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汽车电子电动化与智能化的技术发展新需求和趋势

作者: 山东汽配 发布时间: 2021年01月13日 21:25:23

摘要:汽车电子技术是决定汽车功能和性能的关键技术,汽车电子控制技术和汽车电子信息技术的不断拓展使得汽车更加节能、安全、舒适、可靠,随着电动化和智能化的发展,汽车电子技术的发展出现了新的功能和新的需求,以电力电子技术和信息技术为代表的新型汽车电子技术开始在汽车上大规模应用,由此支撑汽车向低碳环保、安全智能的新型移动出行交通工具转型,汽车电子技术面临新的问题和挑战,同时汽车电子技术将更加开放包容,该领域将出现更加广阔的发展空间。

引言:自20世纪70年代以来,汽车开始了电子化过程,汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统[1]。毫无疑问,增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的最重要的技术手段之一。

回顾历史,在汽车电子技术形成独具特色的知识体系之前,经历了以下三个重要的阶段:

1、电子-机械替代(20世纪50年代至60年代末):由分立元件组成的单一电子零部件被应用到汽车上,用来改善某些机械部件的性能或直接取代传统的机械部分,比较典型的应用有晶体管点火装置、晶体管电压调节器等,这一阶段电子技术在汽车上的成功开启了电子技术与汽车产业融合的大门,也在一度程度上提升了汽车使用性能。

2、独立模块电子控制(20世纪70年代初至80年代中期):这一阶段为了解决汽车的安全、燃油经济性和污染等问题,出现了以微型计算机和集成电路为基础的专用独立汽车电子系统,例如电子控制汽油喷射系统、制动防抱死(ABS)系统等。这些独立系统解决了机械结构无法应对的复杂控制问题,有效提高了车辆的可靠性、节能性和环保性。

3、分布式电子控制(20世纪80年代中期至90年代中期):随着大规模集成电路技术的发展、计算控制技术的突破、通信技术的发展,使得汽车电子技术可完成多种功能的综合系统成为这一阶段汽车电子产品的典型代表,例如集发动机控制与自动变速器控制为一体的动力传动系统控制系统等。在这一阶段,通过汽车电子技术,汽车已经从纯粹的机械产品转变成为了一个具有机电一体化显著特征的工业产品。

按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统耦合在一起工作,即所谓“机电结合”的汽车电子装置,它们主要包括发动机、传动、底盘、车身电子控制等。典型系统如电子燃油喷射系统(Electronic Control Fuel Injection System,EFI)、制动防抱死控制(Anti-lock Brake System,ABS)、加速防滑控制(Acceleration Skid Control System,ASR)、牵引力控制系统(Traction Control System,TCS)、电子控制悬架(Eletronic Control Suspension System,ECS)、电子控制自动变速器(Automatic Transimission,AT)、电子动力转向(Electronic Power Steering,EPS)等。这一类电子系统的关键词是“控制”。

另一类是车载汽车电子信息装置,它们和汽车本身的行驶性能并无直接关系,主要是辅助驾驶员驾驶和为车内成员提供信息支撑,包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及娱乐系统、车载通信系统、上网设备等,第二类电子系统的关键词是“信息”。作为电子信息技术与传统汽车技术的结合应用,本文根据作用和目的将汽车电子分为汽车电子控制技术和汽车电子信息技术两大类别,前者实现汽车零部件的控制,而后者实现信息的处理。

(ECU: Electronic Control Unit,电子控制单元) 图1 汽车电子系统

由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。通信线将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读 取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更加简单。

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