自1866年卡爾·奔馳發(fā)明汽車以來(lái),人類社會(huì)飛快發(fā)展130多年。汽車的傳統(tǒng)機(jī)械式零組件已無(wú)法適應(yīng)政府法規(guī)的各項(xiàng)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),汽車業(yè)者趨向采用電子技術(shù)提高汽車的各項(xiàng)性能以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)與消費(fèi)者的需求。汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命,汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志,是用來(lái)開發(fā)新車型,改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。
盡管汽車電子經(jīng)歷過(guò)以分立電子元器件/組件加微處理器(Microprocessor)構(gòu)筑各自獨(dú)立的、專用的、半自動(dòng)和自動(dòng)的操控系統(tǒng)時(shí)代;但現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了采用各種高速網(wǎng)絡(luò)/總線技術(shù),統(tǒng)一交換汽車中各種電子裝置/系統(tǒng)間的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)綜合、智能調(diào)控的新階段。新型汽車電子系統(tǒng)由各個(gè)電子控制單元(ECU)組成,既可獨(dú)立操控,又能進(jìn)行交互以協(xié)調(diào)到整體運(yùn)行最佳狀態(tài)之智能一體化。汽車電子控制技術(shù)的采用隨之帶動(dòng)其所需車用微控制器(MCU)、車用傳感器與光纖電纜等電子零件的大量需求,因而汽車電子市場(chǎng)可說(shuō)是方興未艾。
廣義上,汽車電子可以按照對(duì)汽車行駛性能作用的影響劃分,把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用,即所謂“機(jī)電一體化”之汽車電子裝置。汽車電子控制裝置包括汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤電子控制系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)。另一類是車載汽車電子裝置,它和汽車本身的性能并無(wú)直接關(guān)系,包括汽車信息系統(tǒng)、導(dǎo)航/巡航系統(tǒng)、汽車娛樂(lè)系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),只有那些與控制性能有關(guān)的產(chǎn)品才被稱為真正的汽車電子,所以下面只介紹汽車電子控制相關(guān)的電子裝置。
1. 汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)
汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)目的通過(guò)電子技術(shù)改善引擎性能、提高汽車動(dòng)力效能。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括電子控制噴油裝置、電子點(diǎn)火裝置(ESA)、電控自動(dòng)變速器(ECAT)等。其中:
· 汽車的汽缸體、曲柄和活塞的基本功能沒(méi)有變化,而燃油和點(diǎn)火系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了電控。其結(jié)果是極大地改進(jìn)了車輛的排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和耐用性。
· 變速控制系統(tǒng)的根本任務(wù)是適時(shí)地協(xié)調(diào)引擎與傳動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況,充分地發(fā)揮動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的潛力,使其達(dá)到最佳的匹配。
· 而采用電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)控制變速系統(tǒng),已經(jīng)成為當(dāng)前汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速功能的主要方法。
2. 底盤/懸掛系統(tǒng)
底盤/懸掛系統(tǒng)是目前汽車電子應(yīng)用最多的部分。它包括防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)(ACC)、電子控制懸掛系統(tǒng)(ECS)、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)、胎壓檢測(cè)系統(tǒng)(TPMS)等。其中:
· ABS是電子控制技術(shù)在汽車上最有突出成就的一項(xiàng)應(yīng)用,可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離,有效地提高了行車的安全性。它可以通過(guò)車速傳感器感知制動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小,避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)也叫做牽引力控制系統(tǒng)(TCS/TRC),是ABS的完善和補(bǔ)充,它可以防止起動(dòng)和加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪打滑,既有助于提高汽車加速時(shí)的牽引性能,又能改善其操作穩(wěn)定性。
· 巡航控制(Cruise Control)是讓駕駛員無(wú)需操作油門踏板就能保證汽車以某一固定的預(yù)選車速行駛的控制系統(tǒng)。ACC是巡航控制技術(shù)的延伸,ACC要求駕駛員設(shè)定所期望的巡航速度并針對(duì)不同的實(shí)時(shí)車間距離設(shè)定跟隨距離。如果在設(shè)定的跟隨距離內(nèi)沒(méi)有車輛,該系統(tǒng)會(huì)控制節(jié)流閥使汽車以一個(gè)恒定的速度行駛,從而給駕駛帶來(lái)了很大的方便,同時(shí)也可以得到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
· ECS的基本目的是通過(guò)控制調(diào)節(jié)懸掛的剛度和減振器阻尼,突破被動(dòng)懸掛的局限區(qū)域;使汽車的懸架特性與行駛的道路狀況相適應(yīng),保證平順性和操縱穩(wěn)定性兩個(gè)相互排斥的性能要求都能得到滿足。目前,采用電子控制的懸掛主要有主動(dòng)和半主動(dòng)懸掛兩種,電子控制的半主動(dòng)懸掛已經(jīng)達(dá)到了商品化的程度,而主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的價(jià)格較高。
· EPS由轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向)傳感器、ECU、電動(dòng)機(jī)、減速器、機(jī)械轉(zhuǎn)向器、以及蓄電池電源構(gòu)成,以協(xié)助駕駛員作汽車方向調(diào)整,為駕駛員減輕打方向盤時(shí)的用力強(qiáng)度。
· 通過(guò)在每一個(gè)輪胎安裝高靈敏度的傳感器,TPMS系統(tǒng)在行車狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)視輪胎的各種數(shù)據(jù),通過(guò)無(wú)線方式發(fā)射到接收器,并在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù),并對(duì)輪胎漏氣、溫度升高等情況向駕駛員進(jìn)行報(bào)警。
3. 車身電子控制系統(tǒng)
車身電子控制系統(tǒng)包括有電子控制安全氣囊、防撞警告系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、電子儀表、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)座椅、電動(dòng)車窗、中控鎖、車門控制裝置等等。目前汽車電子技術(shù)向集中綜合控制的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,即將引擎管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將ABS、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和ASR綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制;通過(guò)中央底盤控制器,將制動(dòng)、懸掛、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過(guò)總線進(jìn)行連接。控制器通過(guò)復(fù)雜的控制運(yùn)算,對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào),將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。