現(xiàn)代汽車電子設(shè)備的高速發(fā)展及其對(duì)相關(guān)教學(xué)提出的要求

[摘 要]本文主要介紹了汽車電子設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r及其前景展望；并以制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）為例，簡(jiǎn)述了汽車電子業(yè)的發(fā)展對(duì)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提出的新要求及參考解決方案。

[關(guān)鍵詞]汽車電子；集中綜合控制；制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）；自主性教學(xué)

汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。近年來，汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命。汽車電子化的程度常被視為是衡量現(xiàn)代汽車水平的主要標(biāo)志，是用于開發(fā)新車型，改進(jìn)汽車性能極其重要的技術(shù)措施。

汽車電子學(xué)進(jìn)二十年來的超高速發(fā)展，引發(fā)了從業(yè)技術(shù)人員的相對(duì)短缺，也對(duì)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提出了全新的要求。

自2008年以來，汽車電子開始向集中綜合控制發(fā)展，例如將牽引力控制系統(tǒng)（TCS）、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）和驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）組合在一起進(jìn)行的制動(dòng)控制，應(yīng)用越來越廣的一體化底盤控制系統(tǒng)（UCC），都是這一研究方向的代表性成果。

蓬勃發(fā)展的汽車電子系統(tǒng)，給現(xiàn)代汽車帶來了顯著的變化：汽車供電系統(tǒng)由12伏特向42伏特的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)有的汽車動(dòng)力電源多為12伏特，然而隨著車上的電子裝置越來越多，消耗的電能也日益增長(zhǎng)。由于現(xiàn)有的12伏特電源已無法滿足越來越多的電子設(shè)備，近年來開始出現(xiàn)了采用集成起動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)的42伏特供電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)最大輸出功率由2005年的1千瓦提高到了如今的8千瓦以上，發(fā)電效率平均高于80%。這一變革使汽車電器在零部件設(shè)計(jì)方面不得不做出調(diào)整，機(jī)械式的繼電器、熔絲式保護(hù)電路等都將被淘汰。

汽車電子的發(fā)展還引起了汽車機(jī)械結(jié)構(gòu)的重大變化，各類汽車操控系統(tǒng)紛紛向電動(dòng)化和電子化邁進(jìn)，大多已實(shí)現(xiàn)“線操控”。即用導(dǎo)線代替原來的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如電子油門、導(dǎo)線制動(dòng)、導(dǎo)線轉(zhuǎn)向等。

當(dāng)然，汽車電子化發(fā)展的決定性因素還是市場(chǎng)。社會(huì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代以來，人們?cè)絹碓较Ｍ嚥⒉粌H僅是一臺(tái)代步的工具，它應(yīng)該是生活及工作范圍的一種延伸。除了安全、舒適、快捷之外，它還應(yīng)該能聽廣播，能看電視，能打電話，能聯(lián)網(wǎng)，能處理工作……這些要求直接導(dǎo)致了汽車“智能化”的發(fā)展。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1989年到2000年的十年間，汽車電子在整車制造成本中所占的比例從16%上升到了23%以上。一些高配置豪華品牌汽車上的單片微型計(jì)算機(jī)數(shù)量已經(jīng)高達(dá)48個(gè)，并且還在不斷增加中，電子產(chǎn)品的成本占整車成本的50%以上。汽車制造商們普遍認(rèn)為提高汽車電子設(shè)備的數(shù)量、加快汽車電子化進(jìn)程是奪取未來汽車市場(chǎng)份額的重要手段。

市場(chǎng)推動(dòng)著技術(shù)的進(jìn)步，進(jìn)步的技術(shù)也對(duì)人才供給提出了新的要求。但在汽車電子相關(guān)專業(yè)的教學(xué)上、在相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)方面，我們卻遇到了一系列的新問題，其中最顯著的，當(dāng)屬教學(xué)資源的滯后問題。

任何一項(xiàng)技術(shù)從市場(chǎng)推廣到生產(chǎn)線普及再到編入教科書，都需要一定的時(shí)間。但是由于汽車電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，市場(chǎng)推廣和生產(chǎn)線普及的速度不斷加快，產(chǎn)品和技術(shù)的革新速度已經(jīng)遠(yuǎn)快于教材的更新技術(shù)。經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的是第一代的技術(shù)，就業(yè)后發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)已經(jīng)普及到第三代甚至第五代了。

這里以普及性較廣的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）為例。

汽車在正常制動(dòng)時(shí)，如果沒有電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)的干預(yù)，踩制動(dòng)踏板的力的大小決定了制動(dòng)液在輪缸活塞的力。當(dāng)輪胎滑移較小的時(shí)候，輪胎在道路上的力傳遞達(dá)到最優(yōu)。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）的功能就在于在制動(dòng)過程中防止車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)（俗稱抱死），以保持汽車的可轉(zhuǎn)向性，并最優(yōu)的利用車輪和路面的附著力進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)還可以避免汽車在制動(dòng)過程中的側(cè)滑。

我國的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）發(fā)展也已經(jīng)有20多年的歷史，從最初的機(jī)械式到后來的電子式，再到換代型的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EBS），如今的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）已經(jīng)向多元化發(fā)展，一方面采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制及高精度控制；另一方面偏向于擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能。現(xiàn)有的主要研究方向有：

將智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用在汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)中。由ABS和防滑系統(tǒng)（ASR）進(jìn)一步發(fā)展演變而來的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。一臺(tái)安裝了ABS的載貨汽車在時(shí)速為96.5km時(shí)完全停住需要76.4～85.4m，而安裝了EBS制動(dòng)系統(tǒng)的載貨汽車可以將停車距離再縮短15%。

也有人試圖將ABS功能的擴(kuò)展開來，加入ASR、懸架和轉(zhuǎn)向控制等內(nèi)容，使ABS從僅僅是防抱死系統(tǒng)，發(fā)展為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。

雖然制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）技術(shù)近年來一直在蓬勃發(fā)展，但國產(chǎn)ABS在市場(chǎng)上占有的份額卻不容樂觀，以六通道為主的多通道制動(dòng)防抱死系統(tǒng)還是空白，與進(jìn)口ABS在競(jìng)爭(zhēng)中一直處于劣勢(shì)。究其原因，除了發(fā)展時(shí)間較短，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)過大等突出原因外，人才培養(yǎng)和補(bǔ)充的不足也是一個(gè)不容忽視的問題。

筆者認(rèn)為，要解決這個(gè)問題，至少應(yīng)該從以下三方面著手：

首先，依托教材但不完全依賴教材。前面已經(jīng)分析過，教材的滯后性是一個(gè)客觀存在的問題，為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，就需要任課教師本身有較快的知識(shí)更新能力。了解市場(chǎng)的最新需要，關(guān)心最先進(jìn)的產(chǎn)品性能，緊跟國際研發(fā)方向，能在課堂上對(duì)教材進(jìn)行有力的補(bǔ)充。

其次，鼓勵(lì)自編教材。由于各地區(qū)生產(chǎn)力發(fā)展的不均衡，面對(duì)的市場(chǎng)狀況也不完全一致，各院校的自編教材能夠在一定程度上自主調(diào)節(jié)這種不均衡，更好的與本地市場(chǎng)對(duì)接。另外，現(xiàn)在一些學(xué)校采用與用人單位合編教材的形式，實(shí)行訂單制教學(xué)，為企業(yè)量體裁衣的人才培養(yǎng)方法也很值得借鑒。

最后，也是筆者認(rèn)為最為重要的一點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，著重開發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)研究能力。無論學(xué)校教育多么貼近市場(chǎng)，多么緊跟新產(chǎn)品研發(fā)方向，市場(chǎng)的需求總是在不斷進(jìn)步的。我們的學(xué)生永遠(yuǎn)沒有辦法依靠在校學(xué)習(xí)的知識(shí)工作一輩子，知識(shí)的自我更新能力是人才市場(chǎng)對(duì)教育提出的新要求，是每一個(gè)教育者都需要面對(duì)的問題。扎實(shí)的基礎(chǔ)、良好的理解和推理能力、積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)精神，這些才是未來的工作者最值得依靠的生存手段，才是我們?cè)诩夹g(shù)教育過程中應(yīng)該著重培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

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