汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、汽車電子技術(shù)現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢吳 鋒浙江大學動力機械及車輛工程研究所汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第1頁汽車汽車電子技術(shù)發(fā)展背景當代汽車已不再僅僅是一個簡單代步工具，它已同時具備了交通、娛樂、辦公和通訊等各種功效。汽車電子化使汽車進入了數(shù)字化時代當代汽車設(shè)計要處理問題仍還將是環(huán)境保護、節(jié)能、安全、便捷和舒適電子技術(shù)快速發(fā)展，為汽車向電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體方向發(fā)展創(chuàng)造了條件汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第2頁推進汽車電子發(fā)展動力 汽車法規(guī): 最早主要針對安全問題，隨即陸續(xù)制訂了排氣污染與噪聲控制、燃油經(jīng)濟性等一系列日益嚴格法規(guī)20世紀80年代，采取電子控制技術(shù)對汽車機械系統(tǒng)進行改造，使汽車動力性、經(jīng)濟性

2、、操縱性、平順性、和安全性能等都得到了深入提升和改進20世紀90年代，伴隨人們對節(jié)能、環(huán)境保護、安全、舒適、便捷和豪華追求，半導體集成電路和計算機技術(shù)進步，汽車上安裝電子裝置急劇增多，一些家用電器和計算機也逐步地移上了汽車汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第3頁汽車電子發(fā)展歷程第一階段： 20世紀50年代初到70年代初 主要特點：應用分立元件和簡單集成電路組成電子裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械部件 1953年美國Bendix企業(yè)著手開發(fā)汽油電噴裝置1955年晶體管收音機成為汽車標準部件1960年起，克萊斯勒和日產(chǎn)開始采取二極管整流式交流發(fā)電機60年代中期，汽車上開始采取晶體管電壓調(diào)整器和晶體管點火裝置，1967年德國B

3、osch企業(yè)公布了D-Jetronic系統(tǒng) 1969年開始研制汽車變速器電子控制裝置，并于1970年裝車使用汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第4頁汽車電子發(fā)展歷程（續(xù)）第二階段： 從20世紀70年代到90年代中期 主要特點：汽車電子控制技術(shù)初步開始形成。應用大規(guī)模集成電路減小電子產(chǎn)品體積，應用微處理器提升電子系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性；應用電子裝置處理機械裝置所無法處理復雜自動控制問題1970年：電子控制防滑裝置載貨汽車防抱死制動裝置(ABS)19721975年：BOSCH企業(yè)先后投產(chǎn)電子控制噴射系統(tǒng)1973年通用企業(yè)采取IC 點火裝置，隨即逐步普及。1974年通用企業(yè)裝備高能點火系統(tǒng)，點火系統(tǒng)一體化汽車電子現(xiàn)

4、狀及發(fā)展趨勢第5頁汽車電子發(fā)展歷程（續(xù)）第二階段： 從20世紀70年代到90年代中期1976年克萊斯勒企業(yè)開發(fā)出模擬計算機控制電子控制點火系統(tǒng)1977年美國通用企業(yè)開始采取數(shù)字式點火控制系統(tǒng)，是一個真正電子控制系統(tǒng)。同年，福特企業(yè)擴展到能同時控制點火、廢氣再循環(huán)和二次空氣噴射發(fā)動機電子控制系統(tǒng)。1978年發(fā)動機電子控制系統(tǒng)具備空燃比反饋控制和怠速轉(zhuǎn)速控制功效1980年豐用企業(yè)開發(fā)了能綜臺控制噴油、點火時刻和怠速轉(zhuǎn)速，并含有自我診療功效TCCS系統(tǒng)80年代，出現(xiàn)了微機控制汽車儀表系統(tǒng)90年代，電控燃油噴射系統(tǒng)普及汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第6頁汽車電子發(fā)展歷程（續(xù)）第三階段 從90年代中期汽車電子控

5、制技術(shù)作為工程技術(shù)已經(jīng)成熟廣泛應用16位或32位微處理器進行控制，控制技術(shù)向智能化方向發(fā)展主要開發(fā)車輛智能控制技術(shù)，模擬人思維和行為對車輛進行控制主要產(chǎn)品有發(fā)動機管理系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CAN通訊系統(tǒng)、四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、輪胎氣壓控制系統(tǒng)、聲音合成與識別系統(tǒng)、自動防追尾碰撞系統(tǒng)、汽車自動導航系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)等汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第7頁汽車電子應用現(xiàn)實狀況當前，國外汽車電子產(chǎn)品平均靠近汽車制造成本30，未來平均將到達 4050 當前，國內(nèi)現(xiàn)生產(chǎn)轎車中 上海大眾帕薩特轎車已到達 18.7 上海通用別克轎車已到達 25 一汽奧迪A6已到達了28%中等轎車電子控制系統(tǒng)，現(xiàn)已超出了當年

6、用于阿波羅登月飛船上電子控制系統(tǒng)。年，我國轎車電子產(chǎn)品平均占到整車成本百分比超出20 汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第8頁汽車電子應用現(xiàn)實狀況（續(xù)）汽車上70%創(chuàng)新起源于汽車電子。國外每臺汽車采取汽車電子裝置費用1990年為672美元，20已到達2000美元。在一些豪華轎車上，使用單片微型計算機數(shù)量已經(jīng)超出50個，電子產(chǎn)品占到整車成本50以上平均每輛新車汽車電子成本汽車電子產(chǎn)品占每輛新車價值百分比汽車電子所占成本百分比增加率汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第9頁汽車電子應用現(xiàn)實狀況（續(xù)）汽車電子增加速度對比汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第10頁汽車電子產(chǎn)品分類汽車電子控制裝置 車載汽車電子裝置 動力傳動總成控制系統(tǒng) 底

7、盤電子控制系統(tǒng) 車身電子控制系統(tǒng) 發(fā)動機管理系統(tǒng)自動變速器控制系統(tǒng)動力總成控制系統(tǒng)自動巡航控制系統(tǒng) 電控懸架系統(tǒng)電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)牽引力控制系統(tǒng)驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)電子穩(wěn)定程序輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)碰撞警示與預防系統(tǒng) 電控安全帶安全氣囊電動門窗電動座椅電動后視鏡自動照明系統(tǒng)自動空調(diào)系統(tǒng)自動雨刮系統(tǒng)智能防盜系統(tǒng)倒車雷達疲勞監(jiān)視報警系統(tǒng)紅外夜視系統(tǒng) 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)汽車導航系統(tǒng)汽車音響車載收音機電子組合儀表抬頭顯示器車載TV/DVD/VCD車載通信系統(tǒng)車載計算機后座娛樂系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)設(shè)備 汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第11頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹汽車電子控制系統(tǒng)組成汽車電子控制系統(tǒng)由傳

8、感器、執(zhí)行器和電子控制單元組成傳感器和執(zhí)行器是控制系統(tǒng)主要組成部分，它們性能好壞直接會影響到發(fā)動機或汽車性能。電子控制單元（ECU）依據(jù)傳感器采集信息，按照一定控制策略輸出信號，控制執(zhí)行器工作傳感器執(zhí)行器電子控制單元ECU汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第12頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）汽車總線技術(shù)汽車電子裝置增多，使用導線數(shù)量增加，線束變粗、變重，維修困難，促進了總線技術(shù)推廣應用。汽車總線特點信息共享、輕易擴展、便于維修汽車總線分類CAN總線、LIN總線、多媒體總線、故障診療總線長度(m)重量（千克）成本經(jīng)典傳統(tǒng)線束50100 %車載網(wǎng)絡(luò)(CAN）縮短50%以上減輕50以上下降25 %以上汽車電子

9、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第13頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）汽車總線汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第14頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）發(fā)動機管理系統(tǒng)汽油機燃油噴射系統(tǒng)汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第15頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）汽油機燃油噴射系統(tǒng)電子控制單元噴油器驅(qū)動電路轉(zhuǎn)速信號處理汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第16頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）汽油機燃油噴射系統(tǒng)主要元件汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第17頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）變速器手動變速器機械自動變速器（AMT）液力自動變速器（AT）無級變速器（CVT）汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第18頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）變速器發(fā)展簡史及現(xiàn)實狀況1939年通用企業(yè)開

10、發(fā)出液力變矩器行星齒輪液力變速器20世紀40年代末50年代初，液力控制換擋自動變速器1968年Renault企業(yè)在自動變速器上使用了電子元件豐田企業(yè)1976年實現(xiàn)了批量生產(chǎn)電子控制變速裝置1982年豐田企業(yè)將微機技術(shù)應用于電子控制變速器系統(tǒng)Bosch企業(yè)于1983年研制成功發(fā)動機和自動變速器共用電子控制單元當前，轎車自動變速器裝車率，日本超出80%，美國為70%，德國為62%，中國30%左右汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第19頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）防抱死制動系統(tǒng)（Antilock Braking System） 經(jīng)過安裝在各車輪或傳動軸上轉(zhuǎn)速傳感器檢測各車輪轉(zhuǎn)速，計算車輪滑移率，并與理想滑移

11、率相比較，做出增大或減小制動器制動壓力決定，命令執(zhí)行機構(gòu)及時調(diào)整制動壓力，以保持車輪處于理想制動狀態(tài)能夠使車輪一直維持在有微弱滑移滾動狀態(tài)下制動，不會抱死 當前小型載客汽車標準配置汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第20頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）ABS基本原理汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第21頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）電子制動力分配系統(tǒng)（EBD） 汽車制動時，假如四只輪胎附著地面條件不一樣，四輪與地面摩擦力不一樣，在制動時（四個輪子制動力相同）就輕易產(chǎn)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象功效就是在汽車制動瞬間，高速計算出四個輪胎因為附著不一樣而造成摩擦力數(shù)值，然后調(diào)整制動裝置，使其按照設(shè)定程序在運動中高速調(diào)整，

12、到達制動力與摩擦力（牽引力）匹配，以確保車輛平穩(wěn)和安全與ABS配合可大大提升制動性能汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第22頁主要汽車電子控制系統(tǒng)介紹（續(xù)）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS） 當操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向軸上扭矩傳感器不停地測出轉(zhuǎn)向軸上扭矩信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元(ECU)。電子控制單元依據(jù)這些輸入信號，確定助力扭矩大小和方向，電動機扭矩由電磁離合器經(jīng)過減速機構(gòu)減速增扭后，加在汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使之得到一個與汽車工況相適應轉(zhuǎn)向作用力汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第23頁汽車電子發(fā)展趨勢總體趨勢 保護環(huán)境：降低對大氣污染和節(jié)約能源安全：主動安全和被動安全架駛乘坐環(huán)境：滿足“人體工程學”設(shè)計要求公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和智能交通系統(tǒng)建立節(jié)能技術(shù)將集中于信息網(wǎng)絡(luò)化集成通訊系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)智能導航系統(tǒng)集成通信系統(tǒng)智能駕駛系統(tǒng)汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第24頁汽車電子發(fā)展趨勢智能巡航控制 也稱為自適應巡航控制(ACC)可自動完成駕駛、制動等操作智能安全保護系統(tǒng)是將安全帶、安全氣囊、乘員感知系統(tǒng)和碰撞預測系統(tǒng)集成在一起在實際碰撞發(fā)生之前，就能夠預知碰撞發(fā)生，并采取保護辦法集成控制系統(tǒng)把各種控制功效集成在一起，降低ECU數(shù)量汽車電子現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第25頁汽車電子發(fā)展趨勢（續(xù)）行人保護系統(tǒng)主動式保護傳感器檢測到車