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近年汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

  汽車(chē)電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內容:硬件包括微機及其接口、執行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語(yǔ)言及其他高級語(yǔ)言編制的各種數據采集、計算判斷、報警、程控、優(yōu)化控制、監控、自診斷系統等程序。

  微機是整個(gè)系統的核心,負責指揮其他設備工作。目前汽車(chē)上用的微機以通用單片機和高抗干擾及耐振的汽車(chē)專(zhuān)用微機為主,其速度和精度要求不像計算用微機高,但抗干擾性能要強,能適應汽車(chē)振動(dòng)大等惡劣的工作環(huán)境。有的由單機控制(即一個(gè)微機控制一個(gè)項目,如控制點(diǎn)火)向集中控制發(fā)展,而汽車(chē)集中控制也由原來(lái)的多個(gè)計算機通信向網(wǎng)絡(luò )化管理過(guò)渡。

  目前,汽車(chē)電子技術(shù)已經(jīng)滲透到汽車(chē)的各主要系統中,人們常說(shuō)的智能技術(shù)就是汽車(chē)電子技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)分項。下面就近年汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢作一簡(jiǎn)要描述。

  1、電子控制技術(shù)

  電子控制技術(shù)是“汽車(chē)電子技術(shù)”中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。利用自動(dòng)控制理論而建立的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應控制系統,在汽車(chē)優(yōu)化控制中都有采用。建立這些控制系統時(shí),首先對汽車(chē)某個(gè)系統,如點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制系統進(jìn)行系統辨識,建立數學(xué)模型,然后采用相應的控制方法進(jìn)行優(yōu)化控制。但是發(fā)動(dòng)機本身結構比較復雜,影響點(diǎn)火的因素較多,理論推導優(yōu)化點(diǎn)火狀態(tài)下的數學(xué)模型比較困難。因此,一般采用實(shí)驗方法找出各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角,然后存入微機內存。在實(shí)行控制過(guò)程中,微機不斷檢測發(fā)動(dòng)機的工況,用查表的方法,查出該工況下的最佳點(diǎn)火提前角,進(jìn)行修正后再通過(guò)微機接口、放大電路去控制點(diǎn)火,這是目前國外應用較多的優(yōu)化控制方法。

  此外,目前應用較成熟的另一種方法為自適應在線(xiàn)搜索法:其包括頂點(diǎn)保持法和登山法2種。該方法并不需要知道模型的原型,而是由微機在汽車(chē)運行中自行搜索最優(yōu)工況,使控制接近或達到最優(yōu)化。

  模糊控制是近年來(lái)出現的新的控制理論,在汽車(chē)中也有所應用。模糊控制系統也是一種自動(dòng)控制系統,它是以模糊數、模糊語(yǔ)言形式的知識表示和模糊邏輯推理為理論基礎,采用計算機控制技術(shù)構成的一種具有閉環(huán)結構的數字控制系統。模糊邏輯從含義上比其他傳統邏輯更接近人類(lèi)的思想和自然語(yǔ)言。

  2、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

  2.1網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在汽車(chē)內部的應用

  相對高檔的汽車(chē)上一般都裝有幾十個(gè)微機控制器、上百個(gè)傳感器。這就給汽車(chē)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )應用提供了條件,而且解決了汽車(chē)一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車(chē)上的一個(gè)部件如點(diǎn)火或噴油,用一個(gè)微控器進(jìn)行控制,這是微機在汽車(chē)上應用的起始。后來(lái)發(fā)展到汽車(chē)集中控制系統,包括完全集中控制系統,如美國的通用汽車(chē)公司采用一個(gè)微機系統分別控制汽車(chē)防滑制動(dòng)、牽引力控制、優(yōu)化點(diǎn)火、超速報警、自動(dòng)門(mén)鎖和防盜等;分級控制系統,如日產(chǎn)公司的分級控制系統,用1臺中央控制計算器分別指揮4臺微機,分別控制防滑制動(dòng)、優(yōu)化點(diǎn)火、燃油噴射、數據傳輸等;分布集中控制系統,他是根據汽車(chē)的各大部分而進(jìn)行分塊集中控制,如發(fā)動(dòng)機、底盤(pán)、信息、顯示和報警等幾大件控制系統,如日本五十鈴生產(chǎn)的汽車(chē)I-TEC系統,其對發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環(huán)進(jìn)行集中控制。上述各種類(lèi)型的控制都有優(yōu)缺點(diǎn),但網(wǎng)絡(luò )在汽車(chē)上應用后,就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn),克服了它們的缺點(diǎn)。例如集中控制和分散控制的最大問(wèn)題是可靠性問(wèn)題,如完全集中控制,一旦微機出現故障全車(chē)癱瘓。采用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)后,不但共用所有傳感器,還可以共用其他設備,如進(jìn)行了環(huán)形網(wǎng)控制,幾十個(gè)微機,就是個(gè)別出現問(wèn)題,整車(chē)還可以正常運行。所以網(wǎng)絡(luò )在汽車(chē)應用中不但增加了許多功能,而且還大大增加了可靠性。

  為適應汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )控制的需要,更好地在各控制系統之間完成交流信息、協(xié)調控制、共享資源及標準化與通用化,世界各國都在積極合作,進(jìn)行汽車(chē)局域網(wǎng)的研究與開(kāi)發(fā)。國外在網(wǎng)絡(luò )標準的制定以及符合網(wǎng)絡(luò )通信標準的微處理器、通信協(xié)議等方面都已經(jīng)有了成果。網(wǎng)絡(luò )標準方面有Bosch公司制定的控制器局域網(wǎng)絡(luò )(CAN)協(xié)議和Intel推出的SAEJ18065網(wǎng)絡(luò )標準。又如Philips,Intel,Motorola等公司推出了符合網(wǎng)絡(luò )相關(guān)協(xié)議的微處理器產(chǎn)品。同時(shí),為整合各種標準,一份有關(guān)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的國際標準正在國際標準化組織起草。

  2.2網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在汽車(chē)外部的應用

  汽車(chē)上網(wǎng)系統(又稱(chēng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)),是一種無(wú)線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構。通過(guò)它,人們在駕駛汽車(chē)時(shí)就可以像在家一樣進(jìn)行上網(wǎng)、發(fā)E-mail等所有網(wǎng)上操作。目前不少公司在進(jìn)行這方面的工作,如IBM公司和Motorola公司已合作開(kāi)發(fā)車(chē)用無(wú)線(xiàn)Internet技術(shù),這項技術(shù)將使駕駛員和乘客能夠在車(chē)上發(fā)送電子郵件以及從事網(wǎng)上各種活動(dòng),如電子商務(wù)和網(wǎng)上購物、查看股市行情和天氣預報等。另外Microsoft公司新推出了專(zhuān)門(mén)為“車(chē)上網(wǎng)”設計的AutoPC軟件,采用WindowsCE操作系統,其具有交互式語(yǔ)言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車(chē)行車(chē)安全,因為其可以讓汽車(chē)駕駛員在手不離方向盤(pán)、眼不離行駛前方的情況下,與PC機系統交換各種信息,例如行車(chē)前方的交通狀況有無(wú)塞車(chē),最短時(shí)間導航等;也可以通過(guò)其在車(chē)上收發(fā)E-mail、打網(wǎng)絡(luò )電話(huà)和其他上網(wǎng)活動(dòng)。通用公司不但開(kāi)發(fā)了“車(chē)上網(wǎng)”系統,而且還裝有車(chē)載自動(dòng)化辦公系統。由于該系統采用了超高速光纖串行數據通道(MML),因此具有多路的數字式影音能力,可以有效地調控多信道大容量的輸入、輸出信號,例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線(xiàn)、音響和全球衛星定位導航系統都可以和該系統交換信息。

  3、傳感器

  車(chē)用傳感器是促進(jìn)汽車(chē)高檔化、電子化、自動(dòng)化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,世界各國對車(chē)用傳感器的研究開(kāi)發(fā)、提高性?xún)r(jià)比都非常重視。“沒(méi)有傳感器技術(shù)就沒(méi)有現代汽車(chē)”的觀(guān)點(diǎn)現在已被全世界所公認。汽車(chē)電子化越發(fā)達,自動(dòng)化程度越高,對傳感器依賴(lài)性就越大,所以,國內外都將車(chē)用傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)。

  汽車(chē)現代傳感器總的發(fā)展趨勢是:多功能化、集成化、智能化、微型化,其技術(shù)的發(fā)展方向是:(1)開(kāi)展基礎研究,發(fā)現新現象、采用新原理、開(kāi)發(fā)新材料和采用新工藝;(2)擴大傳感器的功能與應用范圍。

  3.1發(fā)現新現象

  利用物理現象、化學(xué)反應和生物效應等是各種傳感器的基本原理,所以發(fā)現新現象與新效應是現代傳感器發(fā)展的重要基礎。

  3.2開(kāi)發(fā)新材料

  功能材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的另一個(gè)重要基礎。由于材料科學(xué)的進(jìn)步,在制造各種材料時(shí),人們可以任意控制它的成份,從而可以設計與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導體氧化物的成份,可以制造出各種氣體傳感器;光導纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個(gè)重大發(fā)現;有機材料作為功能材料,正引起國內外汽車(chē)電子化專(zhuān)家的極大關(guān)注。

  3.3采用新工藝

  傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外,還與其加工工藝有關(guān)。隨著(zhù)半導體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件,許多現代先進(jìn)制造技術(shù)也引入汽車(chē)傳感器制造技術(shù),例如集成技術(shù),微細加工技術(shù),離子注入技術(shù),薄膜技術(shù)等,能制作出性能穩定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來(lái)從半導體集成電路技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微電子機械系統(MEMS)技術(shù)日漸成熟,利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器,這些傳感器的體積和能耗小,可實(shí)現許多全新的功能,便于大批量和高精度生產(chǎn),單件成本低,易構成大規模和多功能陣列,這些特點(diǎn)使得他們非常適合于汽車(chē)方面的應用。

  上世紀80年代初,微型壓阻式多路絕對壓力傳感器開(kāi)始大批量生產(chǎn),取代了早期采用LVDT技術(shù)的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開(kāi)始用于汽車(chē)安全氣囊,它們是到目前為止大量生產(chǎn)的、并在汽車(chē)中得到廣泛應用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規模應用勢必將不限于發(fā)動(dòng)機燃燒控制和安全氣囊,在未來(lái)5~7年內包括發(fā)動(dòng)機運行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車(chē)輛動(dòng)力的控制、自適應導航、車(chē)輛行駛安全系統在內的應用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。

  3.4研究多功能集成傳感器

  研究多功能集成傳感器是傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向,即在一個(gè)芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個(gè)敏感組件。例如日本研制出復合壓阻傳感器,一個(gè)芯片可同時(shí)檢測汽車(chē)壓力與溫度。

  3.5研究智能式傳感器

  智能傳感器是一種帶微型計算機兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統傳感器相比,他具有很多特點(diǎn)。例如,他可以確定傳感器工作狀態(tài),對測量資料進(jìn)行修正,以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差;用軟件解決硬件難以解決的問(wèn)題;完成資料計算與處理工作等等。世界各國都在車(chē)用傳感器硬件的基礎上,努力用軟件來(lái)解決汽車(chē)電氣干擾大、環(huán)境差(溫度高、溫度梯度大、污染厲害等)等問(wèn)題造成的對汽車(chē)參數測量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號大、信噪比高、抗干擾性能好,有的還帶有自檢功能。不少汽車(chē)大公司在該方面進(jìn)行研制與開(kāi)發(fā),并取得了成就和應用。

來(lái)源:卡車(chē)網(wǎng) 作者:司康
文章關(guān)鍵詞: 汽車(chē)電子 智能化
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