汽車電子系統(tǒng)發(fā)展和實(shí)用化的三大技術(shù)
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在過去的數(shù)十年里，車用電子系統(tǒng)在數(shù)量和復(fù)雜程度上取得了極大的增長。由于大量使用了電子元件，如各類傳感器、微處理器、電動驅(qū)動器等，汽車成本已大大增加。而今，中高級汽車上的電子系統(tǒng)已經(jīng)占整車總制造成本的23%以上。一輛汽車上的電子產(chǎn)品所占的平均費(fèi)用由1977 年110 美元上升到2001 年的1800 美元。汽車專家們認(rèn)為，當(dāng)前汽車上的新技術(shù)有80%來源于電子系統(tǒng)的不斷更新和進(jìn)步。預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)，汽車電子及電子技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品在整車成本中所占的比例將從目前的20％上升到32％。汽車電子的增長率將從目前的10％上升到20％。
由于人們對汽車節(jié)能、安全、舒適、便捷和豪華的追求，對汽車的性能提出了更高的要求。使用傳統(tǒng)機(jī)械的辦法已不能使汽車的性能進(jìn)一步得到明顯的改善和提高。近年來，微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)步，將電子技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械相結(jié)合，使得汽車的環(huán)保、節(jié)能、安全、舒適、便捷和智能化等方面的問題均能得到很好的解決。
筆者認(rèn)為，目前可實(shí)用化和正在實(shí)用化的汽車電子技術(shù)主要集中在三個(gè)方面，即以下的三種技術(shù)：
（1）電控技術(shù)的發(fā)展和使用，即電控化或叫線控化（X-by-wire）技術(shù)；
（2）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特別是CAN 網(wǎng)的不斷使用和普及；
（3）即將采用的新的電壓系統(tǒng)42V（伏）整車電器系統(tǒng)。
這三種技術(shù)的發(fā)展，有的已經(jīng)開始實(shí)用，有的即將投入實(shí)用。為此，我國在引進(jìn)擁有這些新技術(shù)的新車型的同時(shí)，也需要對這些技術(shù)有必要的認(rèn)識和研究，這樣才有利于提高我們的汽車設(shè)計(jì)和制造水平，使得我國汽車生產(chǎn)企業(yè)能盡快的達(dá)到國際水平。
2 X-by-wire 技術(shù)
過去的汽車曾經(jīng)是機(jī)械和液壓系統(tǒng)的天下，隨著人們對汽車要求的不斷提高，特別是對排放和安全性的要求，如今的汽車已經(jīng)變成了一個(gè)高度的機(jī)電一體化的自動系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展這種趨勢越來越明顯。
人們現(xiàn)在常常提到一個(gè)名詞“X-by-wire”，“wire”是電線的意思，“by-wire”可理解為電控方式，而這里的“X”就像數(shù)學(xué)方程中的未知數(shù)，代表著汽車中傳統(tǒng)上由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)部件，大的如：發(fā)動機(jī)、懸架、轉(zhuǎn)向機(jī)等，小的如：油門、門鎖等。顯然，為了滿足人們對汽車更高的要求，這些由機(jī)械或液壓控制的部件正在逐漸的轉(zhuǎn)化為由機(jī)電液壓一體化控制，甚至轉(zhuǎn)換為純電子控制方式。
目前，用合理配置的電子部件取代機(jī)械部件的工作正在有條不紊的進(jìn)行中，系統(tǒng)的性能和水平也獲得了不斷提升。先進(jìn)的電子系統(tǒng)的費(fèi)用也在直線下降。底盤控制和靈敏傳感等復(fù)雜的高性能的電子部件已被應(yīng)用在高級汽車上，并逐漸的成為主流。圖1 表明自1920 年以來在制動穩(wěn)定性控制方面，電子控制化趨勢十分明顯。
事實(shí)上，到2010 年將有1/3 的新車擁有電子駕駛系統(tǒng)。正在開發(fā)的X-by-wire 駕駛系統(tǒng)將用角度感應(yīng)器和反饋電機(jī)取代轉(zhuǎn)向柱。一個(gè)串行網(wǎng)絡(luò)給安裝在車輪上的執(zhí)行電機(jī)提供控制鏈接。轉(zhuǎn)向柱的這一變化將在發(fā)生沖撞時(shí)改進(jìn)駕駛者的安全性。它將簡化左右手駕駛零件。
在此電子系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，增加一些先進(jìn)功能是很容易的。如：在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，駕駛員在高速時(shí)不能正確使用轉(zhuǎn)向盤（如：由于驚慌，過快的轉(zhuǎn)向），而電控方式可在適當(dāng)范圍內(nèi)驅(qū)動執(zhí)行電機(jī)跳過這一失控階段。
所有大型汽車制造商都在開發(fā)X-by-wire 系統(tǒng)雛形及其產(chǎn)品。如：TRW 電子輔助駕駛系統(tǒng)使得燃油經(jīng)濟(jì)性上升5%，Delphi 汽車宣稱在E-steer system 中也作了類似改進(jìn)。Bosch，Valeo 公司和其他一些設(shè)備制造商已開發(fā)或正在開發(fā)X-by-wire 技術(shù)和產(chǎn)品。
3 車載網(wǎng)絡(luò)
隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車上出現(xiàn)了許多的電控單元，如：發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)、BVA 電腦、智能顯示屏、ABS 等。這些帶微處理器的電子元件之間存在著大量的信息交換。以往，電線作為電器元件的標(biāo)準(zhǔn)連接方式。但是隨著電子產(chǎn)品的不斷增加，愈來愈多的連接線成為阻礙技術(shù)發(fā)展的壁壘。
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