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(shí)例
第三部分 課程小結(jié)及心得體會(huì)
汽車是現(xiàn)代社會(huì)中最重要的交通工具之一。汽車工業(yè)也是成為衡量一個(gè)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(jì)算機(jī)為核心的電子控制技術(shù)；以質(zhì)輕、高強(qiáng)度為代表的新材料技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，以 CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）為核心的整車及零部件新設(shè)計(jì)；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(dòng)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(gè)部分。汽車電子技術(shù)的主要內(nèi)容如下：
1、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制
主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、自動(dòng)變速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及動(dòng)力傳動(dòng)總成的綜合電子控制等。控制系統(tǒng)主要由各種傳感器、執(zhí)行機(jī)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(yùn)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(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，減輕駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。
2、底盤方面的控制
包括制動(dòng)防滑與動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)座椅、自動(dòng)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(dòng)刮水器、自動(dòng)門窗、自動(dòng)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(qiáng)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(dòng)電話。GPS 系統(tǒng)全稱為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”。GPS 機(jī)動(dòng)車反劫防盜系統(tǒng)是一種具有網(wǎng)絡(luò)報(bào)警功能的汽車防盜系統(tǒng)。在汽車上裝配一臺(tái)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(shí)時(shí)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(shí)能熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，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(jìn)步將由量變達(dá)到質(zhì)變。由美國、日本、歐洲為代表的汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家從上個(gè)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(dòng)汽車將進(jìn)入實(shí)用階段
隨著低價(jià)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(qiáng)烈呼聲，電動(dòng)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(dòng)的超微型汽車
這種汽車降低了汽車的動(dòng)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(jìn)人小批量試生嚴(yán)階段。
（2）混合動(dòng)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(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程舉步維艱，于是混合動(dòng)力汽車成了內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車之間的過渡產(chǎn)品，既充分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)無污染的優(yōu)勢。混合動(dòng)力汽車將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定的儲(chǔ)能元器件通過先進(jìn)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(shí)技術(shù)成熟、價(jià)格便宜。
（3）燃料電池汽車成為競爭的焦點(diǎn)
燃料電池汽車在成本和整體性能上，特別是行程和補(bǔ)充燃料時(shí)間上明顯優(yōu)于其他電池的電動(dòng)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(shí)現(xiàn)無污染、零排放等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
（4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈多樣性發(fā)展
盡管傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)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(dòng)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(huì)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(xì),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(xiàng)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(xiàng)單一技術(shù)本身還要搞好各項(xiàng)單一技術(shù)之間的協(xié)同這一點(diǎn)更重要它直接影響到第一項(xiàng)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(dòng)安全技術(shù)與被動(dòng)安全技術(shù)進(jìn)行融合,會(huì)得到更好的安全保護(hù)效果。在2000 年世界汽車年會(huì)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(jìn)技術(shù),這些技術(shù)集成于一體,協(xié)同發(fā)揮作用,達(dá)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(jì)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)等技術(shù)進(jìn)一步成熟后,就可進(jìn)一步推動(dòng)汽車安全智能化。有人預(yù)測,未來的汽車會(huì)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(dòng)的電腦平臺(tái),智能制動(dòng)、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(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的加快及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)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(shí)別、判斷能力在各種情況下都能自動(dòng)協(xié)助或自行控制。
（3）系統(tǒng)化
將汽車、道路、人作為一個(gè)系統(tǒng)來分析研究,讓三者相互協(xié)調(diào),達(dá)到各自性能的最佳匹配,才能實(shí)現(xiàn)駕駛員行為特征、車輛機(jī)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(jī)、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(jìn)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(dá)、聲納( 超聲波)、遠(yuǎn)紅外線、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等先進(jìn)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(shí)別等領(lǐng)域的新技術(shù)運(yùn)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(huì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的車載診斷系統(tǒng)（OBD）電子監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行起草工作，重點(diǎn)是在原有的歐洲、美國、日本技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ)上進(jìn)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(diǎn)，對在那些區(qū)域運(yùn)行和使用車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)燃油消耗，而要實(shí)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(dòng)機(jī)技術(shù)。作為當(dāng)代新技術(shù)的缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)已經(jīng)投放市場，該汽油機(jī)不是利用氣缸內(nèi)空氣流動(dòng)和活塞頂凹坑來擴(kuò)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(shí)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(fù)荷區(qū)域內(nèi)，通過在進(jìn)氣過程中噴入燃油，以促進(jìn)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(shí)現(xiàn)高效率的燃燒。此外還有柴油機(jī)，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(dòng)機(jī)）。總之，為降低燃料消耗費(fèi)用，汽油車將趨于采用直噴式汽油機(jī)，而燃料消耗費(fèi)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(shí)現(xiàn)高性能、低排放污染，今后將仍然是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主流；由于燃油短缺和環(huán)境保護(hù)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(bào)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(jìn)一步提高再循環(huán)利用率，必須在設(shè)計(jì)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(kuò)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(shí)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(jìn)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(shí)例
-------汽車電子安全氣囊
當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，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(shí)間在150ms左右。由于慣性的作用，當(dāng)汽車急劇速時(shí)，乘員要保持原來的速度向前運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(dá)到保護(hù)乘員的目的。由于乘員和氣袋相碰時(shí)，會(huì)由于振蕩造成乘員傷害，所以一般在氣囊的背面開兩個(gè)直徑25mm左右的圓孔，這樣，當(dāng)乘員和氣囊相碰時(shí)，由于圓孔的放氣而減輕了振蕩，同時(shí)由于放氣過程是一個(gè)釋放能量的過程，因此可以很快地吸收乘員的動(dòng)能，有助于對乘員的保護(hù)。
安全氣囊防護(hù)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(qiáng)度的傳感器。其安裝位置依廠家設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)起作用。有的前方傳感器有兩對動(dòng)、靜觸頭，在低速碰撞時(shí)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(dòng)作。它們裝在中央控制器內(nèi)，是一個(gè)水銀常開開關(guān)，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，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(diǎn)火開關(guān)接出的汽車蓄電池（或交流發(fā)電機(jī)）主電源、穩(wěn)壓器、電源監(jiān)控器、備用電源等組成。平時(shí)由主電源供電，并對備用電源充電。由于主電源波動(dòng)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(shí)，電源監(jiān)控器就馬上切斷主電源，啟動(dòng)備用電源。同時(shí)，電源監(jiān)控器的儲(chǔ)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(gè)方面，一是研究點(diǎn)火控制，另一個(gè)是研究安全氣囊的體積、體積、形狀、放氣特性等。研究第一個(gè)問題的目的是為了使安全氣囊能夠準(zhǔn)確地點(diǎn)火，防止誤點(diǎn)或（不該點(diǎn)火而點(diǎn)或）、漏點(diǎn)火（應(yīng)該點(diǎn)火而沒有點(diǎn)火）和遲點(diǎn)火（點(diǎn)火時(shí)間臺(tái)灣）；研究第二個(gè)問題的目的是為了盡可能有效地保護(hù)乘員。電子式安全氣囊的全部動(dòng)作完全是由CPU的程序控制，按照人們事先設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容與步驟，按部就班地逐條執(zhí)行的。汽車的點(diǎn)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鑲鞲衅鳌⒁�、RAM、ROM、電源等部件逐個(gè)進(jìn)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(dòng)傳感器采集子程序，對所有的傳感器進(jìn)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(shí)，CPU發(fā)出引爆雙安全帶預(yù)緊器的指令，點(diǎn)燃雙安全帶預(yù)緊器，拉緊安全帶，保護(hù)乘員，并且發(fā)出光、電報(bào)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(gè)安全帶拉緊，兩個(gè)氣囊張開，同時(shí)發(fā)出光，電報(bào)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(dòng)啟動(dòng)備用電源，支持整個(gè)系統(tǒng)工作，并使報(bào)警工作至備用電源耗盡。
汽車設(shè)計(jì)的發(fā)展必然隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步而日新月異，眾多設(shè)計(jì)師的藝術(shù)風(fēng)格也會(huì)更廣泛更強(qiáng)烈地體現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)之中，而給予人們更加廣泛的選擇。高科技下，個(gè)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?yàn)樗先祟悓ξ幕�(gè)性的追求和需要。因此，加大對概念汽車的設(shè)計(jì)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(jìn)作用。
第三部分 課程小結(jié)及心得體會(huì)
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(shí)，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(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，車在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(jī)的應(yīng)用，大大推動(dòng)了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)亦給汽車的控制裝置帶來了巨大的變革。
總之，以后我會(huì)更深入的去學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)，理論結(jié)合實(shí)際，爭取取得一定的成果。
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