第15章 汽车新技术

电控技术层
功能集成芯片
系统软件（操作系统）
共性基础技术层
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汽车电子技术
— 电控技术层
发动机电控技术
汽油发动机：电控喷射、 电子点火、 怠速控制、 排气再循环
最新有可变进气和配气相位控制 、稀燃控制、 缸内直喷。 柴油发动机：从位置控制、时间控制到高压共轨燃油喷射 控制 还有可变截面涡轮增压 、排气再循环控制和排放后处理系 统。
APIA 主被动安全集成
APIA+EPS+AIR SUSPENSION
底Βιβλιοθήκη Baidu综合集成
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• 网络总线： 利于信息共享、故障诊断、模块化，解决整车内 部通讯 的 CAN、LIN、MOST 整车网络系统。 • 线控技术：包括线控油门、换挡；线控转向；线控制动等， 将彻底改变和简化底盘结构，是一场革命。 • 车用42V系统：将采用42V供电系统，以满足不断增长的用 电功率的需要和利于电动执行装置的优化设计。
动力传动一体化
底盘集成控制
网关
车身控制网络
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1. 安全气囊SRS (Supplement Restrain System ) 2. ESP 3. 转子发动机（马自达） 4. 发动机缸内直喷技术 5. 车载网络系统 6. 混合动力（丰田）
7. 半球形CVT
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汽车电子技术
— 电控技术层
车身电控技术
• • • • • • • 显示仪表 安全气囊 温度调控 门窗门锁 电动座椅 灯光照明 胎压监测
BCM
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汽车电子技术
— 电控技术层
传感器和执行器
MEMS 传感器 包括 ：温度传感器 压力传感器 流量传感器 多功能集 成式传感器。
第15章 汽车新技术
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国外汽车电子技术最新发展
• 高度集成的芯片：32/64位微处理器、专用集成芯片，提 供系统级功能解决方案。 • 发动机、动力传动：汽油机缸内直喷、智能气门电控技 术；柴油机高压共轨喷射电控系统及EGR、氧化催化器、 微粒捕捉电控技术。动力传动一体化集成控制达到最优 的动力性和燃油经济性。
门窗 开关 电控网络
主干网
高速 CAN
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汽车电子技术
— 整车网络总线系统
移动办公 无线通讯 GPS接收 语音控制/识别 输入操作/人机界面
多媒体娱乐 辅助驾驶图像信息 车况信息、故障显示 车辆道路交通管理 远程诊断服务
嵌入式车载PC / 中央网关
整车控制器
发动机电控 动力传动一体化 变速器电控
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• 综合集成控制： 动力传动一体化； 动力、转向、制动等 集成控 制技术；被动、主动安全集成技术。 全面提高动 力性、平顺性 和安全稳定性。
ABS+ASR+EBD+TCS+AYC ESP 稳定性控制
ESP+PASSIVE SAFETY
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“国家汽车计算平台”是根据一批院士提出的建议而立项的 项目，它的目标是促进电子信息产业和汽车产业的结合，建 立一个拥有汽车核心技术和自主知识产权的研发平台，加快 中国汽车电子产业的发展，以解决汽车“空心化”问题。 国家汽车计算平台正在由国家信息产业部具体组织规划。 该项目起点很高，是系统性的解决方案。实施该项目不但在 技术上是个很大的挑战，而且在项目的组织实施和管理上也 有很大的难度，是一个复杂的系统工程。 武汉有可能成为国家汽车计算平台工程基地之一。东风和 武汉正在东湖开发区联手策划武汉汽车电子产业基地工程。
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汽车电子技术
— 电控技术层
防滑制动系统电控技术
防滑制动系统电控技术有防抱死制动系统（ABS）、 驱动防滑系统（ASR）（也叫牵引力控制TCS)。 车辆稳定性控制亦称电子稳定性程序（ESP）是世界 上最先进的主动安全技术之一，ESP 是ABS/ASR技术发展 的整合和扩展。也是今后防滑制动系统发展的方向。 ESP系统由中央控制单元（ECU）及转向传感器、车轮 传感器、压力传感器、侧滑传感器 、横向加速度传感器 和执行器组成。 现在欧美国家几乎所有的高中档轿车都已安装或正在 安装ESP产品。ESP 已在向商用车及重型卡车普及。如德 国奔驰公司在Actros牌载货车上装用ESP作为标准配置， 沃尔沃的牵引车系列也开始装备ESP系统。
当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRS ECU发出控制 指令将气囊组件中的点火器(电雷管)电路接通，电雷管引爆使 点火剂(引药)受热爆炸(即电热处通电发热引爆炸药)。
点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂(叠氮化钠 固体药片)受热分解并释放出大量氦气充入气囊，气囊便冲开 气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员和乘员；
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汽车电子技术
— 整车网络总线系统
GPS 多媒体 移动通讯 移动办公 语音识别
仪表显示 车况显示 行驶记录 信息显示网络 高速 CAN 车身网络 低速CAN LIN 发动机 变速箱 网关 信息娱乐网络 MOST 转向 制动 悬架
空调
座椅 后视镜 灯光
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汽车电子技术
— 电控技术层
转向系统电控技术
电动助力转向（EPS）是继液压动力转向之后，汽车转向系统 的又一重大技术进步。汽车电动助力转向技术在国外已趋完善， 并且在轿车上得到的广泛的采用，在国内应用还处在开始阶段。 电动助力转向系统一般由转矩传感器、电控单元、电动机、减 速器、机械转向器组成。 随着 42V 电源的应用，EPS将在商用车上推广应用。
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8. 配套设计平台
建立分类的汽车模型和数据库，搭建配套的设计平台，
协调和优化汽车计算平台各系统，使之与汽车的功能要求相
匹配，做出最佳性价比的资源配置方案设计。 通过结构设计CAD，利用优化仿真CAE使汽车计算平台各 系统性能结构和汽车整车及相关总成系统的性能结构协调匹 配，并为相关电控产品提供结构接口。
辅助驾驶（安全）系统
利用车载红外视觉传感器、毫米波雷达、车速传感器、 陀螺仪等传感器，采集车辆运行道路环境信息以及车速、 车辆姿态信息，并运用图像处理、信息融合、模式识别、 人工智能技术，实时实现周边车辆检测与跟踪、道路标 志识别、道路环境场景实时显示、驾驶安全语音提示预 警、安全车距保持, 驾驶疲劳监控等。并实现自适应巡 航运行控制。
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5. 信息平台 网络通讯系统（语音、数据、流媒体） 数据系统 信息显示 故障诊断 移动办公 娱乐系统 语音控制/识别 6. 智能交通平台 车载导航 车辆、交通、道路管理 7. 传感、执行平台 MEMS传感器
机、电、液一体化执行器
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气囊引爆过程
(a) 撞车10ms后，达到引爆系统引爆极限，点火器点燃气体发 生器产生氮气，驾驶员仍然直坐着。 (b) 40ms后，气囊已完全充胀，驾驶员向前移动，安全带斜系 在驾驶员身上并被拉长，部分冲击能量已被吸收。 (c) 80ms后，驾驶员的头及身体上部沉向气囊，气囊后面的排 气孔将氮气在一定压力下匀速逸出。 (d) 110ms后，驾驶员向后移动回到座椅上，大部分气体从气 囊中逸出，前方恢复清晰视野。
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汽车电子技术
悬架系统电控技术
— 电控技术层
悬架系统的发展经历了钢板弹簧悬架→复 合悬架→被动空气悬架→（半）主动空气悬 架（电控空气悬架）。目前在发达国家，大 客车几乎全部使用电控空气悬架，重型载货 车使用比例也非常高。国内电控空气悬架产 品处在开发起步阶段。 电 控空气悬架系统是靠调节弹簧刚度和减 振器阻尼来实现悬架的控制，同时可以控制 调节车辆高度。 电控悬架由电子控制模块（ECU）、传感 器、执行(电磁阀 )、 空气悬架系统等组成。 以阻尼连续可调电磁流变减振器的半主动 悬架系统是一个全新概念的可控悬架系统， 具有广阔的应用前景。
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汽车电子技术
— 人、车、环境交互层
智能交通系统
基于视频技术的车辆检测和车牌 识别 城市交通管理与诱导 车辆导航与定位 车辆运输调度物流管理 高速公路通讯、监控、收费
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汽车电子技术
— 人、车、环境交互层
还有位移 加速度等各种传感器。
执行器 包括 ：微电机 各类阀 机、电、液一体化执行器
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汽车电子技术
—人、车、环境交互层
信息系统平台
基于嵌入式硬件平台和嵌入式操作系统，提供包括多媒体移 动视频、音频系统、GPS定位导航系统、移动通信、移动办 公、远程诊断、辅助驾驶。人性化人机界面，信息显示，语 音识别和语音控制。 信息显示系统要为车上多媒体视频、故障诊断、驾驶车况、 导航系统等提供综合显示功能。
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汽车电子技术
— 总体结构
上网、办公、电话 多媒体娱乐
导航定位、智能交通 辅助驾驶、远程诊断
人、车、环境交互层
传 感 器
动力传动电控 发动机电控 变速器电控
底盘电控 转向控制 制动控制 悬架控制
车身电子 仪表显示 空调控制 安全气囊 车身附件
执 行 器
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1. 芯片平台 高性能控制计算CPU 数字信号处理 芯片 接口芯片 移动网络通讯芯片
2. 软件平台
实时操作系统 移动信息安全系统 3. 控制平台
动力传动控制 底盘控制 车身控制
4. 安全驾驶平台 自适应巡航/安全辅助驾驶 车辆自动驾驶系统
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安全气囊系统的基本组成
安全气囊工作过程
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安全气囊系统工作原理
当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前 部和SRS ECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信 号，并将信号输入SRS ECU，以便判断是否发生碰撞。
• 智能化：包括智能化的汽车和智能化的交通系统。
• 信息化：包括网络信息技术应用，导航定位、移动通讯、多 媒体技术 • 智能化的传感器和电动执行器
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国内汽车电子发展动态
— 国家汽车计算平台工程
• 人们经常提到的“汽车电子”，通常可分为与汽车结构、 性能、匹配有紧密关联的电控系统和相对独立的车载电子 装置。 • 随着汽车技术的发展以及人们对汽车安全、节能、环保的 日益严格要求和对智能化、信息化的需求，数字技术、信 息网络技术在汽车上逐步应用，因而使传统的 “汽车电 子” 扩展、延伸到 “汽车计算平台” 这个概念层面。 • 汽车计算平台是面向汽车所有控制、计算、管理，集电 控技术、信息技术、网络技术于一体的集成大系统。
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1 安全气囊的分类 1. 按碰撞类型分 正面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全气囊 系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。
2. 按照安全气囊安装数目分
单气囊系统(只装在驾驶员侧)和双气囊系统(驾驶员 侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)两种。 3. 按照安全气囊的触发机构分 按照安全气囊的触发机构可分为电子式和机电式 两种。
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汽车电子技术
变速器电控技术
— 电控技术层
变速器分为手动机械变速器(MT) ，电控机械自动变速器(AMT) ， 电控液力自动变速器（AT）和电控无级变速器（CVT）。 电控机械自动变速器(AMT)，是在手动机械变速器基础上增加自动 变速操纵系统组成的。由电子控制驱动机构，来代替人力完成换档、 离合器的操纵，从而实现手动变速器的自动变速操纵。目前国外均 已经开始批量生产AMT 产品。 奔驰、沃尔 沃和雷诺汽车公司的新的 中重型商用车上均装备了AMT 系统，在中重型商用车中，越来越多 装备AMT已经成为事实。