未来汽车电子技术的应用与发展趋势

未来汽车电子技术的应用与发展趋势

内容提要：随着汽车工业的发展，汽车电子技术日益成为汽车技术发展的重要领域，本文主要介绍汽车电子技术的应用历程；现阶段汽车电子技术的研发和应用内容；以及未来汽车电子技术的应用和发展

动向。

关键词：未来汽车电子技术发展趋势

随着社会的发展，人类对汽车的性能和环保提出了更高的要求。传统的机械装置已经无法解决某些与汽车功能要求有关的问题，因而将逐步被把电子技术和汽车融为一体的现代汽车电子控制技术所取代。电子控制技术正被极大的应用在汽车的各个方面，它不仅能提高汽车的动力性、经济性和安全性，改善行驶的稳定性和舒适性，推动汽车工业的发展，还为电子产品开拓了广阔的市场。因而发展现代汽车电子控制技术、加快汽车电子化速度是进一步启动和振兴汽车工业的重要手段。

1.汽车电子技术的应用历程

社会需求的牵引、法规的推动，是导致汽车应用电子技术并蓬勃发展的根本原因。安全方面是汽车最早的法规，随后陆续制订了排气污染与噪声控制、燃油经济性等一系列日益严格的法规。它们强制性地推动了电子技术在汽车上的广泛应用，并形成了汽车电子技术发展的四个阶段: 即从20世纪50年代初到70年代初，主要是开发由分立元件和集成电路组成的汽车电子产品，应用电子装置代替传统的机械部件，如集成电路调节器、电子点火器等。从20世纪70年代中期到80年代中期，主要是发展专用的独立系统，电子装置被应用在某些机械装置所无法解决的复杂控制功能方面，如电子控制汽油喷射系统、制动防抱死

系统等。

从20世纪80年代中期到90年代中期，汽车电子技术进入了其高速发展的第三个阶段，这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-环境的整体关系最为重要的阶段。汽车电子技术的研究主要围绕汽车各重要部件，解决其自动控制问题，包括研究控制系统的输入(即采样环节)、输出(即执行机构)、控制策略与实现方法;从控制理论与实践上解决被控对象是强非线性时变系统且具有随机输人时变的问题;以及在低成本的前提下，研制高实时性、高可靠性和高精度的控制系统。主要开发可完成各种功能的综合系统及各种车辆整体系统的微机控制，汽车上的电子装置不仅已能自动承担基本控制任务，而且还能处理外部和内部的各种信息，如集发动机控制、自动变速器控制为一体的动力传动系统控制、制动防抱死/防滑转控制系统等。超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为汽车上的集中控制提供了基础(例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制)。同时，智能化集成传感器和智能执行机构将付诸实用，数字式信号处理方式将应用于声音识别、安全碰撞、适时诊断和导航系统等。

从20世纪90年代中期开始，以后汽车电子技术将集中围绕如下几方面发展:满足用户需求，大幅度提高汽车的性能，使之更舒适、方便、安全、可靠;满足社会需求，保护环境，节省能源，节约资源;实现包括道路在内的交通系统智能化，将汽车和社会有机地联结起来。主要开发车辆的智能控制技术，模拟人的思维和行为对车辆进行控制，如汽车自动驾驶系统、汽车自动导航系统等，汽车电子技术将成为汽车工业

的未来。

2.新世纪的汽车机电一体化新技术展现了未来汽车的美好前景

经历半个多世纪的发展后，汽车在机械结构方面已经非常完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车的性能已临近极限。由于日益增强的安全、节能与净化要求和激烈的市场竞争，迫使汽车工业还须不断研究新技术、开发新产品，特别是微电子技术的长足进步，又为汽车新技术发展提供了重要的技术手段。因此世界上许多著名的汽车厂纷纷开发新世纪的汽车机电一体化新技术，为我们展现了未来汽车的美好前景。由于电子技术的发展，它变革了汽车工业的今天，并将继续影响汽车工业的未来。

在21世纪，汽车电子技术将在运用信息技术使汽车与社会联结方面获得较大的进展，包括广泛使用蜂窝电话与全球定位系统(GPS)，以及采用多路总线分布式网络束集成所有汽车部件的电子控制模块，使整个系统具有数据融合、故障诊断和一定的自修复功能。运行在社会和经济结构中的汽车，将会发生更多变化。图1-1所示是日本提出的先进安全概念汽车(ASV):通过应用电子技术，显著提高人机系统(驾驶员驾驶汽车)的安全性，预防事故的发生，减轻受伤害的程度等。汽车上安装着各种监控驾驶员、汽车、周围环境情况的传感器及微型计算机和执行机构等，这部将大幅度地提高汽车行驶的自动化和智能化水平，为解

决交通堵塞和交通安全问题奠定基础。

3.现阶段汽车电子控制技术的研发和应用内容

随着汽车电子控制技术的发展，发达国家在汽车的各个系统竞相采用电子控制装置。目前比较多见、成熟的汽车电子控制系统主要有发动机电子控制、底盘电子控制、车身电子控制等。

发动机电子控制发动机电子控制包括燃油喷射控制、点火时间控制(ESA)、怠速控制(1SC)、排气再循环(EGR)、发动机爆震控制和其他相应的控制以及自诊断系统、后备系统等。发动机电子控制能最大限度地提高发动机的动力性，改善发动机运转的经济性，同时尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量。它

是电子控制技术在汽车上应用的主要部分。

燃油喷射的电子控制。燃油喷射的电子控制主要是用微机控制发动机所需要的燃油量。控制器(ECU)综合各种不同传感器传来的信息做出判断，控制喷嘴以一定的油压，正确、迅速地把燃料喷射到发动机进气歧管里，与吸入的空气混合后得到最佳的空燃比进入发动机气缸。目前应用的主要有L型、D型、Motronic 型。L型是通过空气流量计直接测量发动机吸入的空气量作为控制系统确定喷油量的信息。其特点是进气阻力大、效率差、精度高。D型是根据发动机的进气管压力和发动机转速推算出吸入的空气量，并计算出所需要的燃油量。其特点是进气阻力小、效率高、精度稍差。Motronic型系统是汽油喷射和电子点火等子系统的集合，该系统较好地实现了数字化控制，其抗干扰性能和控制精度更高。

点火提前的电子控制(ESA)。微机根据各种传感器传来的大量工况信息，及时处理后输出相应的控制信号，控制最佳点火提前角。引入微机控制点火系统后，使得点火提前角的控制、通电时间的控制、爆震防止的控制等都能达到比较理想的精度。微机控制点火系统分为有分电器点火和无分电器点火(又称直接点

火)系统两类。

怠速控制(ISC)。该系统是当今汽油机集中控制系统中应用最广的一种怠速控制方式。由ECU根据节气门全关信号(怠速开关)和车速信号来判断发动机处于怠速状态，然后，ECU根据从各传感器传来的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出差值，确定相当于目标转速的控制量，再由驱动器发出信号去驱动控制空气量的执行机构。这是以发动机转速为信号对怠速转速实现的闭环控制。

排气再循环控制(EGR)。该系统是将一部分废气引入到进气管与新鲜混合气混合后返回气缸进行再循环，能根据发动机工况适时地通过装在排气歧管到进气管通道上的EGR阀的开度来控制EGR率，以减少排气中NOx的排放量。EGR阀的控制系统有机械式和电控式两种。机械式控制的EGR率较小，控制的自由度受到限制。电控式不仅结构简单，而且可进行较大EGR率的控制，它在现代发动机电控系统中得到

广泛应用。

汽车底盘电子控制底盘的电子控制用于提高汽车的舒适性、安全性和动力性等。它主要包括自动变速器电子控制、防抱死制动控制、驱动防滑控制、悬架系统控制、电子控制动力转向、4轮转向控制、巡

航控制系统等。