汽車電子技術發展趨勢課程小結及心得體會

  第一部分    汽車電子技術的發展趨勢
      第二部分    汽車電子技術應用實例
    第三部分    課程小結及心得體會
汽車是現代社會中最重要的交通工具之一。汽車工業也是成爲衡量一個國家工業化水平的主要標誌。與傳統汽車技術相比，現代汽車技術主要包括以計算機爲核心的電子控制技術；以質輕、高強度爲代表的新材料技術；應用現代設計理論和設計方法，以 CAD（計算機輔助設計）爲核心的整車及零部件新設計；融合當代製造技術的汽車製造工藝；以減少石油燃料的消耗、降低大氣環境污染爲目的的新型能源動力汽車技術。目前，汽車電子技術已經成爲衡量汽車技術發展水平的主要內容，未來汽車技術的發展和性能的改善，主要依靠汽車電子技術的發展。
一、汽車電子技術的應用現狀
    目前，電子技術已經在汽車得到了廣泛的應用，幾乎涉及到了汽車的各個部分。汽車電子技術的主要內容如下：
1、動力傳動系統的控制
主要包括髮動機電子控制(包括汽油機和柴油機)、自動變速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及動力傳動總成的綜合電子控制等。控制系統主要由各種傳感器、執行機構和電控單元(ECU)組成。其主要是保證汽車在不同的工況下均能處在最佳狀態下運行，並簡化駕駛員的有關操作，從而降低油耗和排放，減少動力傳動系統的衝擊，減輕駕駛人員的勞動強度，提高汽車的動力性、經濟性和舒適性。
2、底盤方面的控制
    包括制動防滑與動態車身控制系統(ABS/ASR、ESP/VDC)、牽引力控制系統、懸架及車高控制系統、輪胎監測系統(TPMS)、巡航控制系統(CCS)、轉向控制系統(如 4WS)、驅動控制系統(如 4WD)等。其主要用於提高汽車的安全性、舒適性和動力性等。近些年來，這類控制系統開始在普通轎車上廣泛採用。
3、車身方面的控制
    主要包括安全氣囊(SRS)、自動座椅、自動空調控制、車內噪音控制、中央防盜門鎖、視野照明控制、自動刮水器、自動門窗、自動防撞系統以及滿足不同用電設備的電源管理系統。主要是用來增強汽車的安全性、舒適性和方便性。
4、安全方面和信息通信系統
    安全方面主要包括安全氣囊、安全帶控制和防撞系統控制；信息和通信系統主要包括數字化儀表、汽車定位導航系統以及移動電話。GPS 系統全稱爲“全球衛星定位系統”。GPS 機動車反劫防盜系統是一種具有網絡報警功能的汽車防盜系統。在汽車上裝配一臺能發出信號的 GPS終端設備，一旦汽車被盜或出現異常，指揮中心可立即通過GPS 全球衛星定位系統，接收終端設備信號，確定汽車實時地理位置和多方面信息，配合各方面力量及網絡優勢追回汽車，同時能熄滅發動機，使汽車不能行駛。
二、汽車電子發展及展望
    近年來，汽車技術的發展日新月異，在未來的幾年內世界汽車工業的技術進步將由量變達到質變。由美國、日本、歐洲爲代表的汽車工業發達國家從上個世紀90年代中期就開始先後從節能、安全、環保等方面制定了汽車技術的發展規劃，並組織科技攻關。
1、電動汽車將進入實用階段
隨着低價格、高能量和長壽命新型電池的研究發展，以及人們對環保的強烈呼聲，電動汽車將越來越多地在各大城市取代石油能源汽車成爲一種代步工具。
（1）純蓄電池驅動的超微型汽車
這種汽車降低了汽車的動力性和續駛里程的要求，充電過程比較簡單，車速不高。較適合於市內或社區小範圍內使用。由於多數採用了鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等高性能電池，車輛性能較有保證，已進人小批量試生嚴階段。
（2）混合動力汽車 
由於受到蓄電池性能的嚴重製約。使純蓄電池型電動汽車的產業化進程舉步維艱，於是混合動力汽車成了內燃機汽車和電動汽車之間的過渡產品，既充分發揮了現有內燃機技術優勢，又儘可能發揮電機驅動無污染的優勢。混合動力汽車將現有內燃機與一定的儲能元器件通過先進控制系統相結合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放，同時技術成熟、價格便宜。 
（3）燃料電池汽車成爲競爭的焦點 
燃料電池汽車在成本和整體性能上，特別是行程和補充燃料時間上明顯優於其他電池的電動汽車，並且燃科電池所用的燃科（甲醇、汽油、柴油、天然氣等）來源廣泛，又可再生，並可實現無污染、零排放等環保標準。
（4）驅動電機呈多樣性發展
儘管傳統的內燃機汽車仍在當今世界佔據主導地位，但發展清潔無污染的電動汽車已是大勢所趨，也是世界各國的必然選擇。
2、汽車安全標準將會更加嚴格
汽車安全技術涉及的範圍越來越廣、越來越細,但任何單一技術都或多或少存在不盡人意之處,而且僅僅依靠某一項技術已很難使汽車整體安全性能得到很大提高。因此,如何提高汽車安全性,滿足人們對汽車安全性能越來越高的需求,變得越來越急迫。駕駛汽車,確保行車安全。另外要不斷完善各項單一技術本身還要搞好各項單一技術之間的協同這一點更重要它直接影響到第一項工作的最終成敗即汽車安全技術應朝着和減少事故影響的目的。所以今後的汽車安全技術是越來越集成化、智能化、系統化的。
（1）集成化
    將汽車主動安全技術與被動安全技術進行融合,會得到更好的安全保護效果。在2000 年世界汽車年會上, 德爾福公司推出了“ 集成安全系統(ISS) ”。該系統涵蓋了汽車上所有的主要子系統, 由50 種不同的技術組成,包括現有的、不久將推出的以及未來將要推出的先進技術,這些技術集成於一體,協同發揮作用,達到更好地預防交通事故發生操縱方面的不足,等到相關技術如智能汽車操縱性能設計和人機工程設計等技術進一步成熟後,就可進一步推動汽車安全智能化。有人預測,未來的汽車會成爲各種尖端電子技術的載體,或者說21 世紀的汽車是移動的電腦平臺,智能制動、智能減速和智能轉向將是未來智能汽車的基本特徵。
（2）智能化
  隨着電子信息等技術的飛速發展,形形色色的智能技術在汽車上得到廣泛應用,安全技術逐步走向智能化。GPS(全球定位系統) 技術、智能避撞系統、智能駕駛系統、智能輪胎、智能懸架、智能安全氣囊等將在汽車上發揮越來越大的作用。隨着傳感器技術的發展和計算機運算速度的加快及相關技術的進步越來越多的新型智能化安全技術裝置將出現在現代車輛上這些智能裝置將具有一定的識別、判斷能力在各種情況下都能自動協助或自行控制。
（3）系統化
   將汽車、道路、人作爲一個系統來分析研究,讓三者相互協調,達到各自性能的最佳匹配,才能實現駕駛員行爲特徵、車輛機械特性及道路設施和交通法規之間的最優協調,才能追求系統整體的最佳效益。
隨着現代科學技術的發展，未來的汽車安全技術將向着微處理機、軟件技術、多通道傳輸技術、集成化技術、車載網絡系統、光導纖維傳導技術、聲納傳感技術、納米技術等更先進的技術領域發展。不僅能將過去在軍事及航天領域的雷達、聲納( 超聲波)、遠紅外線、衛星定位系統等先進技術和設備應用於汽車，而且能將聲學、光學、電磁學、光電感應、指紋識別等領域的新技術運用到汽車上更能保證駕乘人員的安全。
3、汽車排放控制標準將會更加嚴格
國際上目前正在開展汽車排放技術法規全球一體化工作。針對目前國際上存在不同的重型車輛排放技術法規，排放的測量方法不盡相同，增加車輛和發動機製造商的生產成本的問題，起草制定全球統一汽車技術法規。重型發動機的車載診斷系統（OBD）電子監測發動機的各項參數，以確保發動機性能正常，並檢測出故障，因此車載診斷系統（OBD）要與目前及今後出現的新的排放控制技術相匹配。該全球統一技術法規目前仍在專門成立的非正式工作小組內進行起草工作，重點是在原有的歐洲、美國、日本技術法規的基礎上進行協調和統一。未來的全球統一汽車技術法規將針對世界不同區域的地理和氣候環境特點，對在那些區域運行和使用車輛的發動機分別規定不同"板塊條件"的組合，並相應地規定限值指標。
4、降低油耗
　　爲了防止地球溫室效應和有效利用石油資源，必須降低發動機燃油消耗，而要實現這一目的，只靠傳統技術的延伸已經無能爲力，必須引入新理論和開發新的技術。如低油耗和低公害的薄燃燒系統、可變排量、可變氣門、高膨脹比等發動機技術。作爲當代新技術的缸內直噴式汽油機已經投放市場，該汽油機不是利用氣缸內空氣流動和活塞頂凹坑來擴散油霧，而是把油霧集中在火花塞，在寬廣的轉速範圍內，實現空燃比大於40的超薄層狀燃燒。此外，在要求高輸出功率的全負荷區域內，通過在進氣過程中噴入燃油，以促進燃油與空氣的混合；並利用燃油的汽化冷卻空氣，改善體積效率；通過高壓縮比實現高效率的燃燒。此外還有柴油機，代用燃料汽車（以天然氣、甲醇、乙醇、甲醚、氫氣作燃料的發動機）。總之，爲降低燃料消耗費用，汽油車將趨於採用直噴式汽油機，而燃料消耗費用低的柴油車由於採用電子高壓噴射、高效廢氣再特環和後處理技術而實現高性能、低排放污染，今後將仍然是汽車發動機的主流；由於燃油短缺和環境保護的需要，各種代用燃料汽車將越來越受到人們的關注。
5、汽車材料的再循環利用
　　現在，報廢汽車車體質量75％的材料已經被再循環利用，剩餘的塑料、橡膠、玻璃、纖維等碎末，主要以填埋方式處理，爲了進一步提高再循環利用率，必須在設計階段就研究探討簡化零件材料構成，儘可能使用同類型的材料，並考慮零件拆卸解體方便；塑料零件要避免使用難於再循環利用的熱硬化性材料，而擴大使用熱塑性好的塑料，並在材料上刻印標記，以利於材料的識別。必須研究碎末材料的有效利用、減少體積和穩定性能的方法，以及鉛幅射零件的替代，進而研究焚燒熱能和焚燒過程中的金屬回收技術，形成材料的再循環利用系統。
       
      第二部分    汽車電子技術應用實例
                                      -------汽車電子安全氣囊
當汽車發生碰撞事故時，汽車和障礙物之間的碰撞稱爲一次碰撞，一次碰撞的結果導致汽車速度急劇下降，一般降到速度爲零的時間在150ms左右。由於慣性的作用，當汽車急劇速時，乘員要保持原來的速度向前運動，於是就發生了乘員和方向盤、儀表板、擋風玻璃等之間的碰撞，從而造成了乘員的傷亡，乘員和汽車內部結構之間的碰撞稱之爲二次碰撞。汽車安全氣囊的基本思想是：在發生一次碰撞後，二次碰撞前，迅速在乘員和汽車內部結構之間打開一個充滿氣體的袋子，使乘員撲在氣袋上，避免或減緩二次碰撞，從而達到保護乘員的目的。由於乘員和氣袋相碰時，會由於振盪造成乘員傷害，所以一般在氣囊的背面開兩個直徑25mm左右的圓孔，這樣，當乘員和氣囊相碰時，由於圓孔的放氣而減輕了振盪，同時由於放氣過程是一個釋放能量的過程，因此可以很快地吸收乘員的動能，有助於對乘員的保護。
安全氣囊防護系統一般由傳感器，控制器（ECU）、氣體發生器、氣囊等組成通常氣體發生器和氣囊做在一起構成氣囊模塊，如圖12-6所示。碰撞傳感器是安全氣囊中用來檢測碰撞強度的傳感器。其安裝位置依廠家設計而定，一般安裝在汽車前方左右前方左右兩側，以分別檢測前方左右兩側縱向30°範圍內的撞擊。碰撞傳感器種類很多，有偏心錘式、應變片式、永磁式等。中央傳感器裝在中央控制器內，用來感測發生高速碰撞的信息，並將其輸送到CPU，引爆氣囊電雷管，使氣囊張開。同時前方傳感器也引爆了預緊器的電雷管，即安全帶預緊器和氣囊同時起作用。有的前方傳感器有兩對動、靜觸頭，在低速碰撞時第1對觸頭閉合引爆安全預緊器，在設置的傳感器冗餘。安全傳感器用來防止系統在非碰撞狀況引起氣囊的誤動作。它們裝在中央控制器內，是一個水銀常開開關，當發生碰撞時，足夠大的減速度力將水銀拋上，接通電雷管電路。氣囊電源由從點火開關接出的汽車蓄電池（或交流發電機）主電源、穩壓器、電源監控器、備用電源等組成。平時由主電源供電，並對備用電源充電。由於主電源波動較大，一般都設有穩壓器，以便獲得穩定的電壓。在主電源損壞時，電源監控器就馬上切斷主電源，啓動備用電源。同時，電源監控器的儲能電容器也是備用電源的一部分。
安全氣囊的控制研究主要包括兩個方面，一是研究點火控制，另一個是研究安全氣囊的體積、體積、形狀、放氣特性等。研究第一個問題的目的是爲了使安全氣囊能夠準確地點火，防止誤點或（不該點火而點或）、漏點火（應該點火而沒有點火）和遲點火（點火時間臺灣）；研究第二個問題的目的是爲了儘可能有效地保護乘員。電子式安全氣囊的全部動作完全是由CPU的程序控制，按照人們事先設計的工作內容與步驟，按部就班地逐條執行的。汽車的點火開關閉合後，氣囊就開始工作。首先把CPU等電子電路復位，緊接着是自檢工作，專門由自薦子程序對歌傳感器、引爆器、RAM、ROM、電源等部件逐個進行檢查。
如果有故障，先執行總的故障顯示燈顯示子程序，使故障燈發出閃爍亮燈信號，駕駛員迅速把故障碼讀取開關合上（或用線接好），讀取故障碼，查處氣囊故障的部位。如果自檢氣囊誤故障，啓動傳感器採集子程序，對所有的傳感器進行巡迴檢測。如沒有碰撞，程序又返回到自檢子程序。如果一直沒有碰撞則程序就這樣循環下去。如果有碰撞，經CPU的判斷，如碰撞速度小於30km/h時，CPU發出引爆雙安全帶預緊器的指令，點燃雙安全帶預緊器，拉緊安全帶，保護乘員，並且發出光、電報警指令。如果碰撞速度大於30km/h,則CPU 向所有的引爆器發出引爆指令，使兩個安全帶拉緊，兩個氣囊張開，同時發出光，電報警指令。如果在較大速度碰撞後，主電源斷線，則電源控制器自動啓動備用電源，支持整個系統工作，並使報警工作至備用電源耗盡。
汽車設計的發展必然隨着汽車技術的進步而日新月異，衆多設計師的藝術風格也會更廣泛更強烈地體現在汽車設計之中，而給予人們更加廣泛的選擇。高科技下，個性鮮明、更加人性化的汽車將是21世紀汽車產業發展的必然，因爲它符合人類對文化、個性的追求和需要。因此，加大對概念汽車的設計的重視和投入，將對我國汽車產業的發展起到極大的推進作用。
 
 
 
         
       
         第三部分    課程小結及心得體會
通過半學期的學習汽車電子技術這門課程及老師的認真講解，我學習到了很多知識，真的受益匪淺。
汽車電子技術包含的內容很廣泛，我們主要着重學習了發動機電子控制系統，車在網絡系統，發動機的換氣過程，汽車嵌入式系統基礎、開發方法及開發流程。通過這麼課程的學習，我知道了汽車電子控制技術是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到汽車的動力性、經濟性、可靠性、安全性、排氣淨化及舒適性。近年來，伴隨着電子工業的發展，電子技術在汽車上的應用越來越多，車用電子裝置的新產品不斷涌現，特別是大規模集成電路及微型處理機的應用，大大推動了汽車工業的發展，同時亦給汽車的控制裝置帶來了巨大的變革。
總之，以後我會更深入的去學習這方面的知識，理論結合實際，爭取取得一定的成果。