科技進(jìn)步帶來的巨變，汽車電子技術(shù)發(fā)展史

汽車本來是主要偏向于機(jī)械配合的一項(xiàng)技術(shù)，可就在近幾十年隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都開始提倡機(jī)電一體化。汽車也不例外，如今的汽車技工如果還停留在以前的純經(jīng)驗(yàn)積累式修車，那也只能證明他從事汽車行業(yè)的時(shí)間很久了而已。如今的汽車上都是動(dòng)輒數(shù)百個(gè)電子元件，數(shù)以捆計(jì)的汽車線路控制著汽車多個(gè)部門的協(xié)調(diào)工作，汽車電子技術(shù)已經(jīng)全面覆蓋汽車行業(yè)。如今的汽車先進(jìn)的技術(shù)都于電子技術(shù)掛鉤：電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)車窗，電動(dòng)座椅，電控車身穩(wěn)定系統(tǒng)，電子顯示屏，電控懸架等等。而如今的汽車都配備了一個(gè)電腦—ECU來調(diào)節(jié)整個(gè)汽車的運(yùn)行，汽車電子技術(shù)已經(jīng)成了汽車技術(shù)進(jìn)步的最大源泉。國外專家預(yù)測未來3-5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25%以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。

當(dāng)然汽車并不是以前跟電路豪無關(guān)系，歸結(jié)起來，早期的汽車電路主要是能量的轉(zhuǎn)換，如今的電子技術(shù)主要在于汽車整體的控制。

點(diǎn)火系統(tǒng)

回顧一下汽車上最早的電路非汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)莫屬。要點(diǎn)燃汽缸里的汽油，就必須不停的產(chǎn)生火花，于是那時(shí)侯的科學(xué)家利用了電磁感應(yīng)原理在汽車內(nèi)用線圈制造了一個(gè)小型變壓器使火花塞瞬間能產(chǎn)生極高的電壓而點(diǎn)火。這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代的汽車上依然通用!

起動(dòng)系統(tǒng)

另外一項(xiàng)早期的汽車與電路相關(guān)的非起動(dòng)機(jī)莫屬，早期的汽車都是用手搖式起動(dòng)(就像如今的部分拖拉機(jī))，但手搖式對于女性很不方便。于是就又了起動(dòng)機(jī)的發(fā)明，據(jù)傳，起動(dòng)機(jī)的發(fā)明是由于一起事故的發(fā)生。一位英國紳士幫一位半路熄火的凱迪拉克姑娘起動(dòng)汽車時(shí)，起動(dòng)桿反打?qū)е逻@位紳士死亡，而這位紳士正是當(dāng)時(shí)通用老總的好朋友，于是一場技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)在老總的下令下開始展開，起動(dòng)機(jī)通過電能轉(zhuǎn)化為推動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的工作形式也確立了下來。如今的起動(dòng)機(jī)依然是這樣的工作原理，只是做工和耐久度上更加完善了而已。

在很長的一段時(shí)間內(nèi)，汽車上的電子技術(shù)也僅僅局限于電機(jī)帶動(dòng)的工作方面，可以說很長一段時(shí)間內(nèi)，汽車僅僅是一個(gè)帶了幾個(gè)電路的“純”機(jī)械怪獸而已。但隨著科學(xué)家對電子技術(shù)的突破發(fā)展，汽車電子技術(shù)也迎來了春天。

汽車電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用：

1.電子控制噴油裝置 (EFI)

在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。

2.電子點(diǎn)火裝置(ESA)

它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(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)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。

除此之外，在發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有：廢氣再循環(huán)(EGR)、怠速控制(ISC)、電動(dòng)油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、節(jié)氣門正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)及系統(tǒng)自我診斷功能等，它們在不同的車型上都或多或少地被應(yīng)用。

3，智能可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT-I)

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳的空然比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速能得到不同的燃油供應(yīng)，豐田的智能可變氣門正時(shí)技術(shù)相當(dāng)又代表性。

VVT-i系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲(chǔ)存了最佳氣門正時(shí)參數(shù)值，曲軸位置傳感器、進(jìn)氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器和凸輪軸位置傳感器等反饋信息匯集到ECU并與預(yù)定參數(shù)值進(jìn)行對比計(jì)算，計(jì)算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時(shí)液壓控制閥，控制閥根據(jù)ECU指令控制機(jī)油槽閥的位置，也就是改變液壓流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVT-i控制器的不同油道上。

電子技術(shù)在底盤上的應(yīng)用：

1.電控自動(dòng)變速器(ECT)

ECT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)過計(jì)算機(jī)的計(jì)算、判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置，從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，即可得到最佳擋位和最佳換擋時(shí)間。它的優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映行駛負(fù)荷和道路條件等。傳動(dòng)系統(tǒng)的電子控制裝置，能自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)工況變化，保持發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置是利用電子裝置取代機(jī)械換擋桿及其與變速機(jī)構(gòu)間的連接，并通過電磁閥及氣動(dòng)伺服閥汽缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。

2.防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)

該系統(tǒng)是一種開發(fā)時(shí)間最長、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它通過控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率(15-20%)，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)向能力等不安全的工況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動(dòng)距離。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)也叫做牽引力控制系統(tǒng)(TCS或TRC)，是ABS的完善和補(bǔ)充，它可以防止起動(dòng)和加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪打滑，既有助于提高汽車加速時(shí)的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。

3.電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)

電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是用一部直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn)，最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力、轉(zhuǎn)向回正特性，提高了汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性，增加了汽車低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性以及調(diào)整行駛時(shí)的穩(wěn)定性。

4.適時(shí)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)

自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時(shí)負(fù)荷，自動(dòng)地適時(shí)調(diào)節(jié)懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，以適應(yīng)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。

5.定速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)(CCS)

在高速長途行駛時(shí)，可采用常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動(dòng)調(diào)整節(jié)氣門開度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門以調(diào)整車速。若遇爬坡，車速有下降趨勢，微機(jī)控制系統(tǒng)則自動(dòng)加大節(jié)氣門開度;在下坡時(shí)，又自動(dòng)關(guān)小節(jié)氣門開度，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。

隨著世界各大汽車產(chǎn)家對汽車安全問題的高度重視，安全氣囊系統(tǒng)、行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(FDR或VDC)、防撞系統(tǒng)、安全帶控制、照相控制等方面已大量采用了電子新技術(shù)。

汽車電子技術(shù)發(fā)展趨勢

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)系的階段，它向著超微型磁體、超高效電機(jī)以及集成電路的微型化方向發(fā)展，并為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ)(例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架的集中控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的集中控制)。汽車電子技術(shù)成就汽車工業(yè)的未來，未來汽車電子技術(shù)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行突破。

1.傳感器技術(shù)

由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。未來的智能化集成傳感器，不僅要能提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作放大和處理。同時(shí)，它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。

2.微處理機(jī)技術(shù)

微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測量都檢測出來，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運(yùn)算、判斷、預(yù)測和引導(dǎo)等功能。如可監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測量的高低限量進(jìn)行報(bào)警。微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。

3.軟件新技術(shù)應(yīng)用

隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也將會(huì)增加，并可能要求進(jìn)一步計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種軟件，并開發(fā)出通用的高水平語言，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件，軟件總數(shù)的增加及其功能的提高，將能夠使計(jì)算機(jī)能完成越來越復(fù)雜的任務(wù)。

4.智能汽車及智能交通系統(tǒng)(ITS)的研究及應(yīng)用

汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)(ITS)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選出最佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會(huì)是由計(jì)算機(jī)控制的智能汽車。

5.多通道傳輸技術(shù)

多通道傳輸技術(shù)由試驗(yàn)室將逐步進(jìn)入實(shí)用階段。采用這種技術(shù)后，使各個(gè)數(shù)據(jù)線成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以便分離汽車中心計(jì)算機(jī)的信息。微處理機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接收其它單元的信號。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要有一個(gè)新式接口，以便與多通道傳輸系統(tǒng)相聯(lián)系。

6.數(shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用

汽車電子技術(shù)未來將實(shí)現(xiàn)整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)要求有一個(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)的容量要求更大，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)防電磁干擾的問題。

7.汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)

隨著電控器件在汽車上越來越多的應(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)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及價(jià)廉是對汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各從處理機(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)。主處理機(jī)收集整理各從處理機(jī)的數(shù)據(jù)，并生成車況顯示。通信控制器保證數(shù)據(jù)的正常流動(dòng)。

總結(jié)：

汽車電子技術(shù)的發(fā)展及其大規(guī)模地應(yīng)用是從20世紀(jì)70年代末開始的，從20世紀(jì)70年代到80年代，大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

第一個(gè)發(fā)展階段為1971年以前，開始生產(chǎn)技術(shù)起點(diǎn)較低的交流發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器、電子閃光器、電子喇叭、間歇刮水裝置、汽車收音機(jī)、電子點(diǎn)火裝置和數(shù)字鐘等。

第二個(gè)發(fā)展階段為1974～1982年，以集成電路和16位以下的微處理器在汽車上的應(yīng)用為標(biāo)志。主要包括電子燃油噴射、自動(dòng)門鎖、程控駕駛、高速警告系統(tǒng)、自動(dòng)燈光系統(tǒng)、自動(dòng)除霜控制、防抱死系統(tǒng)、車輛導(dǎo)向、撞車預(yù)警傳感器、電子正時(shí)、電子變速器、閉環(huán)排氣控制、自動(dòng)巡航控制、防盜系統(tǒng)、實(shí)車故障診斷等電子產(chǎn)品。這期間最具代表性的是電子汽油噴射技術(shù)的發(fā)展和防抱死(ABS)技術(shù)的成熟，使汽車的主要機(jī)械功能用電子技術(shù)來控制。但是，在此階段機(jī)械與電器的聯(lián)接并不十分理想。

第三個(gè)發(fā)展階段為1982～1990年，微電腦在汽車上的應(yīng)用日趨可靠和成熟，并向智能化方向發(fā)展。開發(fā)的產(chǎn)品有胎壓控制、數(shù)字式油壓計(jì)、防睡器、牽引力控制、全輪轉(zhuǎn)向控制、直視儀表板、聲音合成與識別器、電子負(fù)荷調(diào)節(jié)器、電子道路監(jiān)視器、蜂窩式電話、可熱式擋風(fēng)玻璃、倒車示警、高速限制器、自動(dòng)后視鏡系統(tǒng)、道路狀況指示器、電子冷卻控制和寄生功率控制等。

從2005年開始，可以說進(jìn)入了汽車電子技術(shù)的第四個(gè)發(fā)展階段。微波系統(tǒng)、多路傳輸系統(tǒng)、ASKS-32位微處理器、數(shù)字信號處理方式的應(yīng)用，使通訊與導(dǎo)向協(xié)調(diào)系統(tǒng)、自動(dòng)防撞系統(tǒng)、動(dòng)力最優(yōu)化系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛與電子地圖技術(shù)得到發(fā)展，特別是智能化汽車的出現(xiàn)。當(dāng)然目前第三代技術(shù)有些我們都還沒辦法實(shí)現(xiàn)。

汽車電子化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。從現(xiàn)代汽車上所使用的電子設(shè)備的價(jià)格比例看，歐美汽車上所用的電子設(shè)備的價(jià)格已占到整車價(jià)格的15%～20%，而我國生產(chǎn)的汽車，目前所用的電子設(shè)備的價(jià)格只占到整車價(jià)格的2.5%。從世界汽車電子市場的銷售來看，1991年，每輛汽車平均消耗電子產(chǎn)品的費(fèi)用只占到整車的10%，1998年則接近15%，而2003年已經(jīng)提高到20%，某些車型則更高。現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，改善了汽車行駛的穩(wěn)定性和舒適性，推動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且還為電子產(chǎn)品開拓了更加廣闊的市場，從而推動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物，汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)駛上了快車道。