電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

徐興

摘 要：本文首先對(duì)電子控制技術(shù)在汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展前景進(jìn)行仔細(xì)分析，同時(shí)對(duì)其涉及難點(diǎn)進(jìn)行探究，車輛自動(dòng)化技術(shù)對(duì)汽車行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有促進(jìn)作用。在結(jié)合設(shè)計(jì)情況對(duì)控制技術(shù)在汽車中的應(yīng)用進(jìn)行探討，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車制造發(fā)展促進(jìn)，同時(shí)對(duì)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有積極意義。

關(guān)鍵詞：電子控制；汽車；電子化；網(wǎng)絡(luò)化、智能化；關(guān)鍵技術(shù)

我們通過(guò)對(duì)汽車技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展?fàn)顩r的分析發(fā)現(xiàn)是，電子控制技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)存在于汽車發(fā)展中，可其說(shuō)對(duì)汽車的發(fā)展起到一定的支撐作用。電子控制基礎(chǔ)處于不斷發(fā)展直中，汽車電子技術(shù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)從單個(gè)部件電子化發(fā)展到總成電子化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的轉(zhuǎn)變。智能化以及綜合化控制可以說(shuō)是汽車電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)與方向。

一、電子化

人們最早在汽車上安裝電子管收音機(jī)是在20世紀(jì)50年代，這可以說(shuō)是電子技術(shù)在汽車上的最初應(yīng)用。20世紀(jì)60年代汽車首先實(shí)現(xiàn)電能點(diǎn)火，隨后交流發(fā)電機(jī)以及晶體管調(diào)調(diào)節(jié)器就實(shí)現(xiàn)在汽車中的應(yīng)用，晶體管點(diǎn)火裝置也是在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。20世紀(jì)70年代可以說(shuō)是汽車工業(yè)劃時(shí)代的變革，微機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)在汽車中的廣泛應(yīng)用。

電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)汽車電子化發(fā)展來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是必要的前提與基礎(chǔ)，人們對(duì)汽車的安全、性能以及環(huán)保要求呈現(xiàn)出不斷提高的趨勢(shì)，這對(duì)汽車電子化來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段將微處理器作為控制核心的控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤以及車身各個(gè)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，汽車在這一過(guò)程中成為機(jī)電一體化產(chǎn)品。這不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的有效改善，同時(shí)對(duì)下降低廢棄污染以及汽車安全性有極大的促進(jìn)作用。

二、網(wǎng)絡(luò)化

在汽車電子化程度提高的同時(shí)，電子設(shè)備越來(lái)越多也呈現(xiàn)出越來(lái)越復(fù)雜的趨勢(shì)，電子設(shè)備在車上的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)的優(yōu)化，不僅對(duì)汽車動(dòng)力性以及操縱穩(wěn)定性的提高有促進(jìn)作用，同時(shí)可在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車安全性以及燃油經(jīng)濟(jì)性的保障。電子設(shè)備會(huì)導(dǎo)致車體布線數(shù)量呈現(xiàn)出大幅度增加的趨勢(shì)，運(yùn)行的可靠性會(huì)在這一過(guò)程中大幅度降低是，最終導(dǎo)致故障維修難度的增加。

為在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)利用率的提高，必須結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)電子控制單元的引入，大批量的數(shù)據(jù)信息可在不同的電控單元中實(shí)現(xiàn)共享，電控單元在實(shí)際工作時(shí)無(wú)法避免大量控制信號(hào)的產(chǎn)生，控制信號(hào)也需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換工作，傳統(tǒng)的線束已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)上述要求的有效滿足，因此必須結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的應(yīng)用。

三、智能化

汽車發(fā)展的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)車輛智能化，即利用傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，辨識(shí)車輛所處的環(huán)境和狀態(tài)，并根據(jù)各傳感器所得到的信息做出分析和判斷，或者給駕駛員發(fā)出勸告和報(bào)警信息，提請(qǐng)駕駛員注意規(guī)避危險(xiǎn)；或者在緊急情況下，幫助駕駛員操作車輛（即輔助駕駛系統(tǒng)），防止事故的發(fā)生，使車輛進(jìn)入一個(gè)安全的狀態(tài)；或者代替駕駛員的操作，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行的自動(dòng)化。能實(shí)現(xiàn)以上功能的車輛系統(tǒng)就稱為智能車輛系統(tǒng)，引入該系統(tǒng)可以最大限度地提高交通的安全性和道路的利用率。

對(duì)于重型載貨車而言，經(jīng)常承擔(dān)大宗貨物的長(zhǎng)途運(yùn)輸任務(wù)，按每車配兩名駕駛員計(jì)算，那么每個(gè)車隊(duì)少則十幾輛，多則幾十輛的車列，不僅要讓許多駕駛員長(zhǎng)途跋涉，也增加了運(yùn)輸成本。因此，載貨車智能化最有可能采用并且最先實(shí)施的就是車輛運(yùn)行自動(dòng)化技術(shù)。國(guó)外已經(jīng)在這方面進(jìn)行了有益的探索。依維柯和克萊斯勒等公司正在參與的歐洲Chaufeur項(xiàng)目，希望研制一種小車距，跟車全部自動(dòng)化的載貨車運(yùn)輸系統(tǒng)（車列系統(tǒng)），它包括3種模式：2車運(yùn)輸系統(tǒng)，只有1個(gè)駕駛員在前車上；多車運(yùn)輸系統(tǒng)，只有1個(gè)駕駛員在前車上；多車運(yùn)輸系統(tǒng)，無(wú)駕駛員在車上，所有車輛都為自動(dòng)操作，其中第一模式已在1999年進(jìn)行了成功的演示。

四、車輛自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

車輛自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)有以下幾方面：

1.傳感器技術(shù)

智能車輛行駛時(shí)，必須實(shí)時(shí)了解車輛周圍的行駛環(huán)境，并根據(jù)這些信息作出相應(yīng)的決策、環(huán)境信息的獲得依靠安裝于車上的各種傳感器，這些傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否是影響智能車輛系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.機(jī)器視角

隨著圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是各種特殊的集成電路的出現(xiàn)，機(jī)器視角在多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，智能車輛系統(tǒng)也從中受益。在安裝和價(jià)格方面，圖像傳感器有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，它可用于車道檢測(cè)、道路跟蹤以及障礙物檢測(cè)等。其不足是測(cè)量精度受環(huán)境和測(cè)量范圍影響較大：一般來(lái)說(shuō)，隨著測(cè)量范圍的增加，其測(cè)量精度逐漸降低；能見(jiàn)度降低時(shí)，其測(cè)量范圍和精度也會(huì)降低。

3.雷達(dá)系統(tǒng)

雷達(dá)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離測(cè)距能力，它能提供車輛前方道路和目標(biāo)車輛的方位和速率信息。激光雷達(dá)由于光學(xué)系統(tǒng)的脆弱性（如不易維護(hù)，易受環(huán)境的影響等），在智能車輛系統(tǒng)的應(yīng)用受到了限制。智能車輛系統(tǒng)現(xiàn)在一般傾向于采用毫米波雷達(dá)，毫米波的工作不受環(huán)境的影響。

4.高精度GPS和數(shù)字地圖

GPS系統(tǒng)也是一種可全天候工作的系統(tǒng)，與數(shù)字地圖相結(jié)合，可以提供道路曲率、車道外形以及車道邊線等信息，厘米級(jí)的GPS還可用于檢測(cè)車輛的位置，以便實(shí)現(xiàn)精確的車輛或道路跟蹤。GPS系統(tǒng)的不足是在有些情況下，如當(dāng)車輛在市區(qū)街道行駛，由于林蔭及路邊高層建筑的影響等因素會(huì)造成GPS信號(hào)丟失，從而影響它的使用。

5.測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

不同傳感器有不同的特性和不同的使用范圍，現(xiàn)在還沒(méi)有一種適用于智能車輛使用的全能傳感器。另外，單個(gè)傳感器的信息都有一定的局限性，根據(jù)其作出判斷容易產(chǎn)生虛警。

為了提高對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和估計(jì)能力，提高測(cè)量的可靠性，就要利用數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，對(duì)分布在不同位置的多個(gè)同類或異類傳感器所提供的局部不完整觀察量進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，充分利用各傳感器數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性，降低測(cè)量值的不確定性，確定符合實(shí)際的測(cè)量值，形成對(duì)系統(tǒng)環(huán)境相對(duì)一致的感知描述，從而提高系統(tǒng)決策的正確性。目前已有人利用激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)，或毫米波（激光）雷達(dá)與CCD攝像機(jī)的信息進(jìn)行融合處理，實(shí)驗(yàn)表明該方法提高了對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤能力以及對(duì)目標(biāo)狀態(tài)的估計(jì)精度。但是，對(duì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)而言，增加傳感器的數(shù)目，在提高系統(tǒng)的性能的同時(shí)也會(huì)增加系統(tǒng)的成本，所以必須綜合考慮系統(tǒng)的性價(jià)比。

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