汽车电子技术的发展与应用

汽车电子技术的发展与应用

蔡 舒 牟明朗

（四川工商职业技术学院，四川都江堰 611830）

【摘 要】近年来，随着汽车工业与电子工业的不断发展，电子技术在现代汽车上的应用越来越广泛，更多的汽车电子控制系统不断出现。汽车电子技术的应用极大地改善了汽车在节能、安全、舒适等方面的性能。文章介绍了汽车电子技术的应用与发展历程，全面分析了汽车电子技术的应用现状，并在此基础上，提出了汽车电子技术的发展趋势与方向。

【关键词】汽车电子技术；发展现状；发展方向

【中图分类号】U463.6 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2012)07-0170-03 Development and application of automobile electronic technology Abstract: In recent years, with the continuous development of the automotive industry and electronics industry, electronic technology used widely in modern cars, more automotive electronic control systems emerged constantly. Automobile electronic technology applications greatly improved the performance of the car in energy saving, safety, comfort, and other aspects. The application of electronic technology and development of automobile were introduced, the present situation of the application of electronic technology was comprehensively analyzed, and based on above, the automobile electronic technology development tendency and direction were put forward.

Keywords: Automobile electronic technology; Development present situation; Development direction

随着汽车工业与电子工业的不断发展，为满足消费者在汽车节能、安全、舒适、便捷等方面对汽车性能所提出的更高要求，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。目前，汽车上使用的电子装置成本一般已达整车成本的20%左右，有些品牌的高档轿车上甚至达到了30%以上，在高档豪华轿车上更是占到50％～60%，汽车已由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。汽车电子技术成为现代汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、舒适性，电子化、智能化、网络化也成为现代汽车发展的重要标志之一。

1 汽车电子技术的发展阶段

汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。汽车电子化是汽车技术发展进程中的一次重要革命，汽车电子化的程度被看做是衡量现代汽车水平的重要标志之一。汽车电子技术的发展可分为以下四个阶段。

第一阶段，从20世纪50年代初到60年代末，主要着重于开发单一的电子零部件，改善汽车某些机械部件的性能，应用电子装置代替传统的机械部件，此阶段代表的电子器件有整流器、电压调节器、晶体管无触点点火装置等。

第二阶段，从20世纪70年代初到80年代中期，主要是开发汽车各系统专用的独立控制部分，电子装置被应用在某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面，如发动机控制系统、制动防抱死（ABS）系统等。

第三阶段，从20世纪80年代中期到90年代中期，随着大规模集成电路技术的快速发展和计算机在控制技术方面的应用，主要是开发可完成各种功能的综合系统及各种汽车整体系统的微机控制，如集发动机控制与自动变速器控制为一体的动力传动系统控制，制动防抱死与防滑转控制系统等。

第四阶段，从20世纪90年代中期开始，主要研究发展车辆的智能控制技术和网络控制技术，更好地实现控制的实时性、可靠性以及各控制系统之间的资源共享和协调控制，使汽车更加自动化、智能化，如汽车自动驾驶系统、汽车自动导航及巡航系统。

2 汽车电子技术应用的优越性

由于电子技术、信息技术等新技术的发展和应用，汽车电子控制在控制的精度、范围、适应性和智能化等多方面有了较大的发展，实现了汽车的全面优化运行。因此，在降低排放污染、减少燃油消耗、提高安全性和舒适性等方面,电子

总第14卷155期 大 众 科 技 VoL.14 No.7

【收稿日期】2012-05-03

【作者简介】蔡舒，男，四川工商职业技术学院助教，在读硕士，研究方向为电子信息及汽车电子；牟明朗，男，四川工商职业技术学院副教授，研究方向为自动控制。

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控制汽车有着明显的优势。

2.1 减少汽车修复时间

汽车电器设备的故障约占汽车总故障的1/3。由于汽车机构比较复杂，零部件比较多，工作环境不可控制，加上人为的因素，所以汽车的可靠性差，无故障间隔时间短。随着电气设备在汽车零部件中比例的增加，电气设备的故障率还会提高。由于电子控制汽车均装有自诊断系统，提高了故障诊断的速度和准确性，从而缩短了汽车的修复时间，带来了很好的社会效益和经济效益。

2.2 节油

汽车发动机采用了电子综合优化控制，与传统的化油器式发动机相比，可以节约燃油消耗10%-15%左右。汽车是一个较复杂的多参数控制的机械，而且形式条件随机变化。对其采用电子控制后，计算机可以对控制对象的有关参数进行适当采样，然后进行数据处理，最终控制汽车的执行机构，这样便可使汽车在最佳工况下工作，以达到节油目的。

2.3 减少空气污染

用传感器控制的发动机空燃比闭环控制系统，可以保证空燃比处于理论空燃比附近工作。若加装废气再循环的三元催化净化等装置，不但可以节约燃油，而且废气中碳氢化合物的体积分数可降低40%，氮氧化合物的体积分数可降低60%左右，减少了空气污染。

2.4 减少交通事故

电子技术在汽车安全方面得到应用后，使整车的安全性能大幅度提高。交通事故主要由人的主观因素和客观因素所造成，减少人的主观因素造成事故的电子装置有：防止酒后驾车和驾驶员瞌睡的电子装置、检查人的心理状态和反应时间的电子装置等；减少由于客观原因造成事故的电子装置有：电子控制制动防滑装置、汽车主要参数报警装置和安全气囊等。

2.5 提高乘坐舒适性

汽车的舒适性包括平顺性、噪声控制、空气温度和湿度调节以及居住性等。通常所说的乘坐舒适性，主要是指乘客对振动的适应程度。振动主要是由路面、轮胎、发动机和传动系通过不同途径传递到人体，其振动的幅度和频率对人体影响较大。采用电子技术后，可以根据汽车的运行情况和路况适时控制减震器的阻尼等参数，从而提高乘坐舒适性。车内温度、湿度、灯光等，可根据环境条件及人的要求自动控制在合适的程度。

3 汽车电子技术的应用现状

当前汽车电子技术的应用，大致可分为发动机控制技术、汽车底盘控制技术、车身电子技术。

3.1 发动机控制技术

发动机电子控制包括点火提前的电子控制(ESA)、电子控制燃油喷射装置（EFI）、可变气门正时和升程电子控制系统（VTEC）、怠速控制(ISC)、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。发动机控制技术用于实现低油耗、低污染，提高汽车的动力性、经济性，是电子控制技术在汽车上应用的主要部分。

3.1.1 点火提前的电子控制（ESA）

它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。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、通电时间的控制等都能达到比较理想的精度。

3.1.2 电子控制燃油喷射装置（EFI）

电子控制燃油喷射装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的供油控制规律，事先把这些客观规律编成程序存在微机的存储器中。当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运算、然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供油量，实现最佳空燃比。

3.1.3 可变气门正时和升程电子控制系统（VTEC）

VTEC控制系统由控制部分、执行部分和传感器组成。它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。

3.2 汽车底盘控制技术

底盘电子控制包括自动电控自动变速器（ECT）、自动防抱死系统（ABS）、电子转向助力系统（EPS）、驱动防滑系统（ASR）、悬架控制系统、巡航控制系统（CCS）等，用于提高汽车的舒适性、安全性和动力性。

3.2.1 电控自动变速器（ECT）

根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置，从而实现变速器换挡的最佳控制，即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置，能自动适应瞬时工况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接，并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。不仅能明显地简化汽车操纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。

3.2.2 自动防抱死系统（ABS）

通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率（15-20%），从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系数，以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的情况，提高汽车的操纵稳定性和安全性。驱动防滑系统（ASR）也叫做牵引力控制系统，是ABS的完善和补充，它可以防止起动和加速时的驱动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引性能，又能改善其操作稳定性。

3.2.3 电子转向助力系统（EPS）

用一部直流电机代替传统的液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统比起来具有部件少、体积小、重量轻的特点，最优化的转向作用力、转向回正特性，提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

3.3 车身电子技术

车身电子技术包括汽车仪表、汽车安全、舒适性控制和通信与智能化系统。

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