近年汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　汽車(chē)電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容：硬件包括微機(jī)及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等；軟件主要是以匯編語(yǔ)言及其他高級(jí)語(yǔ)言編制的各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算判斷、報(bào)警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控、自診斷系統(tǒng)等程序。

　　微機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)指揮其他設(shè)備工作。目前汽車(chē)上用的微機(jī)以通用單片機(jī)和高抗干擾及耐振的汽車(chē)專(zhuān)用微機(jī)為主，其速度和精度要求不像計(jì)算用微機(jī)高，但抗干擾性能要強(qiáng)，能適應(yīng)汽車(chē)振動(dòng)大等惡劣的工作環(huán)境。有的由單機(jī)控制（即一個(gè)微機(jī)控制一個(gè)項(xiàng)目，如控制點(diǎn)火）向集中控制發(fā)展，而汽車(chē)集中控制也由原來(lái)的多個(gè)計(jì)算機(jī)通信向網(wǎng)絡(luò)化管理過(guò)渡。

　　目前，汽車(chē)電子技術(shù)已經(jīng)滲透到汽車(chē)的各主要系統(tǒng)中，人們常說(shuō)的智能技術(shù)就是汽車(chē)電子技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)分項(xiàng)。下面就近年汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)作一簡(jiǎn)要描述。

　　1、電子控制技術(shù)

　　電子控制技術(shù)是“汽車(chē)電子技術(shù)”中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。利用自動(dòng)控制理論而建立的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)，在汽車(chē)優(yōu)化控制中都有采用。建立這些控制系統(tǒng)時(shí)，首先對(duì)汽車(chē)某個(gè)系統(tǒng)，如點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，然后采用相應(yīng)的控制方法進(jìn)行優(yōu)化控制。但是發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，影響點(diǎn)火的因素較多，理論推導(dǎo)優(yōu)化點(diǎn)火狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型比較困難。因此，一般采用實(shí)驗(yàn)方法找出各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角，然后存入微機(jī)內(nèi)存。在實(shí)行控制過(guò)程中，微機(jī)不斷檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，用查表的方法，查出該工況下的最佳點(diǎn)火提前角，進(jìn)行修正后再通過(guò)微機(jī)接口、放大電路去控制點(diǎn)火，這是目前國(guó)外應(yīng)用較多的優(yōu)化控制方法。

　　此外，目前應(yīng)用較成熟的另一種方法為自適應(yīng)在線搜索法：其包括頂點(diǎn)保持法和登山法2種。該方法并不需要知道模型的原型，而是由微機(jī)在汽車(chē)運(yùn)行中自行搜索最優(yōu)工況，使控制接近或達(dá)到最優(yōu)化。

　　模糊控制是近年來(lái)出現(xiàn)的新的控制理論，在汽車(chē)中也有所應(yīng)用。模糊控制系統(tǒng)也是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是以模糊數(shù)、模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示和模糊邏輯推理為理論基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。模糊邏輯從含義上比其他傳統(tǒng)邏輯更接近人類(lèi)的思想和自然語(yǔ)言。

　　2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　2.1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)內(nèi)部的應(yīng)用

　　相對(duì)高檔的汽車(chē)上一般都裝有幾十個(gè)微機(jī)控制器、上百個(gè)傳感器。這就給汽車(chē)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了條件，而且解決了汽車(chē)一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車(chē)上的一個(gè)部件如點(diǎn)火或噴油，用一個(gè)微控器進(jìn)行控制，這是微機(jī)在汽車(chē)上應(yīng)用的起始。后來(lái)發(fā)展到汽車(chē)集中控制系統(tǒng)，包括完全集中控制系統(tǒng)，如美國(guó)的通用汽車(chē)公司采用一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)分別控制汽車(chē)防滑制動(dòng)、牽引力控制、優(yōu)化點(diǎn)火、超速報(bào)警、自動(dòng)門(mén)鎖和防盜等；分級(jí)控制系統(tǒng)，如日產(chǎn)公司的分級(jí)控制系統(tǒng)，用1臺(tái)中央控制計(jì)算器分別指揮4臺(tái)微機(jī)，分別控制防滑制動(dòng)、優(yōu)化點(diǎn)火、燃油噴射、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；分布集中控制系統(tǒng)，他是根據(jù)汽車(chē)的各大部分而進(jìn)行分塊集中控制，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、信息、顯示和報(bào)警等幾大件控制系統(tǒng)，如日本五十鈴生產(chǎn)的汽車(chē)I-TEC系統(tǒng)，其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環(huán)進(jìn)行集中控制。上述各種類(lèi)型的控制都有優(yōu)缺點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)上應(yīng)用后，就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)。例如集中控制和分散控制的最大問(wèn)題是可靠性問(wèn)題，如完全集中控制，一旦微機(jī)出現(xiàn)故障全車(chē)癱瘓。采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，不但共用所有傳感器，還可以共用其他設(shè)備，如進(jìn)行了環(huán)形網(wǎng)控制，幾十個(gè)微機(jī)，就是個(gè)別出現(xiàn)問(wèn)題，整車(chē)還可以正常運(yùn)行。所以網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)應(yīng)用中不但增加了許多功能，而且還大大增加了可靠性。

　　為適應(yīng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制的需要，更好地在各控制系統(tǒng)之間完成交流信息、協(xié)調(diào)控制、共享資源及標(biāo)準(zhǔn)化與通用化，世界各國(guó)都在積極合作，進(jìn)行汽車(chē)局域網(wǎng)的研究與開(kāi)發(fā)。國(guó)外在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及符合網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的微處理器、通信協(xié)議等方面都已經(jīng)有了成果。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)方面有Bosch公司制定的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）協(xié)議和Intel推出的SAEJ18065網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議的微處理器產(chǎn)品。同時(shí)，為整合各種標(biāo)準(zhǔn)，一份有關(guān)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織起草。

　　2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)外部的應(yīng)用

　　汽車(chē)上網(wǎng)系統(tǒng)（又稱車(chē)聯(lián)網(wǎng)），是一種無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)它，人們?cè)隈{駛汽車(chē)時(shí)就可以像在家一樣進(jìn)行上網(wǎng)、發(fā)E-mail等所有網(wǎng)上操作。目前不少公司在進(jìn)行這方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作開(kāi)發(fā)車(chē)用無(wú)線Internet技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將使駕駛員和乘客能夠在車(chē)上發(fā)送電子郵件以及從事網(wǎng)上各種活動(dòng)，如電子商務(wù)和網(wǎng)上購(gòu)物、查看股市行情和天氣預(yù)報(bào)等。另外Microsoft公司新推出了專(zhuān)門(mén)為“車(chē)上網(wǎng)”設(shè)計(jì)的AutoPC軟件，采用WindowsCE操作系統(tǒng)，其具有交互式語(yǔ)言識(shí)別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車(chē)行車(chē)安全，因?yàn)槠淇梢宰屍?chē)駕駛員在手不離方向盤(pán)、眼不離行駛前方的情況下，與PC機(jī)系統(tǒng)交換各種信息，例如行車(chē)前方的交通狀況有無(wú)塞車(chē)，最短時(shí)間導(dǎo)航等；也可以通過(guò)其在車(chē)上收發(fā)E-mail、打網(wǎng)絡(luò)電話和其他上網(wǎng)活動(dòng)。通用公司不但開(kāi)發(fā)了“車(chē)上網(wǎng)”系統(tǒng)，而且還裝有車(chē)載自動(dòng)化辦公系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)采用了超高速光纖串行數(shù)據(jù)通道（MML），因此具有多路的數(shù)字式影音能力，可以有效地調(diào)控多信道大容量的輸入、輸出信號(hào)，例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)都可以和該系統(tǒng)交換信息。

　　3、傳感器

　　車(chē)用傳感器是促進(jìn)汽車(chē)高檔化、電子化、自動(dòng)化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國(guó)對(duì)車(chē)用傳感器的研究開(kāi)發(fā)、提高性價(jià)比都非常重視。“沒(méi)有傳感器技術(shù)就沒(méi)有現(xiàn)代汽車(chē)”的觀點(diǎn)現(xiàn)在已被全世界所公認(rèn)。汽車(chē)電子化越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器依賴性就越大，所以，國(guó)內(nèi)外都將車(chē)用傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)。

　　汽車(chē)現(xiàn)代傳感器總的發(fā)展趨勢(shì)是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技術(shù)的發(fā)展方向是：（1）開(kāi)展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、采用新原理、開(kāi)發(fā)新材料和采用新工藝；（2）擴(kuò)大傳感器的功能與應(yīng)用范圍。

　　3.1發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象

　　利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)等是各種傳感器的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

　　3.2開(kāi)發(fā)新材料

　　功能材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的另一個(gè)重要基礎(chǔ)。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，在制造各種材料時(shí)，人們可以任意控制它的成份，從而可以設(shè)計(jì)與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導(dǎo)體氧化物的成份，可以制造出各種氣體傳感器；光導(dǎo)纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)；有機(jī)材料作為功能材料，正引起國(guó)內(nèi)外汽車(chē)電子化專(zhuān)家的極大關(guān)注。

　　3.3采用新工藝

　　傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關(guān)。隨著半導(dǎo)體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件，許多現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)也引入汽車(chē)傳感器制造技術(shù)，例如集成技術(shù)，微細(xì)加工技術(shù)，離子注入技術(shù)，薄膜技術(shù)等，能制作出性能穩(wěn)定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來(lái)從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，這些特點(diǎn)使得他們非常適合于汽車(chē)方面的應(yīng)用。

　　上世紀(jì)80年代初，微型壓阻式多路絕對(duì)壓力傳感器開(kāi)始大批量生產(chǎn)，取代了早期采用LVDT技術(shù)的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開(kāi)始用于汽車(chē)安全氣囊，它們是到目前為止大量生產(chǎn)的、并在汽車(chē)中得到廣泛應(yīng)用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)必將不限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊，在未來(lái)5～7年內(nèi)包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車(chē)輛動(dòng)力的控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車(chē)輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。

　　3.4研究多功能集成傳感器

　　研究多功能集成傳感器是傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向，即在一個(gè)芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個(gè)敏感組件。例如日本研制出復(fù)合壓阻傳感器，一個(gè)芯片可同時(shí)檢測(cè)汽車(chē)壓力與溫度。

　　3.5研究智能式傳感器

　　智能傳感器是一種帶微型計(jì)算機(jī)兼有檢測(cè)、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，他具有很多特點(diǎn)。例如，他可以確定傳感器工作狀態(tài)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差；用軟件解決硬件難以解決的問(wèn)題；完成資料計(jì)算與處理工作等等。世界各國(guó)都在車(chē)用傳感器硬件的基礎(chǔ)上，努力用軟件來(lái)解決汽車(chē)電氣干擾大、環(huán)境差（溫度高、溫度梯度大、污染厲害等）等問(wèn)題造成的對(duì)汽車(chē)參數(shù)測(cè)量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號(hào)大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能。不少汽車(chē)大公司在該方面進(jìn)行研制與開(kāi)發(fā)，并取得了成就和應(yīng)用。