汽车电子技术发展趋势课程小结及心得体会

  第一部分    汽车电子技术的发展趋势
      第二部分    汽车电子技术应用实例
    第三部分    课程小结及心得体会
汽车是现代社会中最重要的交通工具之一。汽车工业也是成为衡量一个国家工业化水平的主要标志。与传统汽车技术相比，现代汽车技术主要包括以计算机为核心的电子控制技术；以质轻、高强度为代表的新材料技术；应用现代设计理论和设计方法，以 CAD（计算机辅助设计）为核心的整车及零部件新设计；融合当代制造技术的汽车制造工艺；以减少石油燃料的消耗、降低大气环境污染为目的的新型能源动力汽车技术。目前，汽车电子技术已经成为衡量汽车技术发展水平的主要内容，未来汽车技术的发展和性能的改善，主要依靠汽车电子技术的发展。
一、汽车电子技术的应用现状
    目前，电子技术已经在汽车得到了广泛的应用，几乎涉及到了汽车的各个部分。汽车电子技术的主要内容如下：
1、动力传动系统的控制
主要包括发动机电子控制(包括汽油机和柴油机)、自动变速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及动力传动总成的综合电子控制等。控制系统主要由各种传感器、执行机构和电控单元(ECU)组成。其主要是保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，并简化驾驶员的有关操作，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。
2、底盘方面的控制
    包括制动防滑与动态车身控制系统(ABS/ASR、ESP/VDC)、牵引力控制系统、悬架及车高控制系统、轮胎监测系统(TPMS)、巡航控制系统(CCS)、转向控制系统(如 4WS)、驱动控制系统(如 4WD)等。其主要用于提高汽车的安全性、舒适性和动力性等。近些年来，这类控制系统开始在普通轿车上广泛采用。
3、车身方面的控制
    主要包括安全气囊(SRS)、自动座椅、自动空调控制、车内噪音控制、中央防盗门锁、视野照明控制、自动刮水器、自动门窗、自动防撞系统以及满足不同用电设备的电源管理系统。主要是用来增强汽车的安全性、舒适性和方便性。
4、安全方面和信息通信系统
    安全方面主要包括安全气囊、安全带控制和防撞系统控制；信息和通信系统主要包括数字化仪表、汽车定位导航系统以及移动电话。GPS 系统全称为“全球卫星定位系统”。GPS 机动车反劫防盗系统是一种具有网络报警功能的汽车防盗系统。在汽车上装配一台能发出信号的 GPS终端设备，一旦汽车被盗或出现异常，指挥中心可立即通过GPS 全球卫星定位系统，接收终端设备信号，确定汽车实时地理位置和多方面信息，配合各方面力量及网络优势追回汽车，同时能熄灭发动机，使汽车不能行驶。
二、汽车电子发展及展望
   近年来，汽车技术的发展日新月异，在未来的几年内世界汽车工业的技术进步将由量变达到质变。由美国、日本、欧洲为代表的汽车工业发达国家从上个世纪90年代中期就开始先后从节能、安全、环保等方面制定了汽车技术的发展规划，并组织科技攻关。
1、电动汽车将进入实用阶段
随着低价格、高能量和长寿命新型电池的研究发展，以及人们对环保的强烈呼声，电动汽车将越来越多地在各大城市取代石油能源汽车成为一种代步工具。
（1）纯蓄电池驱动的超微型汽车
这种汽车降低了汽车的动力性和续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高。较适合于市内或社区小范围内使用。由于多数采用了镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等高性能电池，车辆性能较有保证，已进人小批量试生严阶段。
（2）混合动力汽车 
由于受到蓄电池性能的严重制约。使纯蓄电池型电动汽车的产业化进程举步维艰，于是混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车将现有内燃机与一定的储能元器件通过先进控制系统相结合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，同时技术成熟、价格便宜。 
（3）燃料电池汽车成为竞争的焦点 
燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是行程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车，并且燃科电池所用的燃科（甲醇、汽油、柴油、天然气等）来源广泛，又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。
（4）驱动电机呈多样性发展
尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位，但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋，也是世界各国的必然选择。
2、汽车安全标准将会更加严格
汽车安全技术涉及的范围越来越广、越来越细,但任何单一技术都或多或少存在不尽人意之处,而且仅仅依靠某一项技术已很难使汽车整体安全性能得到很大提高。因此,如何提高汽车安全性,满足人们对汽车安全性能越来越高的需求,变得越来越急迫。驾驶汽车,确保行车安全。另外要不断完善各项单一技术本身还要搞好各项单一技术之间的协同这一点更重要它直接影响到第一项工作的最终成败即汽车安全技术应朝着和减少事故影响的目的。所以今后的汽车安全技术是越来越集成化、智能化、系统化的。
（1）集成化
    将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合,会得到更好的安全保护效果。在2000 年世界汽车年会上, 德尔福公司推出了“ 集成安全系统(ISS) ”。该系统涵盖了汽车上所有的主要子系统, 由50 种不同的技术组成,包括现有的、不久将推出的以及未来将要推出的先进技术,这些技术集成于一体,协同发挥作用,达到更好地预防交通事故发生操纵方面的不足,等到相关技术如智能汽车操纵性能设计和人机工程设计等技术进一步成熟后,就可进一步推动汽车安全智能化。有人预测,未来的汽车会成为各种尖端电子技术的载体,或者说21 世纪的汽车是移动的电脑平台,智能制动、智能减速和智能转向将是未来智能汽车的基本特征。
（2）智能化
  随着电子信息等技术的飞速发展,形形色色的智能技术在汽车上得到广泛应用,安全技术逐步走向智能化。GPS(全球定位系统) 技术、智能避撞系统、智能驾驶系统、智能轮胎、智能悬架、智能安全气囊等将在汽车上发挥越来越大的作用。随着传感器技术的发展和计算机运算速度的加快及相关技术的进步越来越多的新型智能化安全技术装置将出现在现代车辆上这些智能装置将具有一定的识别、判断能力在各种情况下都能自动协助或自行控制。
（3）系统化
   将汽车、道路、人作为一个系统来分析研究,让三者相互协调,达到各自性能的最佳匹配,才能实现驾驶员行为特征、车辆机械特性及道路设施和交通法规之间的最优协调,才能追求系统整体的最佳效益。
随着现代科学技术的发展，未来的汽车安全技术将向着微处理机、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统、光导纤维传导技术、声纳传感技术、纳米技术等更先进的技术领域发展。不仅能将过去在军事及航天领域的雷达、声纳( 超声波)、远红外线、卫星定位系统等先进技术和设备应用于汽车，而且能将声学、光学、电磁学、光电感应、指纹识别等领域的新技术运用到汽车上更能保证驾乘人员的安全。
3、汽车排放控制标准将会更加严格
国际上目前正在开展汽车排放技术法规全球一体化工作。针对目前国际上存在不同的重型车辆排放技术法规，排放的测量方法不尽相同，增加车辆和发动机制造商的生产成本的问题，起草制定全球统一汽车技术法规。重型发动机的车载诊断系统（OBD）电子监测发动机的各项参数，以确保发动机性能正常，并检测出故障，因此车载诊断系统（OBD）要与目前及今后出现的新的排放控制技术相匹配。该全球统一技术法规目前仍在专门成立的非正式工作小组内进行起草工作，重点是在原有的欧洲、美国、日本技术法规的基础上进行协调和统一。未来的全球统一汽车技术法规将针对世界不同区域的地理和气候环境特点，对在那些区域运行和使用车辆的发动机分别规定不同"板块条件"的组合，并相应地规定限值指标。
4、降低油耗
　　为了防止地球温室效应和有效利用石油资源，必须降低发动机燃油消耗，而要实现这一目的，只靠传统技术的延伸已经无能为力，必须引入新理论和开发新的技术。如低油耗和低公害的薄燃烧系统、可变排量、可变气门、高膨胀比等发动机技术。作为当代新技术的缸内直喷式汽油机已经投放市场，该汽油机不是利用气缸内空气流动和活塞顶凹坑来扩散油雾，而是把油雾集中在火花塞，在宽广的转速范围内，实现空燃比大于40的超薄层状燃烧。此外，在要求高输出功率的全负荷区域内，通过在进气过程中喷入燃油，以促进燃油与空气的混合；并利用燃油的汽化冷却空气，改善体积效率；通过高压缩比实现高效率的燃烧。此外还有柴油机，代用燃料汽车（以天然气、甲醇、乙醇、甲醚、氢气作燃料的发动机）。总之，为降低燃料消耗费用，汽油车将趋于采用直喷式汽油机，而燃料消耗费用低的柴油车由于采用电子高压喷射、高效废气再特环和后处理技术而实现高性能、低排放污染，今后将仍然是汽车发动机的主流；由于燃油短缺和环境保护的需要，各种代用燃料汽车将越来越受到人们的关注。
5、汽车材料的再循环利用
　　现在，报废汽车车体质量75％的材料已经被再循环利用，剩余的塑料、橡胶、玻璃、纤维等碎末，主要以填埋方式处理，为了进一步提高再循环利用率，必须在设计阶段就研究探讨简化零件材料构成，尽可能使用同类型的材料，并考虑零件拆卸解体方便；塑料零件要避免使用难于再循环利用的热硬化性材料，而扩大使用热塑性好的塑料，并在材料上刻印标记，以利于材料的识别。必须研究碎末材料的有效利用、减少体积和稳定性能的方法，以及铅幅射零件的替代，进而研究焚烧热能和焚烧过程中的金属回收技术，形成材料的再循环利用系统。
       
      第二部分    汽车电子技术应用实例
                                      -------汽车电子安全气囊
当汽车发生碰撞事故时，汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞，一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降，一般降到速度为零的时间在150ms左右。由于惯性的作用，当汽车急剧速时，乘员要保持原来的速度向前运动，于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞，从而造成了乘员的伤亡，乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞。汽车安全气囊的基本思想是：在发生一次碰撞后，二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓二次碰撞，从而达到保护乘员的目的。由于乘员和气袋相碰时，会由于振荡造成乘员伤害，所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔，这样，当乘员和气囊相碰时，由于圆孔的放气而减轻了振荡，同时由于放气过程是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于对乘员的保护。
安全气囊防护系统一般由传感器，控制器（ECU）、气体发生器、气囊等组成通常气体发生器和气囊做在一起构成气囊模块，如图12-6所示。碰撞传感器是安全气囊中用来检测碰撞强度的传感器。其安装位置依厂家设计而定，一般安装在汽车前方左右前方左右两侧，以分别检测前方左右两侧纵向30°范围内的撞击。碰撞传感器种类很多，有偏心锤式、应变片式、永磁式等。中央传感器装在中央控制器内，用来感测发生高速碰撞的信息，并将其输送到CPU，引爆气囊电雷管，使气囊张开。同时前方传感器也引爆了预紧器的电雷管，即安全带预紧器和气囊同时起作用。有的前方传感器有两对动、静触头，在低速碰撞时第1对触头闭合引爆安全预紧器，在设置的传感器冗余。安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起气囊的误动作。它们装在中央控制器内，是一个水银常开开关，当发生碰撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通电雷管电路。气囊电源由从点火开关接出的汽车蓄电池（或交流发电机）主电源、稳压器、电源监控器、备用电源等组成。平时由主电源供电，并对备用电源充电。由于主电源波动较大，一般都设有稳压器，以便获得稳定的电压。在主电源损坏时，电源监控器就马上切断主电源，启动备用电源。同时，电源监控器的储能电容器也是备用电源的一部分。
安全气囊的控制研究主要包括两个方面，一是研究点火控制，另一个是研究安全气囊的体积、体积、形状、放气特性等。研究第一个问题的目的是为了使安全气囊能够准确地点火，防止误点或（不该点火而点或）、漏点火（应该点火而没有点火）和迟点火（点火时间台湾）；研究第二个问题的目的是为了尽可能有效地保护乘员。电子式安全气囊的全部动作完全是由CPU的程序控制，按照人们事先设计的工作内容与步骤，按部就班地逐条执行的。汽车的点火开关闭合后，气囊就开始工作。首先把CPU等电子电路复位，紧接着是自检工作，专门由自荐子程序对歌传感器、引爆器、RAM、ROM、电源等部件逐个进行检查。
如果有故障，先执行总的故障显示灯显示子程序，使故障灯发出闪烁亮灯信号，驾驶员迅速把故障码读取开关合上（或用线接好），读取故障码，查处气囊故障的部位。如果自检气囊误故障，启动传感器采集子程序，对所有的传感器进行巡回检测。如没有碰撞，程序又返回到自检子程序。如果一直没有碰撞则程序就这样循环下去。如果有碰撞，经CPU的判断，如碰撞速度小于30km/h时，CPU发出引爆双安全带预紧器的指令，点燃双安全带预紧器，拉紧安全带，保护乘员，并且发出光、电报警指令。如果碰撞速度大于30km/h,则CPU 向所有的引爆器发出引爆指令，使两个安全带拉紧，两个气囊张开，同时发出光，电报警指令。如果在较大速度碰撞后，主电源断线，则电源控制器自动启动备用电源，支持整个系统工作，并使报警工作至备用电源耗尽。
汽车设计的发展必然随着汽车技术的进步而日新月异，众多设计师的艺术风格也会更广泛更强烈地体现在汽车设计之中，而给予人们更加广泛的选择。高科技下，个性鲜明、更加人性化的汽车将是21世纪汽车产业发展的必然，因为它符合人类对文化、个性的追求和需要。因此，加大对概念汽车的设计的重视和投入，将对我国汽车产业的发展起到极大的推进作用。
 
 
 
         
       
         第三部分    课程小结及心得体会
通过半学期的学习汽车电子技术这门课程及老师的认真讲解，我学习到了很多知识，真的受益匪浅。
汽车电子技术包含的内容很广泛，我们主要着重学习了发动机电子控制系统，车在网络系统，发动机的换气过程，汽车嵌入式系统基础、开发方法及开发流程。通过这么课程的学习，我知道了汽车电子控制技术是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。近年来，伴随着电子工业的发展，电子技术在汽车上的应用越来越多，车用电子装置的新产品不断涌现，特别是大规模集成电路及微型处理机的应用，大大推动了汽车工业的发展，同时亦给汽车的控制装置带来了巨大的变革。
总之，以后我会更深入的去学习这方面的知识，理论结合实际，争取取得一定的成果。