汽車電子技術未來發(fā)展方向

1、汽車電子技術未來發(fā)展方向汽車電子技術未來發(fā)展方向1汽車電子技術的發(fā)展歷程？一般來說，汽車電子技術的發(fā)展隨著電子技術的發(fā)展而不斷進步。 在近些年發(fā)展尤其迅速，較難劃分發(fā)展階段。有人以產(chǎn)品技術的更 新?lián)Q代為起點進行如下劃分(2)：1974年以前為第一階段，是汽車電子控制技術發(fā)展的初級階段。 主要產(chǎn)品有交流發(fā)電機、電子式電壓調(diào)節(jié)器、電子式閃光器、電子 控制式喇叭、電子式間歇刮水控制器、汽車收音機、電子點火控制 器、數(shù)字時鐘等。19741982年為第二階段，是汽車電子控制技術迅速發(fā)展階段。 在此期間，汽車上廣泛應用集成電路和16位以下的微處理器。主要 產(chǎn)品有電子燃油噴射系統(tǒng)(FFI)、空燃比反饋控制系

2、統(tǒng)、防抱死制動 系統(tǒng)(ABS)、安全氣囊系統(tǒng)(SRS)、電子控制自動變速系統(tǒng)(ECT)、巡 航控制系統(tǒng)、電子控制門鎖、程控駕駛系統(tǒng)、超速報警系統(tǒng)、座椅 安全帶收緊系統(tǒng)、車輛防盜系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)、車身高度自動 控制系統(tǒng)、數(shù)字式組合儀表盤(包括車速表、里程表、轉速計、燃油 表、水溫表)等。19821990年為第三階段，是微型計算機在汽車上應用日趨成 熟并向智能化發(fā)展的階段。主要產(chǎn)品在牽引力控制系統(tǒng)、四輪轉向 控制、輪胎氣壓控制系統(tǒng)、聲音合成與識別系統(tǒng)、數(shù)字式油壓表、超速限制器、自動后視鏡系統(tǒng)、道路狀態(tài)指示器等。1990年以后為第四個階段，是汽車電子控制技術向智能化發(fā)展 的高級階段。主要產(chǎn)品有微

3、波系統(tǒng)、多路傳輸系統(tǒng)、32位微處理器、 動力最優(yōu)化控制系統(tǒng)、通訊與導航協(xié)調(diào)系統(tǒng)、安全駕駛檢測與警告 系統(tǒng)、自動防追尾碰撞、自動駕駛系統(tǒng)和電子地圖等。？2汽車電子產(chǎn)品的分類從汽車技術的發(fā)展現(xiàn)狀看，汽車電子技術是支撐現(xiàn)代汽車發(fā)展的 基礎技術之一，根據(jù)汽車的實際使用條件多變的需要，對汽車進行 優(yōu)化綜合控制。通常按照對汽車各部分控制作用把汽車電子劃分為 發(fā)動機電子、底盤電子、車身電子、信息通信與娛樂系統(tǒng)幾類：2.1發(fā)動機電子技術發(fā)動機電子技術包括空燃比控制、點火正時控制、廢氣再循環(huán)控 制、怠速控制等。2. 2底盤電子技術底盤電子技術包括制動防抱死控制、驅動防滑控制、牽引力控制、 電子控制懸架、車輛穩(wěn)定

4、性控制、電子控制自動變速器、汽車動力 轉向控制、巡航控制、車載防撞雷達控制等。2. 3車身電子技術車身電子包括電子控制安全帶、安全氣囊、主動式膝墊、車內(nèi)氣 候控制、電子防盜系統(tǒng)、遙控門鎖、電動座椅、電動后視鏡、電子 儀表板、燈光控制、輪胎壓力監(jiān)測等。2. 4信息通信信息通信包括汽車行駛的自身信息系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、語音信 息系統(tǒng)、上網(wǎng)設備等。2. 5汽車娛樂汽車娛樂系統(tǒng)包括數(shù)字式收音機、音響、冰箱、電視、CD/DAT.導航系統(tǒng)和智能運輸系統(tǒng)的輔助設備等。3汽車電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀3.1軟件仿真設計汽車電子設計己成為汽車系統(tǒng)設計中的重點和難點。傳統(tǒng)方式下 的汽車設計者不得不借助各種機械、液壓、電子

5、零部件來驗證汽車 各子系統(tǒng)的功能。這種設計使得開發(fā)周期長，成本高。為了縮短開 發(fā)周期和降低開發(fā)成木，現(xiàn)在引入了軟件仿真技術進行汽車系統(tǒng)技 術的驗證和開發(fā)。通過對整個汽車系統(tǒng)進行有效地建模和分析，能 夠節(jié)約大量的試驗設備和試驗時間?，F(xiàn)在許多大公司已經(jīng)開始使用 仿真技術進行設計，其中使用較多的是Simplorer和SABER。AnsoftSimplorer是一個功能強大的跨學科多領域的高性能系統(tǒng) 仿真軟件，適合于進行汽車電子、機電、電力電子和傳動等領域的 仿真。Simplorer包扌舌一個而向對象的求解器核與以及第二代模型 描述語言。Simplorer對電力系統(tǒng)、電動和混合動力汽車等復雜系統(tǒng)的仿真

6、 能力很高。SABER仿真技術通過對整個汽車系統(tǒng)進行有效的建模和分析， 能夠節(jié)約大量的試驗設備和試驗時間。SABER仿真器能夠讓設計人 員對從汽車的最初設計方案（方框圖）到由實際電路和機械實現(xiàn)的完 整系統(tǒng)進行仿真。這字能力對于復雜運動控制系統(tǒng)的設計（如ABS系 統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、 車身控制系統(tǒng)等） 尤為重要。國際上幾大跨國汽車公司都已使用SABER仿真技術進行設計，如美 國通用、大眾、克萊斯勒等。3.2主要的汽車電子技術3.2. 1總線系統(tǒng)。由于汽車電子裝置的不斷增加，使得連接這些專用的電子線路迅 速膨脹，線束復雜和布線困難甚至使得在汽車設計、裝配、維護中 的負擔到了無法承受的

7、程度，而且線路以及接插頭的增加會帶來更 多的安全隱患。要擺脫這種困境，而使用總線技術是解決問題的一 條好途徑。車載網(wǎng)絡技術標準己成汽車電子應用的決定性因素，目 前世界上有近10種車輛網(wǎng)絡技術標準，但最主要的應用則是控制器 局域網(wǎng)CAX、局部互聯(lián)協(xié)議LIN、車輛多媒體網(wǎng)絡MOST,以及最近 才開始得到商用的具有高速容錯功能的網(wǎng)絡協(xié)議FlexRayo （36） ?為方便研究和設計使用，美國汽車工程師協(xié)會（SAE）根據(jù)速率的 不同，將汽車網(wǎng)絡劃分為A、B、C 三類,如表1所列。A類網(wǎng)主要總線技術是LIN（木地因特網(wǎng)）協(xié)議。LIN是在1999年 由歐洲汽車制造商Audi、BMW、DaimlerChry

8、sler Volvo Volkswagen和VCT公司以及Motorola公司組成的LIN協(xié)會，共同 推出的用于汽車分布式電控系統(tǒng)的開放式的低成本串行通信標準，從2003年開始使用。它適用于汽車內(nèi)進行低成本、短距離、低速網(wǎng) 絡通信，其用途是傳輸開關設置狀態(tài)以及對開關變化回應。B類和C類網(wǎng)技術總線主要是CAN總線， 是德國Bosch公司從20世紀80年代初，為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù) 據(jù)交換問題而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線， 通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mbps。CAN（控制局域網(wǎng)絡）是汽車產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應用的數(shù)據(jù)與控 制通信網(wǎng)路，

9、通過遍布車內(nèi)的各種感應控制模塊及時采集各項數(shù)據(jù), 控制模塊之間進行相互通信、讓全車的信息資源得以共享，以及各 控制器的自動協(xié)調(diào)應變來增強系統(tǒng)可靠性。低速CAX具有許多容錯 功能，一般用在車身電子控制中；而高速CAN則大多用在汽車底盤和 發(fā)動機的電子控制中。多媒體信息系統(tǒng)總線中較為主要的技術是MOST總線和藍牙協(xié)議。MOST網(wǎng)絡是由德國OasisSiliconSystem公司開發(fā)的。MOST技術針 對塑料光纖媒體而優(yōu)化，采用環(huán)行拓撲機構，在器件層提供高度可 靠性和可擴展性。它可以傳送同步數(shù)據(jù)（音頻信號、視頻信號等流動 型數(shù)據(jù)）、非同步數(shù)據(jù)（訪問網(wǎng)絡及訪問數(shù)據(jù)庫等的數(shù)據(jù)包）和控制數(shù) 據(jù)（控制報文及

10、控制整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)）。藍牙無線技術是一種用于移 動設備和WAX/LAX接入點的低成本、低功耗的短距離射頻技術。它 描述了手機、計算機和PDA如何方便地實現(xiàn)彼此之間的互連，以及 與家庭和商業(yè)電話和計算機設備的互連。3.2.2微處理單元。微處理控制單元是汽車中的核心部件，不但發(fā)動機上應用，在其 他許多地方如防抱死制動系統(tǒng)、四輪驅動系統(tǒng)、電控自動變速器、 主動懸架系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、多向可調(diào)電控座椅等都配置也有。通過車內(nèi)網(wǎng)絡完成協(xié)調(diào)與連接完成對發(fā)動機、車身、底盤、通信等 系統(tǒng)的控制。微處理單元在汽車上的廣泛應用，使得汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性、舒適性、可靠性都得到了顯著的改善和提高。就 目前的市場

11、來看,MCU扔將持續(xù)發(fā)展，車身控制用的最多的是8位MCU;動力安全方而，使用最多的是16位MCUo汽車多媒體，包括導航、DVD等可能更多的將會使用32位的MCUo ?3.2.3傳感器技術。車用傳感器是促進汽車高檔化、電子化、自動化發(fā)展的關鍵技術 之一，世界各國對車用傳感器的研究開發(fā)、提高性價比都非常重視。 汽車電子化越發(fā)達，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大。由 于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不 斷增加。？3.2.4軟件技術。為了處理汽車電子領域軟件功能劇增的問題，通過工業(yè)范圍內(nèi)標 準化軟件設施來大大減少結構上的復雜性是必須的。目前己經(jīng)在汽 車領域內(nèi)建立Autos

12、ar （AutomotiveOpenSystenArchitecture,汽車 開放式系統(tǒng)構架）協(xié)會，定義一套支持分布式的，功能驅動的汽車電 子軟件開發(fā)方法和電子控制單元上的軟件架構標準化方案，希望在 汽車電子領域創(chuàng)造出一個標準，以使得各個廠商可以在一個開放的 平臺下，提供符合標準的不同實現(xiàn)。？4汽車電子的未來發(fā)展當前，汽車電子技術進入了優(yōu)化人?汽車?環(huán)境的整體關系 階段，向著智能化、網(wǎng)絡化以及安全化方向發(fā)展，并為汽車上的集 中控制提供了基礎（例如制動、轉向和懸架的集中控制以及發(fā)動機和 變速器的集中控制）。未來汽車電子技術應在以下幾方面進行突 破。？（79?4.1智能化智能化是指隨著信息化道路

13、的建設，越來越多的實時信息開始在 車輛、道路和交通系統(tǒng)中共享，這不但為更科學的交通管理提供豐 富的數(shù)據(jù)，也將為人們的出行提供更大的方便。智能化要求車識路 ,和，路識車，需要有完善的交通管理體系和服務中心相配合。汽車智能化相關的技術問題己受到汽車制造商們的高度重視。其 主要技術中自動駕駛儀的構想必將依賴于電子技術實現(xiàn)。而智能 交通系統(tǒng)(ITS)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個交叉學科相結合， 它能根據(jù)駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞 開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途 天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動篩選出最佳 行車路線。具有自動控制車速、

14、自主尋路、自動導航、主動避撞、 自動電子收費、無人駕駛等功能。智能汽車是今后國內(nèi)外汽車發(fā)展 的熱點領域，是未來汽車發(fā)展的必由之路。？4.2網(wǎng)絡化汽車制造商和一級供應商面臨日益復雜的安全性、動力總成、底 盤和車身系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題。諸如線控、碰撞避免、輔助駕駛等 新興系統(tǒng)都需要一個能預測的可靠方式提供極高數(shù)據(jù)速率的網(wǎng)絡。MOST可支持高數(shù)據(jù)速率，但主要專為連接車內(nèi)多媒體設計的;CAN網(wǎng) 絡有相對較低的數(shù)據(jù)速率以及容錯功能;而LIN從本質(zhì)上講是一種用 于連接CAX的價格便宜且速度相對較慢的子網(wǎng)絡，它無法達到下一 代車輛中采用的高級安全系統(tǒng)所需的要求。近兩三年提出的FlexRay總線是一種高速網(wǎng)絡，由Fl exRay聯(lián)盟 為高速通信所制訂的標準，最初是作為電動控制(x-by-wire)應用的 通信協(xié)議被提出的。從技術上講FlexRay作為下一代汽車網(wǎng)絡協(xié)議, 提供了充足的帶寬、可靠性和實時響應能力，以實現(xiàn)線控應用。該 標準己開始商用并將被越來越多的汽車制造商采用也是確定無