汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

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1、汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)巨永鋒(長(zhǎng)安大學(xué)信息工程學(xué)院 陜西西安 710064)  摘 要:本文就汽車電子化和控制理論發(fā)展概況、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用以及汽車傳感器的發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)地綜述,對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。???關(guān)鍵詞:汽車電子技術(shù);模糊控制;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);汽車傳感器1 汽車電子化發(fā)展概況  汽車電子化是建立在電子學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)之上,從真空管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路到超大規(guī)模集成電路的技術(shù)進(jìn)步,出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)等各種各樣的電子裝置,汽車電子化也隨著逐年的深化與發(fā)展,而且有的汽車電子

2、裝置占整車造價(jià)的1/3,高級(jí)轎車有的就裝幾十個(gè)微控器、上百個(gè)傳感器。電子化的程度可以說(shuō)是衡量汽車高檔與否的主要標(biāo)志?! ?0世紀(jì)50年代,人們開始在汽車上安裝電子管收音機(jī),這是電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用的雛形。1959年晶體管收音機(jī)問(wèn)世后,很快在汽車上得到了應(yīng)用。60年代,汽車上應(yīng)用了硅整流交流發(fā)電機(jī)和晶體管調(diào)節(jié)器,到60年代中期,汽車上開始采用晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置。但更多地應(yīng)用電子技術(shù)則是在70年代以后,主要是為解決汽車安全、污染和節(jié)油3大問(wèn)題。進(jìn)入70年代后期,電子工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,特別是集

3、成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)得到了巨大發(fā)展,微機(jī)在汽車上的應(yīng)用,給汽車工業(yè)帶來(lái)了劃時(shí)代的變革。20世紀(jì)90年代,汽車電子技術(shù)進(jìn)入了其發(fā)展的第三個(gè)階段,這是對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展最有價(jià)值、最有貢獻(xiàn)的階段,超微型磁體、超高效電機(jī)及集成電路的微型化,為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ)。目前汽車電子技術(shù)已發(fā)展到第四代,即包括電子技術(shù)(含微機(jī)技術(shù))、優(yōu)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)電一體化耦合交叉技術(shù)等綜合技術(shù)的小系統(tǒng),并且早已從科研階段進(jìn)入了商品生產(chǎn)的成熟階段。???汽車電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面

4、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。目前汽車上用的微機(jī)以通用單片機(jī)和高抗干擾及耐振的汽車專用微機(jī)為主,其速度和精度要求不像計(jì)算用微機(jī)高,但抗干擾性能較強(qiáng),能適應(yīng)汽車振動(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。2 汽車電子控制理論發(fā)展

5、概況???礎(chǔ),是“汽車電子技術(shù)”中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。利用自動(dòng)控制理論而建立的開環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應(yīng)控制系統(tǒng),在汽車優(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

6、,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:他包括頂點(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?! ∧:刂剖墙陙?lái)出現(xiàn)的新的控制理論,在汽車中也有所應(yīng)用。模糊控制系統(tǒng)也是一種自動(dòng)控制系統(tǒng),他是以模糊數(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

7、接近人類的思想和自然語(yǔ)言。3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用3.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車內(nèi)部的應(yīng)用  比較高級(jí)的汽車上裝有幾十個(gè)微機(jī)控制器、上百個(gè)傳感器。這就給汽車進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了條件,而且解決了汽車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)在汽車上應(yīng)用的起始。后來(lái)發(fā)展到汽車集中控制系統(tǒng),包括完全集中控制系統(tǒng),如美國(guó)的通用汽車公司采用一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)分別控制汽車防滑制動(dòng)、牽引力控制、優(yōu)化點(diǎn)火、超速報(bào)警、自動(dòng)門鎖和防盜等;分級(jí)控制系統(tǒng),如日產(chǎn)公司的分級(jí)控

8、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)汽車的各大部分而進(jìn)行分塊集中控制,如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、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I-TEC系統(tǒng),他對(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。上述各種類型的控制都有優(yōu)缺點(diǎn),但網(wǎng)絡(luò)在汽車上應(yīng)用后,就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn),克服了他們的缺點(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

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