現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

朱迪臣

摘 要：伴隨現(xiàn)代電子科技的不斷發(fā)展，電子技術(shù)的使用范圍得到了極大的拓展，更多的行業(yè)慢慢利用電子技術(shù)來(lái)完成對(duì)行業(yè)的發(fā)展。對(duì)汽車(chē)行業(yè)而言，也應(yīng)該最大程度展現(xiàn)現(xiàn)代電子技術(shù)的效果，以此來(lái)促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)的革新。所以，文章對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車(chē)中的使用以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了具體分析，以此來(lái)促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電子技術(shù);汽車(chē)行業(yè);發(fā)展趨勢(shì)

1 引言

目前，在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展歷程上，已經(jīng)慢慢使用電子技術(shù)對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行了一些改進(jìn)，其中包含了一部分控制與導(dǎo)航系統(tǒng)，這些主要是電子技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的具體應(yīng)用。所以伴隨汽車(chē)的不斷改革和發(fā)展的速度不斷加快，對(duì)與電子技術(shù)的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。

2 現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)使用情況

2.1 在發(fā)動(dòng)機(jī)方面的使用

2.1.1 電子控制噴油裝置（EFI）

在現(xiàn)代社會(huì)中，對(duì)于汽車(chē)而言，機(jī)械或機(jī)電混合燃油噴射體系已經(jīng)不能滿(mǎn)足時(shí)代的發(fā)展，電控燃油噴射裝置由于自身良好的性能獲得了全面應(yīng)用。電控燃油噴射系統(tǒng)是在六十年代末開(kāi)展發(fā)展的。和傳統(tǒng)的化油器供油體系相比較，它主要的有點(diǎn)在于空燃比控制更加準(zhǔn)確，能夠達(dá)到最好的空燃比;此外，電噴技術(shù)改善了汽油的霧化、蒸發(fā)和加速性能，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩也明顯得到提升。

2.1.2 電子點(diǎn)火裝置（ESA）

在上個(gè)世紀(jì)初期，點(diǎn)火系統(tǒng)就在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行了使用，目前，點(diǎn)火系統(tǒng)已經(jīng)由無(wú)觸點(diǎn)集成電路逐步發(fā)展到微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)。微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角的范圍進(jìn)行有效的維持與控制，使得汽油機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻能夠長(zhǎng)期處于最佳狀態(tài)，以此來(lái)深入發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能。

2.1.3 息速控制系統(tǒng)（ISC）

息速性能的高低能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，息速性能如果太差將會(huì)造成油耗不斷加大，并且排污極大，所以必須對(duì)其進(jìn)行掌控。在目前的汽車(chē)中往往都會(huì)設(shè)置怠速控制系統(tǒng)，由ECU控制，并保持在一定的穩(wěn)定范圍中。息速控制往往表示對(duì)息速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其本質(zhì)含義為對(duì)怠速工況時(shí)的進(jìn)氣量實(shí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。其基礎(chǔ)原理為：ECU按照冷卻水溫度、空調(diào)負(fù)荷信號(hào)等對(duì)目前轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，同時(shí)和實(shí)際的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，并且對(duì)怠速開(kāi)關(guān)與車(chē)速的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)推斷汽車(chē)是否處于息速狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后，根據(jù)目標(biāo)與實(shí)際的轉(zhuǎn)速差值運(yùn)行器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

2.2 電子技術(shù)在底盤(pán)方面的使用

2.2.1 電控自動(dòng)變速器（ECAT）

ECAT能夠按照發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載、轉(zhuǎn)速與車(chē)速、制動(dòng)狀態(tài)和駕駛員控制等參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算和判斷，自動(dòng)改變變速桿的方位，完成對(duì)變速的良好控制，不但能夠獲得良好的擋位。還能獲得良好的換擋時(shí)間。其優(yōu)點(diǎn)為加速度效果良好，靈敏度高，能量高，可以準(zhǔn)確體現(xiàn)行駛荷載和路況。傳動(dòng)系統(tǒng)的電子控制裝置能夠自主適應(yīng)瞬時(shí)工況的改變，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有效降低轉(zhuǎn)速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置主要是使用電子裝置來(lái)代替機(jī)械變速桿與變速組織之間的聯(lián)系，然后利用電磁閥和氣動(dòng)伺服閥汽缸來(lái)完成工作。它不但可以使汽車(chē)操作更加簡(jiǎn)單，并且能夠獲得良好的行駛動(dòng)力與安全性。

2.2.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）

這一系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、應(yīng)用速度最快的關(guān)鍵安全組件。經(jīng)過(guò)避免車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)抱死來(lái)確保車(chē)輪和地面之間最好的滑動(dòng)率（15-20%），使得汽車(chē)在各路面行駛的過(guò)程中，車(chē)輪和地面均能實(shí)現(xiàn)縱向峰值附著系數(shù)與極大的橫向附著系數(shù)，以此來(lái)確保車(chē)輛的行駛中不會(huì)出現(xiàn)抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等各種不良情況，有效提升了車(chē)輛的穩(wěn)定與安全性，降低了制動(dòng)距離。

2.3 電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)

電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是一種利用直流電動(dòng)機(jī)替換傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力缸、用蓄電池、電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)元件少、體積小、重量輕，并且擁有良好的轉(zhuǎn)向效果與回正特點(diǎn)，有效提升了汽車(chē)轉(zhuǎn)向能力與響應(yīng)的效果，強(qiáng)化了車(chē)輛在低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性和調(diào)整時(shí)的穩(wěn)定性。

2.4 具有及時(shí)調(diào)整的自適應(yīng)懸架系統(tǒng)

自適應(yīng)懸架系統(tǒng)可以根據(jù)懸架裝置的瞬時(shí)載荷，自動(dòng)調(diào)整懸架彈簧的剛度與減振器的阻尼功能，以此來(lái)適應(yīng)目前的載荷，維持給定的懸架高度。這大大提高了車(chē)輛的穩(wěn)定性、操縱性、平穩(wěn)性和舒適性。

3 現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能傳感器

由于汽車(chē)自動(dòng)化的程度不斷提高，對(duì)傳感器的依賴(lài)性也越來(lái)越強(qiáng)。由于汽車(chē)傳感器種類(lèi)與數(shù)量的不斷加多，導(dǎo)致傳感器慢慢向著集成化、多功能、智能化、微型化的方向進(jìn)行發(fā)展。使得智能化集成傳感器不但可以供應(yīng)模擬待處理的信號(hào)，并且還可以擴(kuò)大信號(hào);與此同時(shí)，還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、非線(xiàn)性等，擁有強(qiáng)大的抗電磁干擾效果，能夠有效確保感器信號(hào)的品質(zhì)不被影響，就算在極為嚴(yán)格的條件下還可以具有良好的精度。

3.2 微處理器

在美國(guó)通用汽車(chē)公司實(shí)現(xiàn)將ECU使用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以后，汽車(chē)電控系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)全新的高速發(fā)展使其。后續(xù)ECU也被使用于身體安全、動(dòng)力與其他控制系統(tǒng)。因?yàn)镋CU對(duì)信息處理能力、可靠性、及時(shí)性和成本等具有極為特殊的需求，在通用芯片開(kāi)發(fā)的ECU的基礎(chǔ)上難以滿(mǎn)足汽車(chē)電子控制系統(tǒng)具體需求，所以，開(kāi)發(fā)擁有實(shí)時(shí)同步多通道控制，帶有D/AD、自診斷、高輸入輸出等作用的專(zhuān)用ECU系統(tǒng)擁有結(jié)重要的作用。伴隨汽車(chē)中電子控制的不斷發(fā)展，ECU在信息處理上的量也在不斷增加，所以，一位與三位ECU將會(huì)變成未來(lái)汽車(chē)的首選，慢慢變?yōu)檐?chē)用ECU主要應(yīng)用，并且在后面幾年里的應(yīng)用需求也會(huì)不斷增加。

3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

現(xiàn)如今，汽車(chē)中應(yīng)用的執(zhí)行器主要包含了電動(dòng)式、電磁式與氣動(dòng)式。電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種重量輕、體積小、響應(yīng)快、能耗低的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，和氣動(dòng)式執(zhí)行器進(jìn)行對(duì)比可知，其輸出驅(qū)動(dòng)能力較為缺乏，不能有效滿(mǎn)足汽車(chē)控制范圍中的大驅(qū)動(dòng)輸出需求。伴隨全新的工藝、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用，電磁執(zhí)行器與電動(dòng)執(zhí)行器將慢慢代替氣動(dòng)執(zhí)行器。特別是將來(lái)全面應(yīng)用42V新電源后，輸出驅(qū)動(dòng)能力將大大提高，能夠充分替代傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)。

3.4 控制策略

目前，PID控制理論廣泛使用于汽車(chē)電子控制系統(tǒng)中，是經(jīng)典控制理論的一部分，它非線(xiàn)性函數(shù)較為不足。現(xiàn)代汽車(chē)中需要進(jìn)行掌控的對(duì)象通常都有極為強(qiáng)大的非線(xiàn)性與時(shí)變性，控制系統(tǒng)的輸入輸出參數(shù)也在不斷增加，應(yīng)該基于狀態(tài)空間進(jìn)行應(yīng)用，并且適合在多輸出和輸入中進(jìn)行使用。非線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論，例如：模糊、最佳、自適應(yīng)等各方面的控制。

3.5 42V供電電源

隨著電子控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，汽車(chē)電子設(shè)備的耗電量也得到了相應(yīng)的提升，目前具有的12V供電系統(tǒng)的供電能力慢慢接近飽和，不能有效滿(mǎn)足在汽車(chē)設(shè)計(jì)中新加入電子設(shè)備所需的用電量，例如：飛輪混合起動(dòng)-發(fā)電系統(tǒng)、新型電制動(dòng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電加熱三效催化器等。在以往的12V電力系統(tǒng)將難以落實(shí)，而這些技術(shù)則是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)主要的發(fā)展趨勢(shì)，所以，使用高電壓供電慢慢變?yōu)楣╇娤到y(tǒng)的關(guān)鍵部分。

3.6 車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò)

目前，汽車(chē)電子系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越復(fù)雜，并且功能也越來(lái)越強(qiáng)大，大部分采用微處理機(jī)來(lái)優(yōu)化汽車(chē)的能力，這已經(jīng)成了電子設(shè)備發(fā)展的主要形勢(shì)。伴隨電控器件在汽車(chē)中的廣泛使用，車(chē)載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的重要性也在不斷增加，為了能夠不斷提高汽車(chē)行駛中的舒適性，應(yīng)該對(duì)車(chē)速、溫度等相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交換。因此，利用分布式控制系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行相關(guān)構(gòu)建具有極為重要意義。數(shù)據(jù)交換速度快、可靠性高、價(jià)格低廉為汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的根本需求。該系統(tǒng)的處理器獨(dú)立運(yùn)行，以控制和提高車(chē)輛某些方面的能力，并在其他處理器需求數(shù)據(jù)時(shí)供應(yīng)服務(wù)。主處理器集中收集各個(gè)處理機(jī)中的數(shù)據(jù)，以此來(lái)生成車(chē)況。

3.7 多媒體娛樂(lè)系統(tǒng)

伴隨第三代移動(dòng)通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，未來(lái)智能交通系統(tǒng)有效的將汽車(chē)、道路以及各項(xiàng)遠(yuǎn)程服務(wù)進(jìn)行有效結(jié)合，未來(lái)汽車(chē)也慢慢向著移動(dòng)辦公室與家庭影院等方面進(jìn)行發(fā)展，為司機(jī)以及用戶(hù)供應(yīng)的及時(shí)的通信與娛樂(lè)信息。其主要性能表現(xiàn)為：鞏固供應(yīng)極為豐富的多媒體環(huán)境、通過(guò)使用GSM、GPS網(wǎng)絡(luò)完成車(chē)輛行駛指南、GPS導(dǎo)航、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)、家庭、汽車(chē)等外部環(huán)境的交互等。

4 結(jié)論

伴隨現(xiàn)代社會(huì)與電子技術(shù)的高效發(fā)展與改革，未來(lái)能夠有效滿(mǎn)足現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展需求，不斷提高人民對(duì)于物質(zhì)生活與交通便利的更高追求。相關(guān)部門(mén)應(yīng)該不斷加強(qiáng)對(duì)于現(xiàn)代電子及時(shí)在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用研究，以此來(lái)有效推動(dòng)社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。不管是在汽車(chē)生產(chǎn)還是科學(xué)研究方面，現(xiàn)代電子技術(shù)都是促進(jìn)社會(huì)與汽車(chē)行業(yè)不斷進(jìn)步的主要技術(shù)之一。

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