汽車電子與智能化技術的運用研究

張延明

（撫順市現代服務學校 遼寧撫順 113001）

汽車電子技術包括發動機電子控制系統、底盤電子控制系統、車體控制系統和車載電子設備（車載電腦、胎壓檢測系統、導航、視聽娛樂系統、通信系統、網絡系統、倒車影像系統、后視攝像頭等）。汽車智能化運用傳感技術、信息分析技術、人工智能技術等進行環境分析、行車線路規劃、輔助駕駛、自動駕駛等，提升了汽車的駕駛體驗和現代化水平，是提高企業品牌市場占有率的重要技術手段。

1 汽車電子技術應用歷程

20 世紀50年代、60年代末，電子技術開始在汽車上進行單獨的應用，以改良機械零件的功能，如點火設備、電壓控制設備等，電子技術開始進入到汽車制造過程中，提高了汽車的駕駛性能。20 世紀70年代到20世紀80年代中期，計算機技術和集成控制技術組成了獨立的電子系統，如EFI（Electronic Fuel Injection System）電子燃油系統、ABS（Anti-lock Braking System）車輪防抱死制動系統等，這些獨立的電子系統對汽車進行自動控制，提高了汽車的環保指數，減少了空氣污染問題，使汽車的安全性有所提高。20世紀80年代中期到20 世紀90年代中期，電子技術開始大量運用，集成電路、通信技術使電子技術的應用更加復雜和廣泛，形成了完整的電子控制系統，使汽車由單純的機械產品向機械電子化發展［1］。

2 汽車電子技術的應用現狀

2.1 汽車電子技術總體應用狀況

相關數據顯示，汽車電子技術在汽車制造中的重要性逐年增加，占汽車成本的30%以上，在一些現代車型中，電子零件占到成本的一半以上。電子技術逐漸向集成化控制轉變，動力控制模塊（PCM）整合了發動機控制系統和變速器控制系統，制動控制整合了ABS、TCS（Traction Control System）循跡控制系統、ASR（Acceleration Slip Regulation）驅動輪防滑系統，通過底盤控制系統的整體控制，協調各個分系統，使汽車達到最佳駕駛狀態。汽車上的電子零件增多，為簡化節點布置和導線用量形成了網絡總線技術，汽車電子設備進行統一的網絡式布線，由總線進行處理和傳輸信息，使數據傳輸更加準確，總線可以讀取汽車任一電子設備數據，給汽車裝配和維修帶來了便利。汽車電子技術的運用使汽車系統更加自動化和電子化，汽車42V供電系統和發電機的輸出功率達到8000W，大幅提高發電效率，改變了汽車電器結構。近年來，互聯網大數據信息技術迅速普及，人們對汽車有了更高的期望，汽車從傳統的交通工具向新型多媒體終端轉變，能夠進行導航、電子通信、語音識別、路況識別、影音娛樂、自動報警等智能化操作。汽車電子系統市場潛力巨大，是兼具軟硬件功能的電子控制系統。汽車電子軟件系統的研發包括總體功能、軟件組成、代碼、調試等，硬件系統研發包括總體功能、設計、調試等。當今汽車電子產品更加注重安全設計，運用傳感技術、雷達監測等新技術進行汽車距離、速度和轉向控制，大大降低了事故發生的概率［2］。

2.2 汽車電子技術在汽車中的具體應用

電子技術在EFI、ESAS（Electronic Spark Advance System）電控點火系統、ECAT（ElectronicControlAutomatic Transmission）汽車電控自動變速器、ABS、EPS（Electronic Power Steering）電子轉向系統、ECS（Electronic Control Suspension System）自動懸掛系統、CCS（Cruise Control System）汽車巡航控制系統、EGR（Exhaust Gas Recirculation）廢氣再循環系統、ISC（Idle Speed Control）怠速控制系統、電子油泵、冷卻、輸出、排量、增壓及發電機系統修復等方面都有所應用。

2.2.1 動力系統中電子技術的運用

EFI 使發動機工作狀態穩定，技術先進，在維持一定的輸出功率的同時，節能保持空氣凈化，根據發動機的最佳油耗情況進行電子控制，利用傳感器獲得空氣流量溫度和含氧量數值，與程序內的數據進行比對提供油量的合理數值，使發動機持續在合理優化狀態下進行工作，提高了發動機的使用效率和整體性能。ESA 系統根據傳感器中發動機的工作參數進行分析，控制點火時間，達到節約油耗降低污染的效果。ECAT利用發動機轉速、承載能力、汽車車速、制動器情況和駕駛數據進行測算，以得到合理的擋位和換擋時刻，根據路況和汽車駕駛狀態進行靈活換擋加速。傳動控制系統能夠根據汽車運行狀態自動調整發動機轉速。電子換擋系統代替了手動換擋桿，通過電磁閥等與變速裝置相連，使汽車的操作更為簡單安全，提高了發動機的利用率。ABS經過了長時間的實踐和應用安全性大大提高，通過控制車輪和接觸面的摩擦率避免制動時車輪抱死滑動和轉向失靈的情況，縮小了制動長度，增加汽車的操作安全性和持續性。ASR系統對ABS起到了輔助作用，避免汽車起動加速時驅動輪打滑，增加了加速時的動力性能和操作的安全性。EPS使用電機替換了原有的液壓缸，零部件數量減少，體積縮小，質量變輕，轉向動力和回正能力加強，使汽車低速行駛的靈活性和穩定性大幅增加［3］。

2.2.2 車身控制系統中電子技術的應用

ECS根據懸掛設備的載荷自動調整懸掛架彈簧和減震器，使駕駛體驗更為簡潔舒適。CCS 能夠在汽車高速持續駕駛時自動調節氣門控制發動機轉速和輸出功率，阻力增大時加大氣門增加發動機轉速，阻力減小時調小氣門降低發動機轉速，汽車速度降低或進行制動時系統自動關閉。汽車制造商對安全問題愈發關注，在VDC行駛動力學調節系統、安全氣囊、安全帶等系統中電子技術的應用越來越廣泛。

3 汽車電子技術體系特征

3.1 電子總線結構

隨著電子技術在汽車制造中的應用日益廣泛復雜，以往的布線方法已經難以適應汽車流程化的生產需要，EEA（Electronic&Electrical Architecture）汽車電子結構以電氣配置、源頭管理、網絡總線、路由設計和布線設計為主要內容進行汽車電子數據的分析和處理，形成具有典型性的數據處理模式，降低了汽車電子技術的應用成本，提高了汽車的生產效率，保證了汽車電子的生產質量和功能要求［4］。

3.2 開放式模型軟件結構

汽車的電子系統軟件種類多，有許多重復的功能和結構，為了簡化軟件系統，節約成本，避免重復應用，汽車電子系統形成了開放共享式的軟件模型結構。開放式軟件平臺為汽車電子系統提供了一個具有包容性的軟件結構，對軟件進行統一的設計和管理，整合了汽車的電子應用系統，對于基礎的功能性軟件和其他軟件系統進行接入和通用化配比，減少了不同軟件之間的沖突和不匹配問題，使汽車軟件系統的開發更加高效，也逐漸形成了汽車自身軟件的應用特色［5］。

3.3 開發流程工具的標準化

由于汽車的多元化和安全舒適高質量的要求，汽車電子系統從設計到測試和應用都有專門的科學開發工具進行標準化的生產，使電子技術方法從理念落實到了實際，保證了電子系統的科學規范，也使開發人員便于使用標準的軟件和硬件工具進行設計測試和管理。開發全程都有相應的工具進行標準參照對汽車電子系統的發展產生了積極而重要的影響，為汽車的電子化提供了科學穩定的技術支持［6］。

4 汽車智能化技術的應用

隨著“互聯網+”、大數據、云計算、5G通信和人工智能的迅速發展，汽車的智能化和信息互聯成為新的發展趨勢。汽車電子技術的發展使汽車從機械交通工具進行了信息化的轉變，而汽車智能化將汽車的信息化提升到了一個新的層次。利用現代化的通信互聯技術，實現人車交互、環境檢測、智能處理、共同控制，成為未來汽車技術的最具潛力的發展方向。汽車智能化包括汽車結構、信息處理和技術支持，通過云計算、大數據、先進的衛星定位技術進行信息交換，實現汽車與信息庫的數據流通共享。汽車智能化主要涉及以下的技術方面。

4.1 信息通信技術

與傳統的汽車只進行內部信息交流不同，汽車智能化實現的是車車互聯、車網互聯，使汽車能夠進行準確的環境檢測，以最新的信息通信技術為支撐，更快地接入互聯網，提高信息傳遞的同步性和準確安全性，并減少信息間的干擾［7］。

4.2 環境檢測技術

準確的環境檢測能力是智能汽車進行決策判斷的前提。憑借單獨的傳感器數據不能進行有效的環境檢測以做出正確科學的智能判斷，汽車智能化利用車體不同部位的傳感器進行綜合數據處理，通過整合各個傳感器的信息進行整體判斷，利用先進的雷達檢測系統、圖像分析技術等進行自動巡航、自動行車、自動避開障礙、倒車影像等復雜的技術操作。智能汽車通過先進的傳感技術和雷達技術進行安全的汽車控制，大大提高了駕駛的舒適性［8］。

4.3 智能化汽車的信息安全技術

汽車高度的信息化也帶來了信息安全問題，一旦信息安全受到威脅，會直接影響汽車智能化的發展和應用。汽車智能化的信息安全技術包括通過信息加密技術進行數據的安全傳輸，保證數據在傳輸中不被惡意獲取，保護車主的隱私安全；通過數字技術保證數據傳輸的完善、準確，避免數據傳輸失誤；數據可追溯性保證數據來源的可靠性；身份準入性保證信息網絡的安全性；數據的私密性最大限度地保證用戶的信息未經允許不會被第三方獲取［9］。

5 汽車電子與智能化的發展趨勢

汽車電子與智能化經過了幾十年的發展，對汽車行業產生了深遠的影響。汽車的電子化使汽車的能源利用由石油燃料向電能進行轉變，而智能化使信息處理的主要方面向汽車自身進行轉換，兩方面的整體變化使汽車的發展趨勢向高效環保智能的方向進行轉變，為未來汽車的指明了新的發展道路。汽車電子與智能化更加注重信息互聯和智能操作，在保證信息安全性的同時，提升了汽車行業的現代化水平。

有相關權威機構預估，到2050年智能化汽車將占全球汽車市場的3/4 左右，將實現汽車無人駕駛，交通系統、基本交通設施和汽車產業模式將發生重大改變。智能化汽車將代替傳統的燃油和電動汽車成為未來汽車行業的主流，對于目前汽車行業將有以下變化。

5.1 汽車行業逐漸實現合作共享

汽車行業與互聯網行業的合作將進一步加強，與信息技術、金融服務、線上線下服務商等的融合加快，實現行業的互補和合作共享。

5.2 信息安全前提下實現有效共享

汽車智能化的信息需求促使汽車行業在保護自身信息數據的基礎上進行數據的可靠共享，形成科學的數據交流方式，汽車制造行業也更加開放包容。

5.3 數據商業化增強

汽車智能化涉及到軟硬件的應用，隨著客戶數量的增多和應用模式的逐漸成熟，數據互聯將產生新的應用模式，數據服務的軟硬件實現對汽車行業的全方位對接，汽車行業通過提供數據進行回饋，汽車行業向消費者開放軟硬件系統，以獲得進一步的盈利和數據支持。

5.4 汽車互聯功能進一步增強

汽車智能化從簡單的輔助功能升級為全方位的智能處理和無人駕駛，利用車身各個部位的傳感器、攝像系統和雷達系統進行智能控制，去掉目前一些并不實用的試用功能，實現人性化和智能的人車交互體系。

5.5 汽車國產化增強

隨著汽車智能化需求的增加，國外汽車品牌將尋求與國內汽車企業合作，以便更好地適應國內用戶的消費習慣和使用需求，給國內汽車相關行業帶來了一定的發展機遇。

5.6 汽車生產方式的改變

汽車智能化對汽車的功能和需求的增加使汽車從行業內的制造模式向汽車制造商、自身網絡服務和共享網絡服務的方向轉變，實現綜合制造模式。

5.7 汽車將實現行業轉型

汽車智能化發展初期將是汽車行業的生死存亡之戰，技術應用、資金投入、相關人才、市場潛力、客戶需求等影響著汽車智能化的發展進程，也對汽車企業產生了重要影響。汽車制造企業要把握未來發展趨勢，保證有層次的產業布局和人才資金儲備，實現汽車制造的進一步轉型，實現企業利潤增長和長遠發展。

6 結語

傳統汽車是人們重要的交通工具，與消費者的生命財產安全緊密相連，在信息和科技快速發展的背景下，人們對汽車的需求也由出行工具變為集工作娛樂休閑為一體的互動網絡平臺，汽車的電子與智能化成為新的發展趨勢。在現今已經形成的電子技術體系基礎上，深入安全的人車互動和智能化體系成為汽車新的發展方向，形成完善、科學的電子與智能技術應用體系，能夠為汽車發展拓展新的技術空間，促進汽車行業的新發展升級。