現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢

朱迪臣

摘 要：伴隨現(xiàn)代電子科技的不斷發(fā)展，電子技術(shù)的使用范圍得到了極大的拓展，更多的行業(yè)慢慢利用電子技術(shù)來完成對行業(yè)的發(fā)展。對汽車行業(yè)而言，也應(yīng)該最大程度展現(xiàn)現(xiàn)代電子技術(shù)的效果，以此來促進(jìn)汽車行業(yè)的革新。所以，文章對現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車中的使用以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了具體分析，以此來促進(jìn)汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電子技術(shù);汽車行業(yè);發(fā)展趨勢

1 引言

目前，在汽車行業(yè)的發(fā)展歷程上，已經(jīng)慢慢使用電子技術(shù)對內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行了一些改進(jìn)，其中包含了一部分控制與導(dǎo)航系統(tǒng)，這些主要是電子技術(shù)在汽車工業(yè)中的具體應(yīng)用。所以伴隨汽車的不斷改革和發(fā)展的速度不斷加快，對與電子技術(shù)的需求也在持續(xù)增長。

2 現(xiàn)代汽車電子技術(shù)使用情況

2.1 在發(fā)動機方面的使用

2.1.1 電子控制噴油裝置（EFI）

在現(xiàn)代社會中，對于汽車而言，機械或機電混合燃油噴射體系已經(jīng)不能滿足時代的發(fā)展，電控燃油噴射裝置由于自身良好的性能獲得了全面應(yīng)用。電控燃油噴射系統(tǒng)是在六十年代末開展發(fā)展的。和傳統(tǒng)的化油器供油體系相比較，它主要的有點在于空燃比控制更加準(zhǔn)確，能夠達(dá)到最好的空燃比;此外，電噴技術(shù)改善了汽油的霧化、蒸發(fā)和加速性能，發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)矩也明顯得到提升。

2.1.2 電子點火裝置（ESA）

在上個世紀(jì)初期，點火系統(tǒng)就在汽車發(fā)動機中進(jìn)行了使用，目前，點火系統(tǒng)已經(jīng)由無觸點集成電路逐步發(fā)展到微機控制的電子點火系統(tǒng)。微機控制的電子點火系統(tǒng)可以對發(fā)動機點火提前角的范圍進(jìn)行有效的維持與控制，使得汽油機的點火時刻能夠長期處于最佳狀態(tài)，以此來深入發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的潛能。

2.1.3 息速控制系統(tǒng)（ISC）

息速性能的高低能夠?qū)Πl(fā)動機性能的好壞進(jìn)行有效的評價，息速性能如果太差將會造成油耗不斷加大，并且排污極大，所以必須對其進(jìn)行掌控。在目前的汽車中往往都會設(shè)置怠速控制系統(tǒng)，由ECU控制，并保持在一定的穩(wěn)定范圍中。息速控制往往表示對息速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其本質(zhì)含義為對怠速工況時的進(jìn)氣量實行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。其基礎(chǔ)原理為：ECU按照冷卻水溫度、空調(diào)負(fù)荷信號等對目前轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的計算，同時和實際的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對比，并且對怠速開關(guān)與車速的信號進(jìn)行檢測，以此來推斷汽車是否處于息速狀態(tài)，確認(rèn)無誤后，根據(jù)目標(biāo)與實際的轉(zhuǎn)速差值運行器進(jìn)行驅(qū)動，對進(jìn)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

2.2 電子技術(shù)在底盤方面的使用

2.2.1 電控自動變速器（ECAT）

ECAT能夠按照發(fā)動機的負(fù)載、轉(zhuǎn)速與車速、制動狀態(tài)和駕駛員控制等參數(shù)，通過計算機的計算和判斷，自動改變變速桿的方位，完成對變速的良好控制，不但能夠獲得良好的擋位。還能獲得良好的換擋時間。其優(yōu)點為加速度效果良好，靈敏度高，能量高，可以準(zhǔn)確體現(xiàn)行駛荷載和路況。傳動系統(tǒng)的電子控制裝置能夠自主適應(yīng)瞬時工況的改變，使得發(fā)動機能夠有效降低轉(zhuǎn)速工作。電子氣動換擋裝置主要是使用電子裝置來代替機械變速桿與變速組織之間的聯(lián)系，然后利用電磁閥和氣動伺服閥汽缸來完成工作。它不但可以使汽車操作更加簡單，并且能夠獲得良好的行駛動力與安全性。

2.2.2 防抱死制動系統(tǒng)（ABS）

這一系統(tǒng)是開發(fā)時間最長、應(yīng)用速度最快的關(guān)鍵安全組件。經(jīng)過避免車輪在制動時抱死來確保車輪和地面之間最好的滑動率（15-20%），使得汽車在各路面行駛的過程中，車輪和地面均能實現(xiàn)縱向峰值附著系數(shù)與極大的橫向附著系數(shù)，以此來確保車輛的行駛中不會出現(xiàn)抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等各種不良情況，有效提升了車輛的穩(wěn)定與安全性，降低了制動距離。

2.3 電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)

電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是一種利用直流電動機替換傳統(tǒng)的液壓動力缸、用蓄電池、電動機提供動力的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)元件少、體積小、重量輕，并且擁有良好的轉(zhuǎn)向效果與回正特點，有效提升了汽車轉(zhuǎn)向能力與響應(yīng)的效果，強化了車輛在低速時的機動性和調(diào)整時的穩(wěn)定性。

2.4 具有及時調(diào)整的自適應(yīng)懸架系統(tǒng)

自適應(yīng)懸架系統(tǒng)可以根據(jù)懸架裝置的瞬時載荷，自動調(diào)整懸架彈簧的剛度與減振器的阻尼功能，以此來適應(yīng)目前的載荷，維持給定的懸架高度。這大大提高了車輛的穩(wěn)定性、操縱性、平穩(wěn)性和舒適性。

3 現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢

3.1 智能傳感器

由于汽車自動化的程度不斷提高，對傳感器的依賴性也越來越強。由于汽車傳感器種類與數(shù)量的不斷加多，導(dǎo)致傳感器慢慢向著集成化、多功能、智能化、微型化的方向進(jìn)行發(fā)展。使得智能化集成傳感器不但可以供應(yīng)模擬待處理的信號，并且還可以擴大信號;與此同時，還可以自動調(diào)節(jié)溫度、非線性等，擁有強大的抗電磁干擾效果，能夠有效確保感器信號的品質(zhì)不被影響，就算在極為嚴(yán)格的條件下還可以具有良好的精度。

3.2 微處理器

在美國通用汽車公司實現(xiàn)將ECU使用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)以后，汽車電控系統(tǒng)進(jìn)入了一個全新的高速發(fā)展使其。后續(xù)ECU也被使用于身體安全、動力與其他控制系統(tǒng)。因為ECU對信息處理能力、可靠性、及時性和成本等具有極為特殊的需求，在通用芯片開發(fā)的ECU的基礎(chǔ)上難以滿足汽車電子控制系統(tǒng)具體需求，所以，開發(fā)擁有實時同步多通道控制，帶有D/AD、自診斷、高輸入輸出等作用的專用ECU系統(tǒng)擁有結(jié)重要的作用。伴隨汽車中電子控制的不斷發(fā)展，ECU在信息處理上的量也在不斷增加，所以，一位與三位ECU將會變成未來汽車的首選，慢慢變?yōu)檐囉肊CU主要應(yīng)用，并且在后面幾年里的應(yīng)用需求也會不斷增加。

3.3 執(zhí)行機構(gòu)

現(xiàn)如今，汽車中應(yīng)用的執(zhí)行器主要包含了電動式、電磁式與氣動式。電磁執(zhí)行機構(gòu)和電動執(zhí)行機構(gòu)是一種重量輕、體積小、響應(yīng)快、能耗低的電動執(zhí)行機構(gòu)，和氣動式執(zhí)行器進(jìn)行對比可知，其輸出驅(qū)動能力較為缺乏，不能有效滿足汽車控制范圍中的大驅(qū)動輸出需求。伴隨全新的工藝、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用，電磁執(zhí)行器與電動執(zhí)行器將慢慢代替氣動執(zhí)行器。特別是將來全面應(yīng)用42V新電源后，輸出驅(qū)動能力將大大提高，能夠充分替代傳統(tǒng)的氣動系統(tǒng)。

3.4 控制策略

目前，PID控制理論廣泛使用于汽車電子控制系統(tǒng)中，是經(jīng)典控制理論的一部分，它非線性函數(shù)較為不足?，F(xiàn)代汽車中需要進(jìn)行掌控的對象通常都有極為強大的非線性與時變性，控制系統(tǒng)的輸入輸出參數(shù)也在不斷增加，應(yīng)該基于狀態(tài)空間進(jìn)行應(yīng)用，并且適合在多輸出和輸入中進(jìn)行使用。非線性時變系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論，例如：模糊、最佳、自適應(yīng)等各方面的控制。

3.5 42V供電電源

隨著電子控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，汽車電子設(shè)備的耗電量也得到了相應(yīng)的提升，目前具有的12V供電系統(tǒng)的供電能力慢慢接近飽和，不能有效滿足在汽車設(shè)計中新加入電子設(shè)備所需的用電量，例如：飛輪混合起動-發(fā)電系統(tǒng)、新型電制動與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電加熱三效催化器等。在以往的12V電力系統(tǒng)將難以落實，而這些技術(shù)則是未來汽車技術(shù)主要的發(fā)展趨勢，所以，使用高電壓供電慢慢變?yōu)楣╇娤到y(tǒng)的關(guān)鍵部分。

3.6 車載電子網(wǎng)絡(luò)

目前，汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展越來越復(fù)雜，并且功能也越來越強大，大部分采用微處理機來優(yōu)化汽車的能力，這已經(jīng)成了電子設(shè)備發(fā)展的主要形勢。伴隨電控器件在汽車中的廣泛使用，車載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的重要性也在不斷增加，為了能夠不斷提高汽車行駛中的舒適性，應(yīng)該對車速、溫度等相關(guān)信息進(jìn)行實時交換。因此，利用分布式控制系統(tǒng)對汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行相關(guān)構(gòu)建具有極為重要意義。數(shù)據(jù)交換速度快、可靠性高、價格低廉為汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的根本需求。該系統(tǒng)的處理器獨立運行，以控制和提高車輛某些方面的能力，并在其他處理器需求數(shù)據(jù)時供應(yīng)服務(wù)。主處理器集中收集各個處理機中的數(shù)據(jù)，以此來生成車況。

3.7 多媒體娛樂系統(tǒng)

伴隨第三代移動通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，未來智能交通系統(tǒng)有效的將汽車、道路以及各項遠(yuǎn)程服務(wù)進(jìn)行有效結(jié)合，未來汽車也慢慢向著移動辦公室與家庭影院等方面進(jìn)行發(fā)展，為司機以及用戶供應(yīng)的及時的通信與娛樂信息。其主要性能表現(xiàn)為：鞏固供應(yīng)極為豐富的多媒體環(huán)境、通過使用GSM、GPS網(wǎng)絡(luò)完成車輛行駛指南、GPS導(dǎo)航、無線上網(wǎng)、家庭、汽車等外部環(huán)境的交互等。

4 結(jié)論

伴隨現(xiàn)代社會與電子技術(shù)的高效發(fā)展與改革，未來能夠有效滿足現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展需求，不斷提高人民對于物質(zhì)生活與交通便利的更高追求。相關(guān)部門應(yīng)該不斷加強對于現(xiàn)代電子及時在汽車行業(yè)的應(yīng)用研究，以此來有效推動社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。不管是在汽車生產(chǎn)還是科學(xué)研究方面，現(xiàn)代電子技術(shù)都是促進(jìn)社會與汽車行業(yè)不斷進(jìn)步的主要技術(shù)之一。

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