新興的汽車電子新技術(shù)
互聯(lián)網(wǎng) xjm82395219邢 汽車構(gòu)造維修 2008-08-19
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汽車的電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志，隨著消費(fèi)者對(duì)汽車功能和性能要求的日益提高，汽車正在逐漸由機(jī)械系統(tǒng)向電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，目前全球汽車電子產(chǎn)業(yè)面臨著高速增長(zhǎng)的機(jī)遇。 在國外，電子系統(tǒng)已占到一輛普通轎車總成本的30%，在高級(jí)轎車上比例更高，在國內(nèi)，中高級(jí)轎車電子裝置的配置已經(jīng)接近或達(dá)到了國外汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家水平。但我國汽車電子業(yè)總體上還與國外有很大差距，需要加大研究投入的力度。 汽車電子技術(shù)經(jīng)過兩個(gè)階段的發(fā)展，現(xiàn)正處在第三個(gè)階段。第一階段的汽車電子設(shè)備主要采用分立電子元件組成電子控制器，并開始由分立電子元件產(chǎn)品向集成電路產(chǎn)品過渡；第二階段則主要采用集成電路和8位微處理器開發(fā)汽車專用的獨(dú)立控制系統(tǒng)；第三階段開始于20世紀(jì)90年代，汽車電子設(shè)備廣泛采用1 6位或3 2位微處理器進(jìn)行控制，控制技術(shù)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。在該階段出現(xiàn)了很多新的技術(shù)研究領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)，本文就其中幾個(gè)典型的方面進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 一、線控技術(shù)(control by—wire) 汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動(dòng)化方向發(fā)展，在未來的5—10年里，傳統(tǒng)的汽車機(jī)械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯(cuò)通信總線與高性能C P U相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達(dá)和電控信號(hào)來實(shí)現(xiàn)線控駕駛(steer by—wire)、線控制動(dòng)(brake by—wire)、線控油門(throttle by—wire)和線控懸架(suspension by—wire)等，采用這些線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機(jī)械控制。 在新一代雅閣V6轎車上采用的DBW就是新技術(shù)之一。DBW是線控油門的英文縮寫，也可稱之為電控油門，即發(fā)動(dòng)機(jī)的油門是通過電子控制的。傳統(tǒng)的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板，由油門拉索直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門的開合程度，從而決定加速或減速，駕駛員的動(dòng)作與油門動(dòng)作之間是通過拉索的機(jī)械作用聯(lián)系的。而DBW將這種機(jī)械聯(lián)系改為電子聯(lián)系。駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉索。但拉索并不是直接連接到油門，而是連著一個(gè)油門踏板位置傳感器，傳感器將拉索的位置變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至汽車的大腦ECU(電子控制器)，ECU將收集到的相關(guān)傳感器信號(hào)經(jīng)過處理后發(fā)送命令至油門作動(dòng)器控制模塊，油門作動(dòng)器控制模塊再發(fā)送信號(hào)給油門作動(dòng)器，從而控制油門的開合程度。也就是說駕駛員的動(dòng)作與油門的動(dòng)作之間是通過電子元件的電信號(hào)聯(lián)系的。雖然從構(gòu)造上來看，DBW比傳統(tǒng)油門控制方式復(fù)雜，但油門的控制卻比傳統(tǒng)方式精確，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠根據(jù)汽車的各種行駛信息，精確調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的燃油空氣混合氣，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況，從而大大提高了汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 使用線控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如使用線控制動(dòng)無需制動(dòng)液，保護(hù)生態(tài)，減少維護(hù)；質(zhì)量輕；性能高(制動(dòng)響應(yīng)快)；制動(dòng)磨損最小(向輪胎施力更均勻)；安裝測(cè)試更簡(jiǎn)單快捷(模塊結(jié)構(gòu))；更穩(wěn)固的電子接口；隔板間無機(jī)械聯(lián)系；簡(jiǎn)單布置就能增加電子控制功能；踏板特性一致；比液壓系統(tǒng)的元件更少等。 二、CAN網(wǎng)絡(luò) 由于至今仍沒有一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)可以滿足未來汽車的所有成本和性能要求，因此，汽車OEM制造商仍將采用多種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(包括CAN、LIN和MOST、1394等)。 隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來越多，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價(jià)性是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能，同時(shí)在其它處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。 汽車總線傳輸是通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來，從而構(gòu)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)有： l）減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。 2）采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。 3）改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。 CAN總線是德國博世公司在20世紀(jì)80年代初開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、非破壞性總線仲裁技術(shù)以及靈活的通訊方式使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對(duì)總線的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。 CAN遵循ISO／OSI的標(biāo)準(zhǔn)模型，但只規(guī)定了7層協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層，而應(yīng)用層則留給用戶自己定義。到目前為止，在CAN的基礎(chǔ)上定義的高層協(xié)議有很多，影響較大的有：CAN Kingdom／J1939／0SEK／DeviceNet(AB)／SDS(Honeywell)／CAL／CANOPen(CiA)，其中J1939和OSEK在汽車上應(yīng)用廣泛。 目前，國外的汽車總線技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并已在汽車上推廣應(yīng)用。國內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的奧迪A 6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、寶來、波羅、菲亞特的派立奧、西耶那、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術(shù)。此外，部分高檔客車、工程機(jī)械也都開始應(yīng)用總線技術(shù)。預(yù)計(jì)到2005年CAN將會(huì)占據(jù)整個(gè)汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議市場(chǎng)的63％。在歐洲，基于CAN的網(wǎng)絡(luò)已占有了大約88%的市場(chǎng)。 目前使用CAN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車大多具有兩條或兩條以上總線，一條是動(dòng)力CAN總線，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器三個(gè)節(jié)點(diǎn)，通信速率一般為500kbps；另一條是舒適CAN總線，主要包括中央控制器和四個(gè)門模塊，通信速率一般為62.55kbps或100kbps。 三、電子巡航控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CCS) 它是汽車在行駛中為了達(dá)到所希望的速度，駕駛員不必踩踏油門調(diào)整車速，只需通過操縱調(diào)整開關(guān)，汽車就能以設(shè)定的車速進(jìn)行定速行駛的裝置。這個(gè)裝置的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，能夠減輕駕駛員的疲勞；且對(duì)緊急情況動(dòng)作解除的可靠性與對(duì)排除裝置故障等安全性方面作了充分的考慮。 四、乘員感知系統(tǒng)OPDS 本田第7代雅閣V6轎車裝備了前排側(cè)氣囊，因此在前排乘客座相應(yīng)地配備了乘員感知系統(tǒng)。乘員感知系統(tǒng)的作用是，當(dāng)前排座椅上坐著小孩或者小孩側(cè)著頭打瞌睡時(shí)，乘客座椅側(cè)氣囊將自動(dòng)關(guān)閉，從而減小側(cè)撞事故發(fā)生時(shí)安全氣囊對(duì)兒童的傷害。那么安全氣囊是怎么知道這一切的呢?原來在看似跟普通座椅一樣的乘客座椅內(nèi)暗藏了7個(gè)傳感器，座椅靠背內(nèi)的6個(gè)傳感器負(fù)責(zé)觀察乘員的坐姿高度，來判斷坐著的是兒童還是大人，或者飲料瓶等其它東西；靠背側(cè)邊的一個(gè)傳感器則專門檢查兒童是不是側(cè)著頭打瞌睡，判斷兒童的頭部是不是處于側(cè)氣囊展開的范圍內(nèi)。OPDS傳感器是根據(jù)乘員的導(dǎo)電體量來做出這些判斷的，座椅在出廠之前已經(jīng)設(shè)定了一個(gè)座椅自身的導(dǎo)電體量，座椅安裝到車上并坐了人后，OPDS系統(tǒng)檢測(cè)出一個(gè)總體的導(dǎo)電體量，總導(dǎo)電體量減去座椅的導(dǎo)電體量就是乘員的導(dǎo)電體量，如果乘員導(dǎo)電體量低于系統(tǒng)初始設(shè)定的判斷臨界值，則OPDS系統(tǒng)認(rèn)為坐著的是兒童或兒童的頭部處于側(cè)氣囊引爆的范圍中，從而自動(dòng)關(guān)閉安全氣囊，同時(shí)儀表板上的“SIDE AIRBAG OFF’’黃色指示燈亮起，告訴駕駛員側(cè)安全氣囊已經(jīng)關(guān)閉。有了OPDS這樣一個(gè)關(guān)懷備至的“看護(hù)人”，兒童就可以在旅途中盡情地享受自己的夢(mèng)鄉(xiāng)了。 五、進(jìn)氣系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)式V8發(fā)動(dòng)機(jī) 寶馬新一代豪華轎車745i和735i所用的發(fā)動(dòng)機(jī)是新式的進(jìn)氣系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)式V8發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的3個(gè)主要參數(shù)(排氣閥開啟時(shí)間、進(jìn)氣閥升程和進(jìn)氣道長(zhǎng)度)都可隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)。其中，進(jìn)氣道長(zhǎng)度可調(diào)技術(shù)為世界首創(chuàng)。西門子公司為該發(fā)動(dòng)機(jī)配套提供了伺服閥、中間偏心軸的位置傳感器以及與發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)連接的閥門升程控制器。 六、電子液壓制動(dòng)系統(tǒng) 新款奔馳SL轎車特有的動(dòng)態(tài)操縱控制系統(tǒng)，包括一個(gè)電子液壓制動(dòng)系(EHB)，稱之為感應(yīng)控制系統(tǒng)(SBC)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過傳感器建立了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、制動(dòng)壓力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和危險(xiǎn)工況的預(yù)警。SBC增加了制動(dòng)管路的壓力控制和制動(dòng)準(zhǔn)備功能，一旦踩下制動(dòng)踏板，汽車即以最大的壓力、最快的響應(yīng)實(shí)施制動(dòng)，前后左右制動(dòng)壓力比和制動(dòng)壓力會(huì)隨路況及各車輪輪速的不同而變化，從而提高彎道制動(dòng)時(shí)的安全性。其優(yōu)點(diǎn)在于提高了制動(dòng)的舒適性并能提前做出響應(yīng)，而不是像傳統(tǒng)的ABS在制動(dòng)后通過信號(hào)反饋進(jìn)行控制；此外，可以實(shí)現(xiàn)完全的干式制動(dòng)，在潮濕的氣候或路面條件下，制動(dòng)盤表面也不會(huì)形成水膜，保證了汽車快速響應(yīng)。 七、可移動(dòng)式轎車頂蓬 為了能在轎車的行李箱里放置大件物品，一般都采用敞篷或軟帳篷，其缺點(diǎn)是顯而易見的。奔馳公司在其SL轎車上應(yīng)用了一種可以移動(dòng)的頂篷，頂篷通過可移動(dòng)和翻轉(zhuǎn)的鉸鏈機(jī)構(gòu)與車身的骨架相連，后風(fēng)窗擋風(fēng)玻璃也可以旋轉(zhuǎn)，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的7個(gè)執(zhí)行器執(zhí)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)。該頂篷目前還用于新款奔馳CLK的敞篷跑車上。 八、座椅調(diào)節(jié)記憶與后視鏡調(diào)節(jié)記憶 每個(gè)人的高度不同，坐姿也不同，故都有一個(gè)最佳的座椅位置高度與角度以及相應(yīng)的后視鏡位置。每次調(diào)節(jié)座椅的高度、前后位置、靠背的傾角及左、右后視鏡的角度很費(fèi)時(shí)。每換一個(gè)駕駛員就重調(diào)一遍，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)事。故出現(xiàn)了可將調(diào)整好的一套位置儲(chǔ)存起來的記憶系統(tǒng)。不同的人有不同的代號(hào)，換駕駛員后只要按其代號(hào)，即可調(diào)到該駕駛員最適合的狀態(tài)，還可儲(chǔ)存到電子門鎖的智能卡上。這些裝置目前還只提供在較豪華的車上。 |
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