李貴軍 詹世濤

摘要：汽車引入電子技術(shù)，是排放性能、燃油以及安全性能的要求，電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用大大提高了汽車電子化水平和整體性能。本文首先介紹了現(xiàn)階段電子技術(shù)在汽車中的應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上分析并展望汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：汽車；電子技術(shù)；發(fā)展

汽車廣泛采用電子技術(shù)始于上世紀(jì)七十年代，特別是近些年來(lái)，在排放性能、安全性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性的要求下，汽車領(lǐng)域開(kāi)始大量引進(jìn)電子技術(shù)，從而提升了汽車的電子化程度和整體性能。

1 汽車電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 動(dòng)力傳動(dòng)電子控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是傳感器、電控單元以及執(zhí)行單元三部分組成的，主要涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制、動(dòng)力傳動(dòng)總成綜合電子控制以及自動(dòng)變速器控制等內(nèi)容。動(dòng)力傳動(dòng)電子控制系統(tǒng)的主要作用是確保無(wú)論在任何工況中，汽車始終可以保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)，盡可能的簡(jiǎn)化駕駛操作，降低駕駛者的駕駛強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)油耗及排放量的降低，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)沖力的減少，提高汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及舒適性。

1.2 底盤(pán)電子控制系統(tǒng)

底盤(pán)電子控制系統(tǒng)內(nèi)容主要涵蓋制動(dòng)防滑、車身控制、牽引力控制、輪胎檢測(cè)、轉(zhuǎn)向控制等系統(tǒng)，主要作用是提升汽車整體安全性能及動(dòng)力性能，近些年來(lái)逐漸被引入到普通型轎車上。

1.3 車身電子控制系統(tǒng)

主要涉及安全氣囊、空調(diào)自動(dòng)控制、座椅、車內(nèi)噪音控制、自動(dòng)刮水器及門窗、滿足各個(gè)用電設(shè)備要求的電源管理系統(tǒng)等，其主要作用是提高汽車便捷性、安全性以及舒適感。

1.4 娛樂(lè)及通訊系統(tǒng)

車載多媒體、語(yǔ)音、智能交通以及導(dǎo)航等系統(tǒng)都屬于娛樂(lè)及通訊系統(tǒng)范疇。娛樂(lè)及通訊系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)人、車以及外界環(huán)境信息之間的聯(lián)通，對(duì)汽車各個(gè)部分電子控制功能加以協(xié)調(diào)。

2 汽車電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車電子技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化以及信息化，呈現(xiàn)出機(jī)電一體化的趨勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、汽車與外部環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。

2.1 微處理器

首先，將MC9S08SC4微控制器應(yīng)用于方向盤(pán)控制器設(shè)計(jì)，可以大大的減小PCB面積，并且，在此系列的微控制器的內(nèi)部設(shè)置有時(shí)鐘發(fā)生器，它可以保證在全溫度以及電壓幅度內(nèi)，校準(zhǔn)后可以講精度誤差控制在百分之二以下，所以，即使是面對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)時(shí)鐘的精準(zhǔn)度要求極高的應(yīng)用，也完全可以滿足要求。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，不必再在芯片外部安裝時(shí)鐘振蕩器，而可以借助為控制系統(tǒng)內(nèi)置的時(shí)鐘為L(zhǎng)IN通訊和整個(gè)系統(tǒng)提供其所需要的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)有效控制PCB面積以及相關(guān)成本。

其次，對(duì)于汽車方向盤(pán)需要控制諸多功能的訴求，借助LIN總線方式，可以有效的控制線束成本、汽車整體重量的目的，并且還可以為相關(guān)功能的升級(jí)以及裁剪提供便利條件。LIN總線系統(tǒng)具有成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車的車身電子系統(tǒng)。盡管可以借助普通的串口實(shí)現(xiàn)，但MC9S08SC4微控制器SCI模塊在保證UART功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，還具備了與LIN通信相關(guān)的一些硬件特性。比如，Break域的產(chǎn)生和檢測(cè)可以說(shuō)是在LIN通信中極為特殊的一種，該硬件不但具備LIN通信功能，并且與普通的UART控制器相比，可以在很大程度上降低消費(fèi)者LIN通信軟件設(shè)計(jì)的困難程度，縮短產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)時(shí)間和生產(chǎn)推入市場(chǎng)的時(shí)間。但并非所有微控制器中的Flash都能夠用于模擬EEPROM的操作，因?yàn)镕lash模擬EEPROM的操作和Flash存儲(chǔ)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及參數(shù)特性都有密切的關(guān)系。利用Flash存儲(chǔ)器模擬EEPROM的操作，要求Flash存儲(chǔ)器必須具備以下幾個(gè)特性：對(duì)于Flash存儲(chǔ)器的編程和擦除操作不需要外部的高電壓支持，即微控制器內(nèi)部能直接產(chǎn)生高壓以支持編程和擦除的操作過(guò)程。Flash存儲(chǔ)器需要支持較高的重復(fù)編程和擦除操作周期。當(dāng)然這個(gè)參數(shù)和整個(gè)系統(tǒng)的需求密切相關(guān)，即在整個(gè)方向盤(pán)按鍵控制器的生命周期中所需要保存的參數(shù)數(shù)量和保存的次數(shù)密切相關(guān)。系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中動(dòng)態(tài)地保存參數(shù)到Flash，要求Flash控制器本身能夠提供相應(yīng)的寄存器接口，以便用戶能通過(guò)軟件的方式完成編程和擦除操作。MC9S08SC4的Flash存儲(chǔ)器都能滿足，在MC9S08SC4的Flash控制器內(nèi)部自帶高壓泵以支持編程和擦除操作所需要的電壓；對(duì)于Flash編程和擦除的周期問(wèn)題。

汽車電子控制系統(tǒng)步入高速發(fā)展階段的標(biāo)志是1976年通用公司汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)引進(jìn)ECU，之后，又在動(dòng)力傳動(dòng)、車身安全控制等方面廣泛使用。車用ECU在信息處理性、可靠性、成本以及實(shí)時(shí)控制力等方面要求較為特殊，依托于通用芯片的ECU在汽車電子控制系統(tǒng)要求的滿足方面的表現(xiàn)不盡如人意，所以，汽車專用的、可以實(shí)現(xiàn)多路同步實(shí)時(shí)控制、且自我診斷以及輸入輸出功能表現(xiàn)突出的ECU系統(tǒng)的研發(fā)工作勢(shì)在必行。汽車電子控制的集中化發(fā)展，需要由ECU系統(tǒng)進(jìn)行處理的信息也相應(yīng)增加，所以，十六位及三十二位ECU將會(huì)占據(jù)今后車用ECU系統(tǒng)主要地位。

2.2 傳感器

汽車電子化程度的提高將會(huì)增加對(duì)傳感器的依賴性。傳感器將會(huì)逐漸趨于集成化和微型化化，其功能性及智能化程度也將受到更多關(guān)注。傳感器的發(fā)展，不但可以提供模擬及處理信號(hào)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大處理以及自動(dòng)校正，對(duì)外界電磁干擾的抵抗能力不斷增強(qiáng)，以確保傳感器信號(hào)質(zhì)量。

2.3 控制策略

當(dāng)前，在但輸入及輸出、線性定常系統(tǒng)相關(guān)理論中比較具有代表性的當(dāng)屬PID控制理論，其在汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍十分廣泛。汽車待控制對(duì)象一般具有較強(qiáng)的非線性及時(shí)變性特征，這導(dǎo)致輸入及輸出參數(shù)數(shù)量不斷增加，采用現(xiàn)代控制理論具有必然性，現(xiàn)代控制理論是在多輸入輸出以及非線性蝕變系統(tǒng)等方面具有普便適用性。

2.4 執(zhí)行器

當(dāng)前車用執(zhí)行器以電磁式、電動(dòng)式、液動(dòng)及氣動(dòng)式為主。其中，電磁式及電動(dòng)式執(zhí)行器最要?jiǎng)恿殡?，體積小、反應(yīng)快、耗能低，但相比較氣動(dòng)/液動(dòng)式執(zhí)行器，輸出驅(qū)動(dòng)力不足，難以滿足今后車用控制系統(tǒng)輸出驅(qū)動(dòng)越來(lái)越大的要求。但隨著科技的發(fā)展，氣動(dòng)/液動(dòng)式執(zhí)行器勢(shì)必會(huì)被電磁式及電動(dòng)式執(zhí)行器所取代。

2.5 總線技術(shù)

汽車中各個(gè)電控單元、職能化儀表及傳感器都是通過(guò)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接的，進(jìn)而在汽車內(nèi)部構(gòu)建起一個(gè)局域網(wǎng)， 資源在各個(gè)系統(tǒng)之間可以共享。以功能為主要依據(jù)，可以將總線劃分為A、B、C三類，A類主要適用于后視鏡調(diào)整、燈光照明及電動(dòng)車窗控制等，以LIN為主流；B類主要適用于汽車舒適性、故障診斷、儀表顯示及四門中控等方面，以低速CAN為主流；C類主要針對(duì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車制動(dòng)、自動(dòng)變速器以及安全氣囊控制，以高速CANC為主流，隨著"XbyWire''線控技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)逐步取代高速CAN成為C類主流。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電子技術(shù)的極大發(fā)展，給汽車工業(yè)發(fā)展注入了新的動(dòng)力，可以預(yù)見(jiàn)，今后電子技術(shù)的發(fā)展也勢(shì)必會(huì)給汽車技術(shù)發(fā)展造成革命性影響，可以說(shuō)，今后汽車工業(yè)的發(fā)展，電子技術(shù)發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵性作用。具體到我國(guó)的汽車工業(yè)而言，當(dāng)前汽車電子產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，所以，要搞清楚今后汽車電子技術(shù)的發(fā)展方向，集中力量開(kāi)展汽車電子技術(shù)的研發(fā)工作，增強(qiáng)自身優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力，提升民族汽車品牌的世界影響力，帶動(dòng)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

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