汽车电子技术论文
摘要：本文通过对汽车电子起源，发展过程及发展方向的分析，阐述了汽车电子在汽车中占据了越来越重要的地位，汽车已经进入电子控制时代，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”，这已经是大势所趋。
关键词：汽车 汽车电子 发展过程 发展方向
1. 前言
中国汽车电子产品市场将在汽车产业发展的保障下稳步发展，各类汽车电子产品在汽车中的普及率将持续提高，预计到2010年，中国汽车电子产品市场规模将达到近2000亿元。随着中国未来汽车市场的快速发展和汽车电子的价值含量迅速提高，中国汽车电子产业将形成巨大经济规模效应，汽车电子产品占汽车的成本将进一步提高。未来的汽车电子产品中，围绕安全、节能、环保、舒适和娱乐等方面的元器件及其周边产品将发展最快。
2. 正文
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）。汽车电子最显著特征是向控制系统化推进，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，正获得极其广泛的市场。车体汽车电子控制装置有如赤裸裸的、不穿戴任何衣物饰物的人体；车载汽车电子包括汽车信息系统、汽车导航系统和汽车娱乐系统。车载汽车电子控制装置有如人身的衣物、饰物。
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。
据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16％增至23％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48个，电子产品占到整车成本的50％以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。
按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制电子控制悬架电子控制自动变速器、电子动力转向等，另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（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。
汽车电子发展过程
人们开始用相对简单,高性能的和费用效果更明显的电子装置直接替代机械元器件.从技术的角度来讲，这一阶段主要是二极管,模拟晶体管以及部分数字的应用.所有这些构成早期的电子控制装置，例如电于点火装置,数字钟等等。第2阶段开始于七十年代后期，迄今已接近尾声。它主要是建立在数字电路以及4位，8位和部分6位微控制器的应用上。这一时期的典型产品是行程计算机,防滑刹车系统和空气袋等等.这些被认为是第1阶段的第2代。第2阶段的目标是用电子装置简单地替换机械零部件。在第2阶段,发明了一些新的电子装置用于解决机械零件不能解决的问题.微控制器的恰对出现,为业已相当复杂的电子装置的实现奠定了一个恰当的技术基础第3阶段现刚开始.基本的概念是把轿车看作一个系统.轿车的全部机械部件/装置和电子控制装置考虑成相关的。设计的目标不是追求每个分立的的进一步优化。第4阶段而是整个轿车系统的优化。从技术的角度上来讲,推动这一阶段进步的是研究高效微控制器的半导体技术,人工智能技术以及费用效果明显的传感器和执行元件.通常,我们称之为"司麦脱"传感器和"司麦脱功率"装置.网络技术将建立各种各样的之间的相互通讯,它是系统间各元器件协调,和谐地工作的基础.人工智能技术在处理这种极端复杂的大系统中,起着重大作用。第3阶段的轿车可以相应地定义为"司麦脱"轿车.例如,这一阶段的典型产品现在是蓝将继续是车载诊断系统,监控系统,通讯,行驶,驾驶员信息系统等等.第4阶段正在研究,探索之中。它是以系统的概念从轿车扩充到轿车与环境整体为特点。这一阶段可定义为"司麦脱交通系统"时代.它标志着以前时代的结束.过去曾或多或少用到的自底向上设计技术会被自顶向下的研究所替代,人们将更多地研究轿车.所影响的全部系统元件.这一阶段的典型产物可能是自动驾驶仪系统,车辆问的通讯系统,交通管理系统等等.它发展的技术基础是人工智能系统以及为轿车应用而特别研制的高效微控制器等等.技术现状和发展前景基于上述的分阶段模式,今天的轿车电子设备正处于第2阶段的后期/第3阶段的前期.产品费用的4用于电气和电子设备的电气/电子局局长曾指出:1987年市场的高挡轿车中,产品费用的18.5%用于电气和电子设备。轿车电子设备(未来的电子设备)动力系统发动机包括:点血控制防震动控制氧气控制电子调节控制发动机的自动停止/起动电子齿轮辅控制安全性防滑刹车。现今轿车上的电子和电气设备进行着哪些研究工作?存在什么问题?汽车工业该怎样发展?在电子设备的早期(阶段1)所研制出的设备有不少不切实用.例如:非常复杂的仪器面板和所谓可"交谈"汽车.不久前曾发现,这些特性易刺激驾驶员并使之发果,因而这些设备随即消失了.现在轿车制造商关注的是能提供有用的功能且价格又合理的电子设备.安全性,方便性,舒适性,以及法律所限制的燃气排放和油耗等,这些都是推动轿车电子设备研究的动力.，现今和未来电子设备应用的各个领域。在第2阶段,随着轿车设计复杂性的增加,为了与之相适应,设计出了多种电子控制装置.但随后,轿车技术在各种各样机械设备无法解决的控制任务前停滞不前.轿车设计的极度复杂性可以从下面描述的燃料喷射和点火控制装置体验出来,发动机电子控制装置。现在,发动机电子控制装置提供了改善轿车整体性能的多种特性,其依据为;1）减轻空气污染2)提高发动机性能3)降低油耗4)改善发动机的启动特性5)慢速稳定6)自然平稳的发动机加速所有这些性能都可以通过一个电子控制的点火系统来取得.它和防震动控制装置,燃料喷射系统,可能还与触发系统相连.和前面的机械装置相比,电子控制装置性能的提高主要是由于7)更多的传感器输入8)更复杂的控制算法9)更小的控制时间常数10)更高的热稳定性和精度控制领域是;11)燃料喷射控制12）点火控制控制和触媒剂排放系统相连,用于燃气排放,燃料消耗以及发动机运转性能的优化。定义为实际供给的气量/发动机运转所需的理论气量的比率,:表示气燃料混台比率为14.7/1。研究排气特性可看
汽车电子技术的发展趋势
20世纪90年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段，也将是优化人—汽车—环境的整体关系最为重要的阶段。超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为集中控制汽车提供了基础(例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制)。同时，智能化集成传感器和智能执行机构将付诸实用，数字式信号处理方式将应用于声音识别、安全碰撞、适时诊断和导航系统等。
传感器 未来的智能化集成传感器，不仅能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号做放大和处理。同时，它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别恶劣的使用条件下，仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响。
微处理机 微处理机已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。目前，美国汽车用8位的微处理机占多数，约占总量的65％，16位和32位微处理机正在迅速地扩大市场。近两年来，16位的用量增加约50％，而8位的只增加11％。
软件技术 随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也将会增加，并可能要求进一步与计算机联网。因此，要求使用多种软件，并开发出通用的高水平语言，以满足多种硬件的要求。2000年，汽车计算机总的单台处理能力要达到现在典型计算机主机的水平。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件。软件总数的增加及其功能的提高，将使计算机能够完成越来越复杂的任务。
集成化技术 汽车电子技术的一个发展趋势是功能集成化，从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。如传感器系统的集成化可减少布线，简化控制系统，并可使传感器系统的体积减小60％至80％。
汽车车载电子网络 由于汽车电子技术功能的日益增大和系统的日益复杂化，汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行驶的经济性。温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此，以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及价廉是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各从处理机的数据，并生成车况信息显示出来。通信控制器保证数据的正常流动。
智能汽车及智能运输系统（ITS)的应用研究
几十年来，与汽车智能化相关的技术问题一直受到汽车制造商们的高度重视。从最初的“自动驾驶仪”的构想到现在的“智能运输系统(ITS)"的发展研究，这一切都依赖电子技术尤其是计算机技术的不断完善和进步。作为一个很庞大的系统工程，智能汽车和ITS仍需跨过许多技术性障碍。但可以肯定，这一切的实现一定不会是个遥远的梦想。其实，与这一工程相关的技术已部分融入汽车工业之中，如导航系统和防撞系统等。
纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就，几乎无一例外地是应用电子技术的结果，而且从20世纪80年代以来，汽车工业的长足进步，也是以电子技术(特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一个国家电子产业的水平及其在汽车工业领域的应用情况如何，就决定了它在未来的世界汽车行业竞争中能否掌握主动权。
环保性
全球汽车行业最主要的发展趋势就是倾向于发展高效燃料、低碳排放量的发动机。目前有许多选择方案。其一就是先进的柴油发动机和电子控制系统，在公路驾驶时，其燃料经济性比汽油发动机提高30%~40%。其二就是电动动力系统或混合动力汽车（HEVs）。混合动力汽车技术应用有许多结构，但都涉及一个小型电池组、一个电子控制器及一个可以使汽车发动机在停车时自动关闭并在发动机自动重启前对汽车进行再次电动加速的电动机。混合动力汽车系统可以提高汽车的燃油经济性达30%~40%，并降低碳排放达60%。纯电动汽车的研发工作仍在继续，而且范围已拓展至电动汽车或插入式混合动力汽车。这些汽车采用更大的电池组，可以在纯电动驱动的情况下，行驶更长的距离。最后，供应商和汽车制造商还正在开发汽缸压力传感和均质充量压燃燃烧（HCCI）等系统，以在经济性和汽油发动机排放方面取得更大的进展。所有这些动力系统的创新技术都将在未来的5~15年里为全世界的汽车增加大量电子内容。
安全性
汽车电子发展的第二大趋势是安全性。市场对于能够保证驾驶更加安全的技术和产品有着庞大的需求。我们已经在被动安全技术取得了重大的进展——即在汽车发生碰撞时为驾驶者和乘客提供保护的技术和产品，如碰撞传感器、气囊、安全带、随动转向结构、以及金属板冲撞区等产品和技术已经在汽车碰撞事故中挽救了许多人的生命，并减少了人员伤害。但是，最新的发展方向是主动安全性，通过采用雷达、光学和超声波传感器等技术，测量汽车与周围物体的距离和接近物体时的速度。该数据可用于提醒驾驶者控制汽车的驾驶速度，避免可能发生的碰撞事件。该信息还可用于控制制动器或转向系统，以自动避免碰撞。该碰撞避免系统可以降低全球事故率以及汽车事故的昂贵成本。
连通通讯
汽车电子发展的第三大趋势是汽车的通讯连通性。如今，全世界的消费者都可以在家中和办公室享受数字电子技术和无线基础设施所带来的方便，比如手机、硬盘驱动器上的数字压缩音乐和视频、数字电视播放、Wi-Fi、音频和电视卫星广播（XM/Sirius、DirecTV）以及GPS等。现在，消费者开始希望在其汽车和卡车里享有同样的技术和通讯便利，以使驾驶过程更加高效、方便、充满情趣。GPS导航、车载信息服务（嵌入式手机和其它双向无线链接所带来的自动电信）、卫星广播以及后座电视等产品和技术就是顺应这一趋势的最好例证。
汽油机技术与电子技术
电动气门与无凸轮发动机。发动机可变气门正时技术（Variable Valve Timing, VVT）是针对在常规车用发动机中,因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VVT技术在发动机运行工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速，大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。VVT技术由于自身的优点，日益受到人们重视，尤其是当今电子技术的飞速发展，促进了VVT技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同等重要的意义，它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。
汽车继电器
以汽车继电器为例，国内目前有生产厂家1 OO多家， 但大都分布在各大汽车生产集团的周边，实现就地配套生产，因此，现货市场需求量更多的只是满足汽车维修用到的少许部分，分羹到现货市场的只是其中很少一部分。
汽车继电器广泛用于控制汽车起动、预热、空调、灯光、雨刮、电喷、油泵、防盗、音响、导航、电动风扇、冷却风扇、电动门窗、安全气囊、防抱死制动、悬架控制以及汽车电子仪表和故障诊断等系统中，它是仅次于传感器在汽车上应用最多的汽车电子元器件之一。
总结
纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就，几乎无一例外地是应用电子技术的结果，而且从20世纪80年代以来，汽车工业的长足进步，也是以电子技术(特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一个国家电子产业的水平及其在汽车工业领域的应用情况如何，就决定了它在未来的世界汽车行业竞争中能否掌握主动权。
参考文献
[1] 作者：边明远 浙静 中国邮政报 2008-8-7
[2] 作者：王强 《盖世汽车》 2009-2-5
[3] 作者：艾国福 江铃全顺汽车厂 2008-12-19
[4] 作者：李林 郑望 《汽车运用》 2008年第05期
