淺析汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1、摘要當(dāng)前，汽車電子技術(shù)進(jìn)入了優(yōu)化人-汽車-環(huán)境的整體關(guān)系階段。汽車的性能提高更大地依賴于電子控制技術(shù)。隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，再現(xiàn)代汽車上，電子控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入電腦控制的時(shí)代。本文首先講述了汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)狀，并闡述的它的工作原理。 接著又分析了汽車電子控制系統(tǒng) 底盤(pán)控制系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)的概況及其工作原理。今天，社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們希望汽車不僅僅是一種代步工具，更希望在汽車是生活及工作范圍的一種延伸。綜上所述，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新的控制方法將更多地應(yīng)用于汽車的控制系統(tǒng)之中。相信隨著所有這些控制方法在汽車上的成功應(yīng)用電子技術(shù)對(duì)

2、汽車的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上，使汽車性能不斷提高，使它能更好地造福于人類。關(guān)鍵詞：汽車電子； 控制技術(shù)； 電腦控制； 應(yīng)用與發(fā)展 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc207013965 1.緒 論 PAGEREF _Toc207013965 h 1 HYPERLINK l _Toc207013966 1.1 課題提出的背景和意義 PAGEREF _Toc207013966 h 1 HYPERLINK l _Toc207013967 1.2 汽車電子控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 PAGEREF _Toc207013967 h 1 HYPER

3、LINK l _Toc207013968 1.3 汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用概況 PAGEREF _Toc207013968 h 2 HYPERLINK l _Toc207013969 1.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc207013969 h 3 HYPERLINK l _Toc207013970 2.汽車電子控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc207013970 h 4 HYPERLINK l _Toc207013971 2.1汽車電子控制系統(tǒng)的概述 PAGEREF _Toc207013971 h 4 HYPERLINK l _Toc207013972 2.2 汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用 PAGE

4、REF _Toc207013972 h 4 HYPERLINK l _Toc207013977 2.3本章小結(jié) PAGEREF _Toc207013977 h 10 HYPERLINK l _Toc207013978 3. 汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc207013978 h 11 HYPERLINK l _Toc207013979 3.1電子元件微型化 PAGEREF _Toc207013979 h 11 HYPERLINK l _Toc207013980 3.2光導(dǎo)纖維在汽車信號(hào)傳輸中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc207013980 h 11 HYPERLINK l

5、 _Toc207013981 3.3車載網(wǎng)絡(luò)化 PAGEREF _Toc207013981 h 11 HYPERLINK l _Toc207013982 3.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc207013982 h 12 HYPERLINK l _Toc207013983 4.結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc207013983 h 13 HYPERLINK l _Toc207013984 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc207013984 h 14 HYPERLINK l _Toc207013985 致謝 PAGEREF _Toc207013985 h 161.緒 論1.1 課題提出的

6、背景和意義近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，汽車電子控制技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與性能的不斷提高，汽車上裝用的傳統(tǒng)電氣設(shè)備正面臨著巨大的沖擊。汽車電子控制技術(shù)已成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。汽車電子控制技術(shù)是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適性1。例如：為使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最高的經(jīng)濟(jì)性，需靠點(diǎn)火系統(tǒng)才能在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)火；為使汽車在制動(dòng)過(guò)程中有良好的操縱性能，需采用電子控制防抱死制動(dòng)裝置；為保證汽車工作可靠、行駛安全，則有賴于各種其他電子控制系統(tǒng)的正常工作。1.2 汽車電子控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展伴隨電子工

7、業(yè)的發(fā)展，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越多，車用電子裝置的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成電路及微型處理機(jī)的應(yīng)用，大大推動(dòng)了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)亦給汽車的控制裝置帶來(lái)了巨大的變革。當(dāng)前，電子技術(shù)在解決汽車所面臨的油耗、安全、排放等方面正起著重要作用。如電子控制汽油噴射裝置和電子點(diǎn)火裝置的應(yīng)用不僅可節(jié)油5%到10%，同時(shí)對(duì)排氣凈化也十分有利；電子控制防抱死制動(dòng)裝置的應(yīng)用不但可使汽車在泥濘路面上高速行駛，而且緊急制動(dòng)時(shí)可防止側(cè)滑，保證汽車安全制動(dòng)。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，將人工智能用于汽車系統(tǒng)控制已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。伴隨著科技的飛速發(fā)展，汽車裝備日趨完善，汽車內(nèi)部配備越來(lái)越多的電子控制系統(tǒng)，要求大

8、批的數(shù)據(jù)信息能夠在不同的子系統(tǒng)中共享，汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換，以提高信號(hào)的利用率，傳統(tǒng)的線束已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種需求2。為實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信，開(kāi)發(fā)和組建了以 CAN為代表的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大量應(yīng)用將是今后汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。1.3 汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用概況 縱觀近20年汽車技術(shù)電子化的發(fā)展過(guò)程，日益激烈的世界商業(yè)汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，以及節(jié)油、排放和安全方面的嚴(yán)重挑戰(zhàn)成為當(dāng)代汽車技術(shù)革命巨大的推動(dòng)力。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車，因而便提供了處理各種事故和緊迫問(wèn)題的十分有效的手段，各種車用電控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，許多新技術(shù)、新設(shè)備也層出不窮目前

9、在汽車上已經(jīng)使用的電子裝置品種已發(fā)展到了幾十種，它們由品種繁多的傳感器、電子控制單元(ECU)、微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示器和設(shè)計(jì)軟件集合而成，完成了極為復(fù)雜的多元控制過(guò)程，以改進(jìn)汽車技術(shù)性能來(lái)滿足現(xiàn)行法規(guī)的要求。目前，國(guó)外汽車上應(yīng)用較多、較為成熟的電子控制裝置大致可分為四個(gè)方面 ：1.儀表通信 儀表通信類的應(yīng)用主要有電子鐘、電子油耗表、電子溫度計(jì)、電子車速里程表、電子轉(zhuǎn)速表、旅程計(jì)算器、燃料消耗計(jì)、電子定時(shí)、電子化圖示儀表盤(pán)、電話及其通信裝置、各種報(bào)警(燈絲切斷，排氣溫度，水面，液面，未關(guān)門(mén)，未系安全帶等)。 儀表通信類即將采用的新技術(shù)主要有大型電子化薄式儀表盤(pán)、多路信

10、息傳輸、光纖通信傳輸、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、屏幕顯示街道圖及交通阻塞狀況圖、多功能綜合屏幕顯示等3。 2.發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系 發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系已經(jīng)采用的技術(shù)主要有交流發(fā)電機(jī)的整流及集成調(diào)節(jié)器、電子點(diǎn)火(全晶體管式，集成式，無(wú)觸點(diǎn)分電器式，一體化點(diǎn)火線圈式)、點(diǎn)火正時(shí)控制、廢氣再循環(huán)控制(氧傳感器)、燃油噴射電子控制、電子控制化油器、柴油機(jī)最佳參數(shù)電子控制(噴射，進(jìn)氣，正時(shí)等)、發(fā)動(dòng)機(jī)最佳參數(shù)電子控制(空燃比，點(diǎn)火，廢氣再循環(huán)，怠速，爆燃控制，噴射控制等)、車速自動(dòng)控制、柴油機(jī)啟動(dòng)控制、增壓器自動(dòng)控制、變速器電子控制、離合器電子控制、卻系電子控制、冷啟動(dòng)控制、換擋提示器、發(fā)動(dòng)機(jī)停缸控制、車速感應(yīng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)

11、向裝置等。 發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系即將采用的新技術(shù)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸電子控制、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系綜合控制、無(wú)級(jí)變速和自適應(yīng)速度控制、熱電變換、蓄電池容量余值顯示、自動(dòng)巡航系統(tǒng)、電子控制消聲器、電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向等。 3.安全方面安全方面已經(jīng)采用的技術(shù)主要有電子防抱制動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)防滑控制裝置、電子主動(dòng)懸架控制、電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊自控裝置、刮水器自動(dòng)控制、速度控制(限速與恒速)、車窗自動(dòng)控制、輪胎氣壓報(bào)警、防盜報(bào)警、防撞車間距報(bào)警、未系安全帶報(bào)警、安全帶自動(dòng)鎖緊控制、明暗燈光控制、沖撞記錄儀 、前大燈控制、后視鏡控制、電子門(mén)鎖等。 安全方面即將采用的技術(shù)主要有路面狀態(tài)顯示、防碰撞自動(dòng)控制、死角處障礙物

12、報(bào)警、安全雷達(dá)、制動(dòng)管路故障應(yīng)急制動(dòng)、睡眠檢測(cè)報(bào)警、司機(jī)突病時(shí)自控、電子操縱緊急制動(dòng)、酒醉檢測(cè)安全自控、后視攝像及屏幕顯示、聲音合成報(bào)警系統(tǒng)、故障預(yù)警提示系統(tǒng)、倒車測(cè)距系統(tǒng)等。 4.舒適性方面 舒適性方面已經(jīng)采用的技術(shù)主要有空調(diào)自動(dòng)控制、座椅自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)照明、紅外線控制車門(mén)開(kāi)關(guān)、車窗及車門(mén)自動(dòng)開(kāi)關(guān)(聲控)、高級(jí)立體音響、無(wú)線電調(diào)諧自動(dòng)預(yù)選、無(wú)鑰匙開(kāi)車、車用電視機(jī)及音響等4。舒適性方面即將采用的技術(shù)主要有全自動(dòng)空調(diào)(溫度、濕度、清潔度、含氧量)系統(tǒng)、道路交通信息指示表、行駛路線最優(yōu)化選擇控制、聲控駕駛等。1.4本章小結(jié) 可見(jiàn)隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)的高速發(fā)展，汽車上所裝用的電器與電子設(shè)備的數(shù)量將

13、與日俱增，所起的作用也會(huì)越來(lái)越重要。2.汽車電子控制系統(tǒng)2.1汽車電子控制系統(tǒng)的概述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)技術(shù)屬于汽車電子領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)并占據(jù)汽車電子市場(chǎng)的主要份額。隨著環(huán)保政策、能源政策限制力度的加大，大力應(yīng)用電子控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)產(chǎn)品是未來(lái)汽車領(lǐng)域的必然5。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)（EECS)是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、噴油、空氣與燃油的比率、排放廢氣等進(jìn)行電子控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況狀態(tài)下工作，以達(dá)到提高其整車性能、節(jié)約能源、降低廢氣排放的目的。汽車電子控制系統(tǒng)基本由傳感器、電子控制器（ECU）、驅(qū)動(dòng)器和控制程序軟件等部分組成，與車上的機(jī)械系統(tǒng)相配合使用（通常與動(dòng)力傳動(dòng)控制總成系統(tǒng)、

14、底盤(pán)控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)中的子系統(tǒng)融合），并利用電纜或無(wú)線電波互相傳輸訊息，即所謂的“機(jī)電整合”，如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)、防滑控制系統(tǒng)、電子控制懸架系統(tǒng)、電子控制自動(dòng)變速器、電子助力轉(zhuǎn)向等。汽車電子控制系統(tǒng)大體可分為四個(gè)部分：發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，底盤(pán)綜合控制系統(tǒng)，車身電子安全系統(tǒng)，信息通訊系統(tǒng)6。其中，前兩種系統(tǒng)與汽車的行駛性能有直接關(guān)系。2.2 汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用2.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)技術(shù)屬于汽車電子領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)并占據(jù)汽車電子市場(chǎng)的主要份額。隨著環(huán)保政策、能源政策限制力度的加大，大力應(yīng)用電子控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)產(chǎn)品是未來(lái)汽車領(lǐng)域

15、的一個(gè)必然選擇。1.電控點(diǎn)火裝置（ESA）電控點(diǎn)火裝置由微處理機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行器等構(gòu)成7。該裝置根據(jù)傳感器測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣量等條件下，保證在最佳點(diǎn)火提前角下工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大的功率和轉(zhuǎn)矩，降低油耗和排放，節(jié)約燃料，減少空氣污染。2.廢氣再循環(huán)控制（EGR）廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)是目前用于降低廢氣中氧化氮排放的一種有效措施。其主要執(zhí)行元件是數(shù)控式EGR閥，作用是獨(dú)立地對(duì)再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況適時(shí)地調(diào)節(jié)參與再循環(huán)廢氣的循環(huán)率，發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，EGR閥開(kāi)啟，將一部分排氣引入進(jìn)氣管與新

16、混合氣混合后進(jìn)入氣缸燃燒，從而實(shí)現(xiàn)再循環(huán)，并對(duì)送入進(jìn)氣系統(tǒng)的排氣進(jìn)行最佳的控制，從而抑制有害氣體氧化氮的生成，降低其在廢氣中的排出量。3.怠速控制（ISC）怠速控制系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)節(jié)空氣通道面積以控制進(jìn)氣流量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主要執(zhí)行元件是怠速控制閥（ISC）。ECU根據(jù)從各傳感器的輸入信號(hào)所決定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根據(jù)比較得出的差值，確定相當(dāng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制量，去驅(qū)動(dòng)控制空氣量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使怠速轉(zhuǎn)速保持在最佳狀態(tài)附近8。除以上控制裝置外，發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的還有：節(jié)氣門(mén)正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)、燒室的容積、壓縮比等方面，并已在部分車型上得到了應(yīng)用。2.2.2底

17、盤(pán)綜合控制系統(tǒng)底盤(pán)綜合控制系統(tǒng)GCC本質(zhì)上是目前電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP（Electronic Stability Program）的邏輯功能擴(kuò)展，其目的是在駕駛員正常的駕駛條件下，最大限度地提高車輛的主動(dòng)安全性、乘坐平順性和駕駛員的開(kāi)車興趣；它是使用車上已安裝的配置電子控制底盤(pán)子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的9。該系統(tǒng)能夠使車輛在極度危險(xiǎn)的情況下更容易控制，同時(shí)具有最好的乘坐舒適性，并能確保更靈敏的操縱性能。底盤(pán)綜合控制系統(tǒng)包括電控自動(dòng)變速器、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）與驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）、電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)、自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)(ASS )、巡行控制系統(tǒng)（CCS）等。1.電控自動(dòng)變速器（ECAT）一般來(lái)

18、說(shuō)，汽車驅(qū)動(dòng)輪所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，與發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩有較大差別，因而需要傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)改變從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)比，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)輪，以便能夠適應(yīng)外界負(fù)載與道路條件變化的需要10。此外，停車、倒車等也靠傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，適時(shí)地協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況，充分地發(fā)揮動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的潛力，使其達(dá)到最佳的匹配，這是變速控制系統(tǒng)的根本任務(wù)。ECAT可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)計(jì)算、判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置，按照換檔特性精確地控制變速比，從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，得到最佳擋位和最佳換擋時(shí)間。該裝置具有傳動(dòng)效率高、低油耗、換檔舒適性好

19、、行駛平穩(wěn)性好以及變速器使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)11。采用電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)控制變速系統(tǒng)，已經(jīng)成為當(dāng)前汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速功能的主要方法。2.防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）與驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)可以感知制動(dòng)輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來(lái)保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率，從而使汽車在各種路面上制動(dòng)時(shí)，車輪與地面都能達(dá)到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動(dòng)時(shí)不發(fā)生抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全的因素，可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離，有效地提高了行車的安全性12。它是應(yīng)用在汽車安全上的最有價(jià)值的一項(xiàng)應(yīng)用。當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，實(shí)際車速v (即

20、車輪中心的縱向速度)與車輪速度VW(即車輪滾動(dòng)的圓周速度)相等，車輪在路面上的運(yùn)動(dòng)為純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。然而，在汽車實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，在制動(dòng)器摩擦力矩的作用下，車輪的角速度減小，實(shí)際車速與車輪速度之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)速度差，輪胎與地面之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑移。輪胎滑移的程度用滑移率S來(lái)表示。車輪滑移率是指實(shí)際車速v與車輪速度VW之差同實(shí)際車速v的比值，其表達(dá)式為：S=式中，S為車輪滑移率；v為車速(車輪中心縱向速度，m/s)；VW為車輪速度(車輪瞬時(shí)圓周速度，VW = r ，m/s)；r為車輪半徑(m)；為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s)。當(dāng)v =VW時(shí)，滑移率S = 0，車輪自由滾動(dòng)；當(dāng)V

21、W= 0時(shí)，滑移率S = 100%，車輪完全抱死滑移；當(dāng)v VW時(shí)，滑移率0 S 100%，車輪既滾動(dòng)又滑移。滑移率越大，車輪滑移程度越大。汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的功能完善和擴(kuò)展則是驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR），兩系統(tǒng)有許多共同組件。該系統(tǒng)利用驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)速傳感器感受驅(qū)動(dòng)輪是否打滑，當(dāng)打滑時(shí)，控制元件便通過(guò)制動(dòng)或通過(guò)油門(mén)降低轉(zhuǎn)速，使之不再打滑13。它實(shí)質(zhì)上是一種速度調(diào)節(jié)器，可以在起步和彎道中速度發(fā)生急劇變化時(shí)，改善車輪與路面間的縱向附著力，提供最大的驅(qū)動(dòng)力，提高其安全性，維持汽車行駛的方向穩(wěn)定性。 ABS是防止車輪在制動(dòng)時(shí)抱死而滑移，ASR系統(tǒng)則是防止驅(qū)動(dòng)車輪原地不動(dòng)地滑轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)程度用滑轉(zhuǎn)率表示

22、，其表達(dá)式為：式中，Sd為驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率；VW為車輪速度(車輪瞬時(shí)圓周速度，VW = r ，m/s)；r為車輪半徑(m)；為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s)；v為車速(車輪中心縱向速度，m/s)。當(dāng)VW= v時(shí)，滑轉(zhuǎn)率Sd = 0，車輪自由滾動(dòng)； 當(dāng)v = 0時(shí)，滑轉(zhuǎn)率Sd = 100%，車輪完全處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)VWv時(shí)，滑轉(zhuǎn)率0Sd 100%，車輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)滑轉(zhuǎn)率越大，車輪滑轉(zhuǎn)程度也就越大。3.巡行控制系統(tǒng)（CCS）巡航控制(Cruise Control) 又稱恒速行駛系統(tǒng)是讓駕駛員無(wú)需操作油門(mén)踏板就能保證汽車以某一固定的預(yù)選車速行駛的控制系統(tǒng)。在長(zhǎng)途行駛時(shí)，可采用巡行控制系統(tǒng)，駕駛員不必經(jīng)常

23、踏油門(mén)，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動(dòng)調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)度以調(diào)整車速在恒速狀態(tài)附近14。若遇爬坡，車速有下降趨勢(shì)，微機(jī)控制系統(tǒng)則自動(dòng)加大節(jié)氣門(mén)開(kāi)度；在下坡時(shí)，又自動(dòng)關(guān)小節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)駕駛員換低速擋或制動(dòng)時(shí)，這種控制系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。該系統(tǒng)可以減輕駕駛員長(zhǎng)途駕駛之疲勞，給駕駛帶來(lái)了很大的方便，同時(shí)也可以得到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。2.2.3車身電子安全系統(tǒng)車身電子安全系統(tǒng)包括車身系統(tǒng)內(nèi)的電子設(shè)備，主要有自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)、汽車夜視系統(tǒng)、安全氣囊、碰撞警示與預(yù)防系統(tǒng)、輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅系統(tǒng)、安全帶控制系統(tǒng)等，提高了駕駛?cè)藛T和乘客乘坐的舒適和方便性。1.自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)

24、（AFS）自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)可在前照燈照明范圍內(nèi)，根據(jù)車身的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性等綜合因素進(jìn)行計(jì)算和判斷，從而判定汽車當(dāng)前的行駛狀態(tài)并對(duì)前照燈近光進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并能在會(huì)車時(shí)自動(dòng)啟閉和防眩15。它能夠有效地降低駕駛者在夜晚彎路上行車的疲勞程度，使駕駛者能夠看清轉(zhuǎn)彎處的實(shí)際路況，使駕駛者能夠擁有充分的時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱和應(yīng)付緊急情況，從而明顯提高夜晚彎路上行車的安全性。在日本，一些汽車商在其高檔轎車中已標(biāo)配AFS系統(tǒng)，如豐田汽車公司在獵犬上采用了可變式前燈“自適應(yīng)性前照燈系統(tǒng)。2.安全氣囊（SRS)該系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外汽車上一種常見(jiàn)的被動(dòng)安全裝置。在車輛相撞時(shí)，由電控元件用電流引爆安置在方向盤(pán)中央

25、（有的在儀表盤(pán)板雜務(wù)箱后邊也安裝）等處氣囊中的滲氮物，迅速燃燒產(chǎn)生氮?dú)猓查g充滿氣囊16。氣囊的作用是在駕駛員與方向盤(pán)之間、前座乘員與儀表板間形成一個(gè)緩沖軟墊，避免硬性撞擊而受傷。此裝置一定要與安全帶配合使用，否則效果大為降低。它的工作原理是：當(dāng)汽車遭受前方一定角度范圍內(nèi)的碰撞時(shí)，安裝在汽車前部和SRS ECU內(nèi)部的碰撞傳感器都會(huì)檢測(cè)到汽車突然減速的信號(hào)，并將信號(hào)輸入SRS ECU，以便判斷是否發(fā)生碰撞17。當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，SRS ECU發(fā)出控制指令將氣囊組件中的點(diǎn)火器(電雷管)電路接通，電雷管引爆使點(diǎn)火劑(引藥)受熱爆炸(即電熱處通電發(fā)熱引爆炸藥) 點(diǎn)火劑引爆時(shí)，迅速產(chǎn)生

26、大量熱量，使充氣劑(疊氮化鈉固體藥片)受熱分解并釋放出大量氦氣充入氣囊，氣囊便沖開(kāi)氣囊組件上的裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員；使駕駛員和乘員面部和胸部壓靠在充滿氣體的氣囊上，在人體與車內(nèi)構(gòu)件之間鋪墊一個(gè)氣墊，將人體與車內(nèi)構(gòu)件之間的碰撞變?yōu)閺椥耘鲎?8。通過(guò)氣囊產(chǎn)生變形和排氣節(jié)流來(lái)吸收人體碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，從而達(dá)到保護(hù)人體之目的。 但需要注意的是在下列條件之一的情況下，安全氣囊系統(tǒng)不會(huì)引爆點(diǎn)火劑，也不會(huì)給安全氣囊充氣：1) 汽車遭受側(cè)面碰撞超過(guò)斜前方30角時(shí)；2) 汽車遭受橫向碰撞時(shí)；3) 汽車遭受后方碰撞時(shí)；4) 汽車發(fā)生繞縱向軸線側(cè)翻時(shí)；5) 縱向減速度未達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)：6) 汽車正常行駛、正常制動(dòng)

27、或在路面不平的道路上行駛時(shí)。信息通訊系統(tǒng)信息通訊系統(tǒng)包括汽車導(dǎo)航與定位系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。1.汽車導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)（NTIS）汽車導(dǎo)航系統(tǒng)被認(rèn)為是汽車的“大腦”，并且在日益計(jì)算機(jī)化。它們是如此的便利，以至于一旦使用，便難以釋手19。功能的進(jìn)化是飛速的，包括數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，從DVD到移動(dòng)硬盤(pán)的更新?lián)Q代。眾多的TDK元件（包括顯示器）被用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在城市或公路網(wǎng)范圍內(nèi)，定向選擇最佳行駛路線，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置，以及到達(dá)目的地的方向和距離。這實(shí)質(zhì)是汽車行駛向智能化發(fā)展的方向，再進(jìn)一步就可成為無(wú)人駕駛汽車。2.語(yǔ)音系統(tǒng)（VS）該系統(tǒng)包括語(yǔ)音報(bào)警和語(yǔ)

28、音控制兩類。語(yǔ)音報(bào)警是在汽車出現(xiàn)不正常情況，如燃油溫度、冷卻液溫度、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動(dòng)液量、手制動(dòng)、車門(mén)未關(guān)嚴(yán)等出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或自診斷系統(tǒng)測(cè)出有故障時(shí)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)邏輯判斷后輸出信息至揚(yáng)聲器或警示器報(bào)警。語(yǔ)音控制是用駕駛員的聲音來(lái)指揮和控制汽車的某個(gè)部件、設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作。3.信息系統(tǒng)（IS）該系統(tǒng)可將發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和其它信息參數(shù)，通過(guò)微處理機(jī)處理后，輸出對(duì)駕駛員有用的信息。顯示的信息除冷卻液溫度、油壓、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等常見(jiàn)的內(nèi)容外，還有瞬時(shí)耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、車外溫度等，根據(jù)駕駛員的需要，可隨時(shí)調(diào)出顯示這些信息。4.通訊系統(tǒng)（CS）這方面真正使用且采用最多

29、的是汽車電話，在美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家較普及，目前的水平在不斷地提高，除車與路之間，車與車之間，車與飛機(jī)等交通工具之間的通話外，還可通過(guò)衛(wèi)星與國(guó)際電話網(wǎng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)行駛過(guò)程中的國(guó)際間電話通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交換，圖像傳輸?shù)取，F(xiàn)在汽車由于有了支持無(wú)線電話網(wǎng)絡(luò)、寬帶數(shù)字信號(hào)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及其它新興的無(wú)線通信技術(shù)，使人們能夠隨時(shí)隨地獲取信息和服務(wù)。2.3本章小結(jié)可以預(yù)見(jiàn)到的將來(lái)，汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng)，駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中，汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過(guò)語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施，一邊駕駛著汽車，一邊欣賞著音樂(lè)電視，還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等。3.

30、汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)新汽車電子技術(shù)進(jìn)入了成熟階段，這是對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展最有價(jià)值、最有貢獻(xiàn)的階段，在這個(gè)階段,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)、新材料、新工藝的不斷進(jìn)步,今后汽車電子技術(shù)的發(fā)展方向有以下方面。3.1電子元件微型化 由于技術(shù)進(jìn)步，微型化的趨勢(shì)是十分明顯的。目前新開(kāi)發(fā)的ABS及TCS其質(zhì)量與體積僅為原先的1/4。 集成化、多路傳輸、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、模塊化 這是今后另一個(gè)大有發(fā)展前景的領(lǐng)域。為了減小體積，減輕質(zhì)量，提高可靠性，減少裝配工時(shí)，這都要求將分散的部件，組合成一個(gè)整體(模塊)，就像發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)集成為一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)20。下一步就是將電子變速和發(fā)動(dòng)機(jī)管

31、理系統(tǒng)集成為一個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)。再進(jìn)一步就是將ABS/TCS以及EPS都組合成一體。這樣可以共用傳感器、控制元件、線路，使零件數(shù)量減少，減少連接點(diǎn)從而提高可靠性。3.2光導(dǎo)纖維在汽車信號(hào)傳輸中的應(yīng)用 汽車電子技術(shù)的進(jìn)步已使各控制系統(tǒng)走向集中形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外,甚至包括多達(dá)23個(gè)微處理器以及大量傳感器和執(zhí)行部件,組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng),車用計(jì)算機(jī)的容量要求已與現(xiàn)代PC機(jī)不相上下,計(jì)算速度則要求更高。由于汽車用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多,采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問(wèn)題。隨著光導(dǎo)纖維的

32、成本不斷降低，其應(yīng)用也將降低汽車有關(guān)方面的成本。3.3車載網(wǎng)絡(luò)化隨著電控器件在汽車上越來(lái)越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是十分必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及低成本是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各子處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能，同時(shí)在其它處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)21。主處理機(jī)收集整理各子處理機(jī)的數(shù)據(jù)，并生成車況顯示。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ：將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代汽車內(nèi)部各電子系統(tǒng)間的連接和通信，在汽車內(nèi)部形成通信網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)汽車界的研發(fā)趨勢(shì)。而針對(duì)汽車用各種總線標(biāo)準(zhǔn)的制定也取得了較大的進(jìn)展，它有利于各種

33、新型電氣產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用，大大提高汽車的性能，提高車用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短新車型的研發(fā)周期。 網(wǎng)絡(luò)化汽車的優(yōu)點(diǎn)是：1.采用網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)，只需一根通信電纜連接，減少了線束連接，減輕車體質(zhì)量；2.無(wú)須配電柜，部件數(shù)量減少，可靠性能提高；3.可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷、測(cè)試和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和自診斷等功能，使汽車具有準(zhǔn)黑匣子功能；4.電氣信號(hào)傳遞性質(zhì)發(fā)生了變化，由功率型轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑壿嫛毙停?.系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)等。3.4本章小結(jié)隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新的控制方法將更多地應(yīng)用于汽車的控制系統(tǒng)之中。如最優(yōu)控制理論在汽車懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用、滑?？刂圃贏BS控制中的應(yīng)用、模糊控制在自動(dòng)變速器控制中的應(yīng)用,及

34、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在四輪轉(zhuǎn)向控制中的應(yīng)用等。相信隨著所有這些控制方法在汽車上的成功應(yīng)用電子技術(shù)對(duì)汽車的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上，使汽車性能不斷提高，使它能更好地造福于人類。4.結(jié)論與展望汽車電子技術(shù)的應(yīng)用將使汽車更加智能化。智能汽車裝備有多種傳感器，能夠充分感知駕車者和乘客的狀況，交通設(shè)施和周邊環(huán)境的信息，判斷乘員是否處于最佳狀態(tài)，車輛和人是否會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，并及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施。今天，社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們希望汽車不僅僅是一種代步工具，更希望在汽車是生活及工作范圍的一種延伸，在汽車上就像呆在自己的辦公室和家里一樣，可以收聽(tīng)廣播，打電話，上互聯(lián)網(wǎng)，處理工作。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，汽車也將步入多媒體時(shí)代。利用 windows 操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的車載計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)，具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語(yǔ)言識(shí)別、圖像顯示和娛樂(lè)等功能?？梢灶A(yù)見(jiàn)到的將來(lái)，汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng)，駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中，汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過(guò)語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施，一邊駕駛著汽車，一邊欣賞著音樂(lè)電視，還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等。隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新的控制方法將更多地應(yīng)用于汽車的控制系統(tǒng)之中。如最優(yōu)控制理論在汽車懸架系統(tǒng)中的應(yīng)