基于自動控制系統的汽車電子技術分析

張維康

摘要： 由于現代的汽車行業在發展過程中越來越強調對現代科技的運用，車輛電子信息技術的普遍運用也導致了近年來車輛領域正處在高速發展態勢，汽車行業也將逐步地朝著車輛智能化控制方面轉變，以進一步滿足社會對車輛日益增長的要求。本章主要通過對車輛電子產品科學技術展開解析，并結合車輛自動控制系統科技在現代車輛生產制作過程中的實際運用展開了探討。

Abstract： Due to the increasing emphasis on the application of modern science and technology in the development of modern automobile industry， the universal application of vehicle electronic information technology has also led to the rapid development of vehicle field in recent years， and the automobile industry will gradually change towards vehicle intelligent control， so as to further meet the increasing requirements of society for vehicles. This chapter mainly analyzes the science and technology of vehicle electronic products， and discusses the practical application of vehicle automatic control system technology in the process of modern vehicle production.

關鍵詞： 自動控制;汽車電子;分析

Key words： automatic control;automotive electronics;analysis

中圖分類號：F407.471 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0048-03

0 ?引言

由于全國經濟快速發展，民眾生活水準日益提高，對車輛的技術要求也在日漸提高，隨著科技的高度發展應用，現代車輛領域也在向電子自動化、智能化等方面發展，現代車輛集多項科技于一身，電子自動化控制為現代車輛應用領域提供了重大發展變革，以電子零部件取代了傳統的機械部分，車輛的操控性、安全性都大大提高，既改善了車輛品質，又給用戶帶來了更加人性化服務，車輛電子科技技術在未來有著更為廣泛的使用空間。在目前車輛制造科技以及各個方面的電子科技日益迅速發展的大背景下，車輛系統中很多現代化科技已經得到了應用，從而促使車輛系統向智能化和自動化方面的發展，而車輛電子技術便構成了其中比較關鍵的一項因素。在目前車輛電子技術的實踐運用和發展過程中，為了能使之達到更理想的應用，就必須在結合自動控制的基礎上，對相關車輛電子關鍵技術加以分析，以便于將車輛電子技術的運用達到更加智能化，也就可以實現出更理想效果。

1 ?汽車電子技術概述

1.1 汽車電子技術的優勢

車輛電子技術大幅改善了車輛控制精度與范圍，高效的優化了車輛控制性能，同時根據當前經濟社會蓬勃發展，利用車輛電子技術對傳統的機械控制做出了合理優化，不但降低了車輛污染物的排放量和油耗，更增強了可靠性與舒適感，給用戶帶來了優質的智能服務。由于傳統的機械控制無法控制車輛燃料損耗，而且車子總是處在一種恒定模式下行駛，電子控制可以通過根據車輛的實際運行狀況，對多種參數進行對比，從而合理優化了車輛行駛狀況，從而實現了減少車輛油耗的目的。利用電子傳感器技術可以避免車輛陷入空燃狀況，同時利用電子尾氣循環裝置可以減少車輛的污染物排放量，對發展低碳經濟有著巨大的作用。更重要的在于電子科技可以合理的提高車輛的安全特性，針對不良道路或者惡劣行駛環境，電子科技可以對用戶進行風險警示，如電子駐車、ABS、道路辨識等多項領先科技加強風險管理，高效的保護了用戶的生命安全。

1.2 汽車電子技術的原理

車輛電子控制的概念來源于上世紀五十年代，最初車輛技術人員將它運用于車輛手動變速箱制造，在科技的發展優化下，逐步廣泛應用于車輛所有零件。電子控制技術是以計算機技術為核心，通過對車輛的運行狀況的應用要求進行科學的控制技術，其目的是在于減少人為控制，以電子智能控制技術保證車輛的安全行駛，而車輛電子技術就是通過運用計算機記錄下相應的車輛行駛數據，在實際應用過程中，通過電子系統對環境和使用狀況進行智能分析，使車輛維持在良好的工作狀態。

2 ?智能化管理系統在汽車電子科技領域中的運用

2.1 自動化控制系統在發動機中的應用

發動機自動控制系統主要是由微處理器、各類感應器、執行機構成，利用感應器測量各種工作狀況與技術參數，再經由微處理器進行運算、分析、確定后發送命令給各執機實現的各項動作，從而使汽車發動機在各種工況下，均能以良好狀況工作。并且作為汽車行業最主要的車輛電子產品之一，汽車發動機系統對于進一步提高汽車發動機工作的經濟效益、增加發電機的動力性，和減少車輛廢氣中危險化學物質的排放量，均起著至關重要的影響。例如：電子節氣門系統，通過線傳控制，使節流閥的打開程度進行了精準控制，同時，系統反應快速，能達到令人滿意的控制性能;另外，還可進行怠速調節、定速巡航控制系統和車輛穩定性控制等的集成，大大改善了系統結構。

2.2 電子元件的開發

2.2.1 自動控制系統模塊

車輛在生產制作過程中必須使用大量的汽車電子元件，在各自的部位起到了不同的功能，汽車電子元件也對現代車輛自動控制模塊有著很大的影響，汽車電子元件也組成了車輛電子控制器，通過現代電子車輛控制可以合理的對汽車發動機、底盤、車體等不同部位實施電子控制，從而組成了完善的電子車輛控制器系統，以實現了提高車輛舒適性與安全性的目的。當前趨勢下，隨著科技的不斷優化與技術創新，車輛自動控制模塊也將顯得越來越復雜，就目前來看，普通汽車的自動控制模塊大約需數十個電氣控制元件，而高檔汽車自主控制器所涉及的電器元件數量甚至可達到數百個。

2.2.2 網絡技術與總線技術

傳統的車輛航線布置相當繁雜，每一條航線都具備著不同的功能用途，從現階段來看，隨著車輛在生產制作過程中所使用的電子設備元器件數量種類日益增多，為了避免航線直徑的增多，車輛生產公司運用了網絡和總線信息技術，可以合理的優化傳統的全線一能的狀況下，使電子設備元器件之間形成了完善的網絡系統，以設計不同的指令參數并使計算機總線信息技術對其實現統一管理，從而實現了一條線多能的統一控制，使車輛內部航線的布置更加科學簡便，數據也更為安全，同時當車輛發生故障時只需對總線信號進行故障讀取就能夠判斷車輛故障原因，從而提高了車輛維護工作效率。

2.3 控制系統與變速系統的自動化

2.3.1 電控自動變速器

車輛電子控制在車輛的諸多方面都有著廣泛的運用，針對車輛的變速器控制系統而言，電控手動變速器可以針對車輛的運行狀況、發動機承受荷載能力等因素進行自動分析，并自動進行變速器檔位變換，從而使變速器系統可以很好的適應車輛的工作狀況，并保持在最高檔位。電控手動變速箱有效的改善了車輛的加速性能與操控性，利用儀表盤的指示功能對車輛的工作狀況加以指示，優化了傳統機械換檔的不足，既然提高了車輛的駕駛安全性，又增加了前進力量。

2.3.2 電子氣動的優勢

現代科技在車輛領域中的廣泛應用，有效的改善了車輛的各種特性，車輛的電子氣動系統相比于傳統的車輛管理系統而言有著更加突出的優越性，對于部分狀況下車輛發生故障的主要原因由于人為操縱錯誤以及其他外部原因而造成的，而在采用了電子氣動系統之后則有效改善了車輛在正常工作狀況下的智能管理效果，對車輛的其他方面也有著更加突出的優勢。例如車輛氣動門鎖的使用可以有效的減少時間，從而減少了能源消耗;在汽車座椅生產加工方面電子氣動也有著突出的優點，可以給用戶帶來更為舒適的服務，也減少了行車勞累，所以現階段來說汽車行業電子氣動已經慢慢的變成了各種車輛所廣泛使用的生產手段。

2.4 汽車電子元件研發方面的應用

在現代車輛系統整個結構中，電子元件也是非常關鍵的組成部分，其汽車自動管理系統中起到了無法取代的功能和意義。目前，在中國汽車行業持續高速發展的狀況下，各種不同型式的車輛數量也越來越多，同時車輛所具有的不同用途也在日益具有多元化特征，正基于此，車輛構造中的電子元件量也在逐漸增多，同時在對車輛系統進行設計中所采用導線量也在越來越增多，而這些狀況的改變也將使得車輛整個系統結構更加的復雜化。為了能使這一問題得到合理解決，在車輛設計和生產管理方面，就必須將車輛總體構造更加簡化，并在此基礎上使汽車產業可持續發展水平能獲得更加理想的保障。作為車輛開發相關人員，在車輛中通過合理地使用電子元件，以及與自動控制器進行有效整合，可達到車輛數據服務水平的有效提高，為車輛的良好使用提供有效保障。此外，針對車輛工程設計與生產相關技術，在對車輛電氣信息技術加以合理運用的基礎上，可以將車輛總體架構進行網絡化，同時可以有效改善車輛布線方法，可以將車輛中導線設計得到更加精細化，同時在車輛實際工作流程中可以使得數據傳輸更為具備可靠性與穩定性，也將可以為車輛更好使用進行有效支撐和保證。

2.5 汽車制動系統中的應用

在車輛實際工作中，其穩定性和安全的影響因素中車輛制動系統屬于非常關鍵的一項，若車輛制動系統如果有故障出現，很容易造成事故產生，對于駕駛人員生命安全會帶來極大危險，所以對車輛制動系統必須加強智能化管理，同時必須合理加以優化，這一點對契合產業發展趨勢有著非常關鍵的影響及重要性。在當前車輛制動體系中，在融入現代電子信息技術的基礎上，可運用在電氣技術中自動控制，從而準確科學地管理整個車輛制動體系，當有問題發生之后就可以選擇合理對策加以處理，而在此基礎上也就可以讓駕駛人員安全地獲得更滿意的保護。同時，在當前的車輛制動體系中，通過自動控制器的使用，對所發生的各種問題可以適時反映給駕駛人員，從而可以根據車輛駕駛員指令進行智能化管理，可使剎車系統控制車輛轉速，也就可以使車輛系統提高可靠性。另外，對于采用零點五自動控制的汽車電子技術來說，在實現對這一技術手段合理使用的基礎上，也可以在一定基礎上提高汽車制動系統穩定性，從而使駕駛人員在行駛于汽車中的穩定性獲得更良好的保證。

3 ?電子控制在車輛發動機上的運用和發揮

3.1 發動機采用電子控制是必然趨勢

隨著機動車的保有量日益擴大，以及人們對車輛生命品質問題的日益關注，因此，車輛所排出的有害氣體及其對大氣的污染也越來越受到了人們的關注，尤其是在美國加州洛杉磯和日本東京都出現光化學煙霧事故后，產生了重大影響。于是部分發達國家的政府部門也開始研究出臺法律，對車輛的排放量加以約束。而美國、日本及歐盟等淄發達國家也于20世紀60年代末紛紛出臺了控制污染的規定，并且也越來越地嚴厲。在美國有的地區，甚至還出臺了低污染以及無污染車輛的規定。而這種更加嚴苛的規定，用車內傳統的機械結構來說是根本無法實現的，也因此汽車工業無線電技術起到了重要的作用。也應該說，是排放法規促進了無線電技術在汽車發動機上的運用，并大規模使用了電子控制技術從發動機管理上入手的。

3.2 采用電子控制發動機

發電機的使用與電子設備管理，從20世紀60時代使用電子點火控制系統起步。在當時是一個比較簡單的、用錯功率晶體管構成，價格相當高昂而且對環境保護也相當敏感。在七十年代，電子點火控制系統在轎車上就已形成了標準設備。汽車電子產品的點燃控制系統，主要有白金晶體管點燃控制系統、霍爾電壓發生器晶體管點燃控制系統、電感脈動波發電機晶體管點燃控制系統和電容器放電型點燃控制系統等。

電子點火系統和傳統結構最大的區別就在于它并非單靠接點斷電，而是直接由信息控制器發出信號使電子點火控制器完成調節。也因為其點火線圈的一次電壓像普通電子點火控制系統一樣受觸點限制，但能夠放大;從而增加了點燃能力。另外，因為信號發生器的信號并沒有直接由機器凸輪控制，所以點燃的正時應該比較準確，而關閉了接點后也就不會產生觸點火花的問題，所以工作上安全可靠，而且也無須維修和保養，極大便利了使用者。隨著電氣科學技術的進一步發展，就產生了微機遙控點燃系統，由微機接受溫度、進氣壓強、空氣流速和曲軸位移以及速度變化等信息后，經微機分析與處理，按良好點燃的條件，遙控點燃線圈三極管的導通與截止。這樣一來，就能夠更加準確地按照發動機工況來調節點火正時間。

3.3 電子點火系統

點火系統，是指通過使用零點五導體器件（如充氣三極管、可控硅潛）代傳統電子點火系統的機械開關，接通或切斷初級電壓的點燃控制。電子產品點燃控制主要由微機、感應器以及電路、執行機構等幾部分組成。該控制器可以對通過電子感應器送來的發動機各項參數加以計算、評估，從而實現對點火時間的調整，這樣能夠節省燃油，降低空氣污染。而按照儲能方式的有所不同，電子點火控制器又可分成電感點火系統和電容器點火系統二大類。

3.4 電子控制系統的結構

雖然汽車車型不同、檔次不同，采用電子控制系統的功能和多少也不盡相同，但是，汽車電子控制系統的基本結構是由傳感器（傳感元件）與開關信號、電控單元（ECU， ElectronicControlUnit）和執行器（執行元件）三部分組成，（如圖1所示）這是電子控制系統的共同特點。實際上“電子控制單元”（Electronic Control Unit）， 它是由輸入電路、微機和輸出電路等三部分組成。隨著轎車電子化自動化的提高，它所具備的基本功能如下幾點：①接受傳感器或其他裝置輸入的信息，給傳感器提供參考（基準）電壓：2V、5V、9V、12V;將輸入的信息轉變為微機所能接受的信號。②存儲、計算、分析處理信息;計算出輸出值所用的程序;存儲該車型的特點參數：存儲運算的數據、存儲故障信息。③運算分析。根據信息參數求出執行命令數值;將輸出的信息與標準值對比，查出故障。④輸出執行命令，把弱信號邊為強的執行命令;輸出故障信息。⑤自我修整功能（自適應功能）。

4 ?結語

現代科技的高度發展與應用，對汽車行業領域也形成了巨大影，隨著汽車行業越來越向著信息化、智能化等方面前進，車輛電子技術也將成了未來汽車行業發展的主要趨勢。對于車輛公司在設計生產制作過程中，運用車輛電子技術可以很有效的改善了車輛的操控性、舒適度與可靠性，也很有效的減少了能源消耗和空氣污染物排放量，對社會經濟發展而言有著積極的促進作用，它還可以讓車輛生產公司在保證經濟性的同時兼顧了社會效益和生態效益。由于車輛電子技術在目前車輛設計生產過程中已屬于理論運用上非常普遍的一項技術，同時在現實運用中又起到了非常關鍵的作用，所以必須對這一技術加以合理運用。在當前汽車電子技術的實際應用方面，為了能使其取得更加滿意的使用效益，就需要在結合了自動控制系統技術的基礎上進行對這一技術的更加理想的運用，使汽車電子技術有效的實現了自動化和智能化，同時有關技術人員也必須掌握采用自動控制系統的汽車電子應用，才能對這一技術做出更加合理運用，為汽車行業的良好發展前景提供了支持。在當前車輛生產和車輛運營過程中，許多現代化的科技都有著實際應用，而車輛電子產品科學技術便是其中較為重要的一項科技，并起到了至關重要性影響。在目前的汽車電子技術應用領域內，智能化管理系統已經具有了非常普遍的使用，從而使車輛電子科學技術實現了更理想的發展趨勢，并促進了車輛電子科學技術的蓬勃發展。

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