交通系统(ITS)。具体功能：(1)提供丰富的多媒体设施环境，利用GPS、GSM网络实现导航、行车指南、无线因特网以及汽车与家庭等外部环境的互动；(2)具备远程汽车诊断功能，紧急时能够引导救援服务机构赶到故障或事故地点。4.5数据传输载体方面的电子新技术应用汽车电子技术未来将实现整车控制系统。这一系统要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统，车用计算机的容量要求更大，计算速度则要求更高。由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多，采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质，以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。随着电控器件在汽车上越

59、来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及价廉是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各从处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能。同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各从处理机的数据，并生成车况显示。通信控制器保证数据的正常流动。此外，电子技术中的集成化制造技术等在未来几年内也将会有大的突破。纵观近十年来汽车技术的重大成就，大都是在应用电子技术上进行的突破，电子技术已成为汽车工业发展的重要动力源泉。目前，我国汽车工业面临入世的巨大冲击，能否在未来的世界汽车业竞争中能否掌握主

60、动权，关键取决于能否在电子技术上占领至高点。 4.6其它新技术采用不同线束的表面安装技术、多层印刷电路板和厚膜混合技术，将使电子控制仪变得更为紧凑，因此作为变革电子产品安装形态的关键技术将起重要的作用。智能控制是利用模糊逻辑原理，可取得最佳的操作水平，例如发动机的智能控制，就能够使汽车更安全、更舒适，同时还可以减少不必要的变速器换档操作。信息与通讯革命己进入到我们社会的很多领域，汽车与公路运输也不例外。有人说过去汽车的行驶是靠汽油，未来则是靠信息，即为没有信息汽车就不能安全和高效的运行。由于信息时代的到来，人们对信息的依赖也越来越大。如何使汽车成为一个移动的信息中心，在汽车里也像在办公室或家中

61、一样，能通过电话、传真、电子邮件、数字广播、电视传输9等与外界保持联系，对提高人们的效率、生产率来说都是十分重要的。因此，无论是对外联系或对内(车辆内部各系统、部件之间)的联系均离不开电子技术。汽车电子化、智能化是现代汽车发展的重要标志之一。电子导航系统对汽车交通的现代化具有重要的作用。例如由日本建设备、警察厅、邮政省共同推进的道路交通信息系统(VICS)，通过车载导航系统的FM发射电波，使车辆能在繁杂的交通条件下以最短时间到达目的地。随着TFF液晶成本的下降与半导体元件的高集成化，车用电子导航系统的价格从1992年的4万人民币下降到2000年为约1万人民币，车辆选装件的普及价格为整车价格的1

62、0%22。在发达国家，运用GPS系统进行自主导航已经是非常成熟。相对美国和欧洲，人多地窄的日本应用GPS自主导航的发展领先全球。由于价格低廉，超过80%的新车装有GPS。GPS系统会根据道路信息实时调整行驶路线，这样既可以减少路程花费时间，还可以帮助交通管理部门调整交通流量，一举两得。美国国防部开发的GPS在中国实现民用时间很短，很多人还不了解这个系统，更不知道GPS系统可以实现的诸多功能。中国私人汽车的保有量已经突破了1000万辆，人们对自己的爱车也愈加呵护起来。虽然相对而言GPS进入这个市场的难度较大，但其潜在的巨大市场份额是生产商无法放弃的。自导航和防盗是最有吸引力的私车应用市场。5 结

63、论与展望5.1结论(1)汽车的各种操纵系统正向电子化、自动化方向发展。传统的汽车机械操纵系统将变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统，如汽车将采用电气马达和电控信号来实现线控驾驶，线控制动、线控油门和电控悬架等，采用这些线控系统将完全取代现有系统中的液压和机械控制。(2)自20世纪70年代以来，汽车工业的飞速发展都是在电子技术的推动下实现的，而未来几年内的汽车领域的技术革新将有70%来自于电子技术的进步。可见，电子技术在未来汽车工业中所起到的作用是不可替代的。对于我国汽车工业来说，汽车电子产业仍处于初期阶段。因此，必须正确把握未来汽车电子技术发展方向，加快相关技术的研究与开发工作，以便形成自己的优势，实现民族汽车产业的快速崛起。5.2展望走进车展，你不禁会为汽车行业吸收新技术的速度之快而惊叹不已。在各家推出的高档新车中，几乎无一不与卫星定位系统和电子信息技术相关。由此不难想象，今后，无论你驾车走