近年来,汽车电子技术作为一门新兴技术得以广泛发展,同时汽车工业作为衡量国家综合实力和人民生活水平的重要标志也受到人们的普遍关注。汽车电子技术利用自动控制技术、计算机技术、通信技术、电子技术等,使汽车的性能、技术水平不断趋于完善。纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就,从最初的汽车电子控制技术初级发展阶段到汽车电子控制技术迅速发展阶段,再到微型计算机在汽车上应用日趋成熟并向智能化发展阶段,最终到汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段,现代电子技术对汽车工业的发展起到重要的推动引领作用。
1. 汽车电子的概念
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置,包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统(车身电子ECU)。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统。
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是衡量现代汽
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。汽车制造商认为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重要的有效手段。
2. 电子技术在汽车中的应用
    汽车电子业的发展直接带动着汽车工业的发展,据统计,从2006年一2010年,平均每辆车上的电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至31%以上。一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到51个,电子产品占到整车成本的53%以上。目前电子技术的应用几乎已经深人到汽车所有的系统。按照汽车电子应用途径的不同可以将汽车电子产品分为两类:一类是汽车电子控制系统,一类是车载汽车电子系统。
2.1汽车电子控制系统
    汽车电子系统与车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子控制系统。主要的控制装置有以下几种:
(1)电子控制燃油喷射装置(EFI)。
    按控制方式不同,发动机燃油喷射系统可以分为机械控制式、机电混合式和电子控制燃油喷射系统。在现代汽车上,机械式和机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰,电子控制燃油喷射装置因其性能优越而得到广泛应用。这种新型燃油喷射装置可以保证发动机始终工作在最佳状态,并最大限度地节约燃油和提高性能。
各种汽车标志
(2)电子控制自动变速器(ECT)。
ECT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制,即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。其优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映车辆行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置能自动适应瞬时工况变化,保持发动机以尽可能低的转速工作。
(3)制动防抱死系统(ABS)。
    ABS的基本原理是根据行驶中的轮胎与路面间的摩擦,对各车轮给予不同的最佳的制动力,通常采用控制车轮的制动液压方法。其基本功能是可感知制动轮每一瞬间的运动状态,
并根据其运动状态调节制动力的大小,避免出现车轮的抱死现象,可使汽车在制动的维持方向稳定性和缩短制动距离,有效提高行车的安全性。按照控制通道数目的不同,ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式,而其布置形式却多种多样。
(4)安全气囊系统(SRS)。
安全气囊是一种在汽车碰撞事故中保护乘员,减轻伤害的被动安全保护装置。安全气囊除了给乘员带来安全之外,还有美观(不外露)而不受约束(不用系、解)的特点。安全气囊能够在二次碰撞发生前,在小于40ms的时间里在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,避免或减缓乘员上体与转向盘、仪表板、风窗玻璃等的二次碰撞,特别对头部和颈部有明显的保护。
2.2 车载汽车电子系统
车载汽车电子系统是在汽车环境下能够独立使用的电子系统,和汽车本身的性能并无直接关系。包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
(1)汽车导航系统。
    汽车导航系统是指车辆道路交通信息通讯系统,包括微机及显示屏、同步卫星定位系统、雷达等。它在微机内存储大量的与道路相关的系统资料,用安装在道路上的雷达测定车辆间距及数量等交通信息,传输到电脑控制中心并发射到通讯卫星上,卫星把交通信号发回到汽车接收器,驾驶员便可从车内显示屏上掌握交通信息。
(2)车载网络技术。
    车载网络技术就是总线技术,当今世界上有近10种车载网络技术标准,但应用较为广泛的两种总线标准是控制器局域网CAN和局部互联协议UN121。
3. 汽车电子技术的发展趋势
当今,随着汽车工业迅猛发展,人们对汽车的安全性、环保性、舒适性、娱乐性有了更高的需求。同时,汽车电子技术也在多样化、系统集成化、体积微型化、系统网络化等诸多方面得到了不断的提高。可以说,汽车电子技术已经进人了一个优化人与汽车整体关系的阶段。分析未来的汽车电子发展的趋势,应在以下几个方面进行突破。
(1)传感器技术。随着汽车市场对于驾驶安全、舒适性及操控性等要求持续提升,对分散在负责安全、舒适与环保等各个车用次系统的要求也越来越高,以提升安全功能的各式传感器,占了整体传感器数量的50%以上,年平均增长率最高,达到了13.7%,因此从汽车安全角度来看,传感器应用是极为关键性的电子组件。汽车用传感器的种类多样化和使用数量的增加,使得传感器朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。
(2)新型42V供电电源。随着汽车电子装置越来越多,消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12V动力电源,已满足不了汽车上所有电气系统的需要。今后将采用集成起动机—发电机42V供电系统,发电机最大输出功率将会由目前的1kw提高到8kw左右,发电效率将会达到80%以上。电气系统的电压升级将会给传统汽车电气系统带来较大的冲击,并对汽车电子、电器零部件的产业结构产生深远影响。
(3)汽车电子网络结构。为了使汽车各个部件成为一种协调统一整体,需要一个能以可预测的可靠方式提供极高数据速率的网络151。在CAN网络、LIN网络之后,又一种新的总线网络逐渐被应用于实践—FlexRay总线。FlexRay总线是一种高速网络,从技术上讲FlexRay作为下一代汽车网络协议,提供了充足的带宽、可靠性和实时响应能力,以实现线控应用。该
标准已开始商用并将被越来越多的汽车制造商采用,但其高成本因素决定了FlexRay在一定的时间内只能定位于高端汽车的应用。
(4)智能交通系统(ITS)。智能交通系统的实质就是将先进的车辆控制技术、先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术及计算机等综合运用与整个道路交通运输管理体系,使人、车、路更加协调地结合在一起,建立起一种实时、准确、高效的管理体系,从而提高道路交通运输效率,最终使道路交通运输实现智能化。汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商们的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖电子技术的实现。
4. 总结
汽车电子化程度的高低已经成为当今世界衡量汽车先进水平的重要标志。纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就,无一例外的都和汽车电子技术的发展和应用有关。汽车电子技术已经广泛应用于汽车的各个领域,极大地改善汽车的综合性能,使汽车在安全、节能、环保、舒适等各方面都有长足的进步。随着电子技术的发展,汽车电子技术已从单个部件电子化发展到总成电子化、网络化、智能化。电子技术对汽车的技术进步具有重要意义,越来越多的电子产品用到汽车上,使汽车性能不断提高。