汽车电子的运用及前景

汽车电子的使用及前景

按现代观点，汽车乃是一些部件和子系统组成的整体。它能对驾驶员

的输入信息和环境因素的影响做出即时响应，并给出最佳输出。单纯

由机械部件组合而成的汽车，因为部件之间在配合上的固有矛盾，无

法使整体获得最佳输出。化油器与发动机的匹配便是其中一例。6。年

代以来，因为节能及排放法规的实施;消费者对舒适、安全、操纵简便

及娱乐方面日益增长的要求;及微电子、计算机工业的迅猛发展，一门

新型的边缘学科—汽车电子学诞生了。

1汽车电子产品的现状与发展趋势

60年l七，在硅元件整流的交流发电机、调节器和电子点火中使用了晶体管。70年代，因为排放法规严格，汽车开始装备电子燃油喷射(EFI)以降低污染;同时，汽车的电子控制单元(ECT)中已采用模拟与数

字IC。80年代，以微处理器为代表的电子技术已应用到汽车的动力系、底盘系、信息交换系统及安全娱乐等四大领域;传感器、执行部件、专

用IC也获得广泛发展。

1.1汽车动力系

油经济性与降低排放的矛盾等。现代电子技术则能够协调这些关系，

汽车电子最早的应用就是控制发动机。电子点火系60年代便应用于汽车。人们发现点火正时对排放有重大影响，稀薄气燃烧需200mJ点火

能量，丰田汽车1976年开始装备燃油喷射系统，此后，单点与多点电

子喷射系统得到广泛应用。据BOSCH公司统计，1984年仅美国就有近400万辆汽车装有此系统。在高能点火及采用氧传感器反馈的条件下，空燃比可高达23。日本的试验表明采用这种稀薄燃烧的发动机，燃油

经济性可提升10%~15%。现代汽车发动机因为采用高压缩比、多气门及涡轮增压技术，加上燃用无铅汽油，使防爆控制(KCS)技术在1983年

进入实用化。这种闭环点火系能使点火正时曲线以。.50的精度自动跟踪爆震极限曲线，使发动机获得最大扭矩输出。电子控制的变速箱比

液压变速箱有更高精度，容易在经济性最佳的范围内运行。日本在

1985年已有近50%的汽车装备这种变速箱，不但提升了整车的经济性，而且驾驶员通过按钮实现功率型、经济性及中间型等不同驾驶模式，

直接改善了整车的操作性能。电控动力系是电子技术对发动机和变速

箱的一种综合控制，由专用单片机传感器，执行元件组成。据报导，

汽车的动力控制系统中，单项控制功能由1978年的5项将发展至111995年的33项;传感器从7个将增至12个;执行部件从4个将增至

20个。动力系从此会有本质性的变化。

1.2底盘系统

底盘控制包括悬架、制动和转向系统的电子控制。1977年，通用汽车公司用一种新的电动压缩机代替机械压缩机，使后轮高度调整系统实

现电气化。80年代，日本加入了悬架电控系统的竞争。悬架电子控制，是指计算机检测到转向和制动状况的信号后，能自适合地处理车辆的

侧倾、前后仰，并自动调整减振器阻尼力的控制系统。它能防止倾斜

并提升车轮的地面附着力。超声波高度传感器用来控制车身高度，空

气弹簧用来调整弹性系数，光栅检测器用来测定转向角等等。这种完

整的控制系统已投入大规模生产。新的制动控制理论和模拟电子技术

相结合，产生了电控防抱死制动系统(ABS)，它有可靠的硬件结构、容

错系统、安全自锁与自诊断功能，极大地提升了行车安全性。液压助

力转向可减轻驾驶劳动强度，电子控制的转向系统能使低速费力小，

高速费力大，从而提升了操作的安全性和舒适性。1974年丰田公司推

出这种以车辆速度为控制量的转向系统。近年来更出现了电机驱动的

电子转向及四轮转向系统，进一步改善了操作性能。

1.3信息交换系统

汽车的信息交换包括内部交换及汽车与外界信息交换两个范畴。内部

交换又分为各电控子系统内部及系统之间的信息交换，以及车辆与人

之间的信息交换两个方面。自1970年提出第1个方案以来，这种交换

系统的总线结构已变得十分复杂，并成为汽车电子一个专门研究的领域。对消费者来说，直接关心的是人机交换系统。驾驶员需要了解的

如发动机转速、车速、里程、相关温度等重要信息，已采用液晶、真

空萤光、发光二极管等技术，格式化地出现在显示屏上，驾驶员可按

自己喜欢的方式选择显示阵列。维修诊断系统采用自动显示，并提醒

用户即时采取措施，人机工程学由此也在汽车领域中找到了它韵应用。汽车电话与导航系统用于车辆与外界实行信息交换。驾驶员可根据基

地台(或卫星)发出的信号在车载彩色阴极一射像显示器(CRT)上显示车

辆位置、交通状况和最佳行车路线。1985年此系统已投入使用。

1.4安全和娱乐系统

使用雷达、‘激光、红外视觉和超声传感技术的电控防碰撞系统，不

但能搜索前方障碍，防止快速接近目标，而且可侦测车辆后方盲区情况，防止背部碰撞;驾驶警告系统则可侦测驾驶员应变水平的丧失并自

动采取措施防止事故;电子空调系统不但自动调节温度、湿度和空气质量，而且分配系统能向车内提供选定的温度区域;电热供给系统则可快

速响应峰值温度要求并迅速降低过热现象;汽车音响与电视已与家用设

备毫无二样，汽车电子发展阶段中出现的语音的识别系统，将使娱乐

设备的控制、显示方式的选择和电话拨号实现声控。公路交通将由此

成为人们一种前所未有的享受。90年代，汽车电子将集中发展系统模型，电源系统，多信道处理，汽车软件和诊断系统五项关键技术。汽

车将成为一个复杂而庞大的机械与电子系统。它将迫使人们更新设计

思想，要求使用系统工程的方法，建立系统的数学模型，在计算机辅

助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)的协助下实行设计与制造。欧洲

已有17个汽车厂家联合实行技术攻关与车辆制造，日、美亦有类似行动，人们已用“三厂集中度”来描述世界汽车工业日趋垄断化的竞争

形势。车用电源的峰值将从现在的Ikw升至skw，从而要求设置双电源。低压(lZV)电源为包括照明在内的绝大多数电器与电子设备供电;高压(24或48V)电源则向重负荷，如空调压缩机、底盘液压设备提供电力。双重电源有赖干大容量蓄电池的进展，它应具备高能量密度、平坦的

充电曲线和高可靠性。汽车电子技术的进步，将促使各子系统的控制

走向集中化，形成整车电控系统，这个系统除中心电脑外，甚至包括

多达23个微处理器以及大量传感器和执行部件，组成一个庞大而复杂

的信息交换与电力控制系统。车用计算机的容量已与现代PC机不相上