摘 要: 本文简要介绍了我国汽车开展的现状及规划，讨论了现代汽车中电子技术的开展趋势以及电力电子技术在现代汽车中的重要作用。介绍了汽车中的ECU，ABS和TCU的底子道理、布局。最后介绍了当今汽车的重要开展标的目的——混合动力汽车。
随着我国参加世贸组织，汽车工业既面临机遇又面临挑战，但总体而言机遇大于挑战。在本世纪初我国的汽车工业将以很高的速度向前开展。据有关资料介绍我国汽车工业产量的现状与规划如下：
2000年 200万辆〔占全球产量3.3%〕
2005年 300万辆〔占全球产量5%〕
2021年 600万辆〔占全球产量10%〕
2021年 1000万辆
汽车工业的开展在带动钢铁工业开展的同时必将带动电子工业开展，出格是在现代汽车中电
子/电器占汽车制造成本的比例越来越大，据国外一家公司〔VDI〕的阐发和预测，电子/电器占汽车制造的成本从60年代起逐年增长。80年代后期，成本份额达到12%摆布。主要是电子控制燃油喷射，电子策动机控制和电子变速器控制等。到了90年代增幅达到25%，此中主要是柴油喷射、导航装置等电子系统。随后，集成式汽车电子装备占汽车制造总成本的份额始终保持不变增长的态势，预计到2021年可达到30%。
汽车中传统的电气及驱动系统如图1所示，图2为现代汽车中电气及驱动系统。汽车中最早的电器是电灯和发电机，1967年汽油电子喷射的呈现，1979年策动机数字式电子装置的呈现以及随后几年中许多其它电子装置的相继开发，诸如爆震转速调节、冷起动性能的改善、特性曲线控制等都是电子技术的应用成果。1986年人们终于采用了电子策动机控制和自动变速器控制，这为汽车技术的开展起到了极大的促进作用。策动机/传动系统电子技术--包罗 底盘〔行走机构〕和辅助装置的调节已从单独的控制器向复合、一体化的传动控制系统开展。单个的控制器可以通过CAN总线连接在一起彼此交换数据，这种彼此连接带来的好处是传感器信号可以供许多控制器同时使用，且所有控制器享有不异的信息。另一方面，通过此种连接可以在整个系统内开发更新的功能，并降低系统的成本。如今， 策动机大大都功能均能达到实时控制，使燃烧过程更佳，从而增大了功率和扭矩，降低了排放和
燃料消耗。当然在一系列新功能的开发中也使得汽车用电增大，出格是电磁离合器、电磁制动器等的使用给电能调节带来了必然难度，这就需要高效率的发电机和高效率的电力电子变换器。
图1 传统汽车电气及驱动系统
图2 现代汽车电气及驱动系统
汽车电子技术是用来满足用户对汽车安然性、可靠性或实用性功能的期望和要求。就汽车制造商来说，关键是要通过技术创新将其开展的目标与用户的高要求一致起来，例如，BMW公司就较好地把其开展目标与用户的需求结合起来，他们不竭完善汽车行驶的动力性，提高策动机的功率，塑造人机工程学，追求一流的质量，最大限度地去满足用户的要求。许多汽车制造商加大了电子技术科技创新的投入，通过新技术、新产物，不竭改变和完善汽车功能。今天的电子技术已完全实现了靠机械、液压手段所不克不及达到的目标和要求，并正在为实现用户更高的期望和要求向前开展。汽车的自动化程度越高，汽车中的电力电子驱动和变换单元就越多，其控制单元就越复杂。汽车中电力电子驱动单元主要功能是电机驱动，线圈驱动和电磁离合器驱动。汽车中主要的控制单元是ECU，TCU和ABS等。除此之外具有广泛开展前景的混合动力汽车也与电力电子密切相关。
北京现代汽车厂1 汽车上的电子控制单元ECU
ECU〔Electronic Control Unit〕由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处置器〔CPU〕，存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要局部是微机，而核心件
是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式，按照 存储的参考数据进行比照加工，计算出输出值，输出信号再经功率驱动电路去控制假设干个调节伺服元件，例如点火线圈和电子开关等。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元〞，它是由输入电路、微机和功率驱动电路等三局部组成。
输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处置和放大，然后转换成必然伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处置过的信号进行运算处置，并将处置数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要复原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。
2 变速箱控制单元TCU
此刻许多轿车的自动变速器是电子控制的，自动变速器主要由无级变速器和变速箱控制器TCU(Electronic Control Unit)按照 传感器输入信号和开关信号， 对电磁阀离合器和控制变比的电机进行控制，达到自动变速的目的。
自动变速器的电子控制装置是由信号输入系统、计算系统和控制信号输出系统这三局部组成。信号输入系统有：变速器输入速度传感器、变速器输出速度传感器、策动机冷却温度传感器、节气门位置传感器、策动机曲轴转速传感器、润滑油温度传感器、制动开关等信号。这些信号输入到TCU后颠末计算或查表然后输出控制信号，控制电磁离合器的电流，电磁离合器的电流取决于汽车的运行状态。TCU按照 汽车行驶状态来把持电磁离合器通电电流的大小或关闭。汽车速度比较慢或遏制时，TCU不启动电磁离合器，当汽车速度达到必然值时，TCU启动电磁离合器。汽车变速箱变比的控制也是由TCU完成的，TCU按照 汽车车速、策动机转速及节气门开度等输入信号参数控制变速箱变比调节电动机正转或反转及加速或减速。从而达到汽车的最正确运行状态。
3 防抱死制动系统ABS
汽车制动防抱死系统简称ABS(Antilock Braking System 或 Anti-skid Braking System)，是指在制动过程中，可自动调节制动力大小，防止车轮抱死，以获得最正确制动性能，包罗 最正确标的目的不变性、正常转向能力和最小制动距离的装置。它是汽车制动系统的组成局部。在汽车上装用ABS可有效地减少交通变乱，提高行车安然性。在20世纪
韧，ABS就已被装在火车上，用来防止制动时车轮抱死造成局部摩擦，使车轮和钢轨早期损坏。50年代，ABS又被应用于波吉飞机上，用来防止飞机着陆后制动跑偏或前栽，并可缩短制动距离。〞在汽车上使用ABS技术始于60年代。1965年，在伦敦汽车博览会上呈现了第一辆装有ABS的样车，但这时还只是纯机械式的防抱死装置。1965年，Ford公司与Kelsey Hayes公司合作研制成名为“SM—Track〞的单通道后轮ABS，并装在1969年的Thunderbird车型上；Chrysler公司与Bendix公司合作研制成3通道4轮ABS—“Sure—Brake〞，装在1971年的Imperical车型上。他们采用的是当时最新的模拟电子技术，但都是分立元件，体积大，成本高，故障多，可靠性差。目前ABS技术和工艺都非常成熟，已广泛应用于轿车和重型汽车中。我关于ABS的研究开始于80年代初．现刚刚进入产物试制和装车试验阶段。国内研制ABS的单元主要有二汽公司、交通部重庆公路研究所、重庆宏安A踢、陕西兴平514厂、西安公路学院等单元和部分。二汽公司从80年代初就开始研究ABS．是较早研究ABS的厂家之一， 现研究工作的主要目标是对国外的产物进行消化吸收。重庆公路研究所相继开发出了两代ABS产物，第一代ABS的ECU采用了z80芯片。第二代ABS产物为FKx—ACl型．该装置的ECU中的CPU微处置器采用了美国1NTEL公司的MCS—96系列8098单片机。驱动电路主要采用功率MOSFET。
据美国统计，约有40%的不测变乱是因刹车时汽车滑行致刹车距离过长而造成的。采用ABS系统可以在制动过程中自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最正确制动效果。
4 混合动力汽车
汽车开展的100年，是人类文明和经济开展迅猛的100年。如今，全世界汽车的保有量达到了6．7亿多辆，汽车已与人们的日常生活和出产密不成分。然而，众多燃油汽车排放所造成空气质量的日益恶化和石油资源的渐趋匮乏，使开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。人们越来越存眷其它燃料的汽车和电动汽车的开发。使用电动汽车(Electric Vehicle简称EV)可实现无污染，并可操纵煤碳、水力等其它非石油资源，因此，无疑是解决问题的最有效途径。但是，由于电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题，使得电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。尽管目前具有世界先进程度的电动汽车的性能与内燃机汽车可八两半斤，但过高的成本使其难以商品化。在这种环境下， 融合内燃机汽车和电动汽车长处的混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称 HEV)异军突起，在世界范围内成为新型汽车开发的热点。可以相信，在电动汽车的储能部件——电池没有底子性冲破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。
混合动力电动汽车(HEV)是在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元(Auxiliary Power Unit，简称APU)，此中APU是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组，APU由原动机和发电机组成，通常将这两个部件集成为一体。原动机带动发电机发电，其电能通过控制器直接输送到电动机，由电动机发生驱动力矩驱动汽车。电池实际上起平衡原动机输出功率和电动机输入功率的作用：当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时 (如汽车减速滑行、低速行驶或短时泊车等工况)，控制器控制发电机向电池充电；当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时(如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况)，电池那么向电动机提供额外的电能。目前HEV所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃汽轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)组合在一起，它们之间的良好匹配和优化控制，可充实阐扬内燃机汽车和电动汽车的长处，防止各自的缺乏，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。 目前世界各国研究开发的混合动力电动汽车有不同的布局形式，按照 其驱动系统的配置和组合方式不同，分为串联式、并联式和混联式3种组合方式。混合动力电动汽车和电力电子有密切的联系，其电气系统核心部件：
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