汽车应用技术论文(2)
汽车应用技术论文篇二
电子技术在汽车中应用
【摘要】电子技术让汽车节能、安全和智能。从汽车电子电气架构技术的应用、汽车动力系统的电气化、主动安全和被动安全等方面进行综述。列举了博世车载安全系统;以明锐乘用车为案例，对电子稳定系统阐述。
【关键词】汽车电子;节能减排;安全
中国已经成为世界第一大汽车产销国，随着科技创新发展，必将推动中国成为汽车产业强国。汽车电子技术是影响汽车产业做强的重要因素，汽车电子使得汽车更节能、更环保、更安全、更智能、更舒适。
1.汽车电子趋势
推动电子系统销售变化的主要因素是：机械和液压系统被取代，安全系统增多，降低燃油消耗，减少环境污染。
节省燃油的电动助力转向系统EPS如图1—1所示。该系统通过车速传感器和扭矩传感器采集的信号，由电子控制单元ECU直接控制电机，省去了传动带驱动的液压泵、高压胶管以及各种转向和液压传动装置。EPS电机只在需要时运转，而传动带驱动或电控液压助力转向EHPS系统却一直运转，消耗燃油。
2.汽车电子电气架构的技术应用
电子电气系统架构整合了动力，驾驶员信息，娱乐，底盘，车身，乘客保护，舒适，方便性，诊断，容错，能源管理，数据网络，动力及信号网络，实体及功能划分和暖风空调。其特点是可扩性增强，容纳更多功能，诊断性能改善，电子及功能性整合，线路简化，减少了连接器的数量，更小的电子器件，富有创新的布线方案，线束尺寸更小，设计的可制造性更强，更少的VAP作业，更少的对接件，可靠的数据网络，改善了压接、剪切的可靠性，更容易安装。
电子电气架构的技术产品如表2—1所示。
3.汽车动力系统
能源储备量的下降，国内汽车保有量的迅速增长，汽车燃烧液体油料所造成的大气污染严重，预计2020年我国汽车的CO2排放量会增加4倍，汽车动力系统面临着严峻的挑战，而CO2排放问题是我国汽车产业可持续发展所面临的最大挑战。
低碳化无疑将成为世界汽车动力总成技术发展的杠杆，世界主要汽车生产及消费大国都先后制定了CO2减排法规。汽车动力总成低碳化主要依靠传统内燃机“高效化”实现，未来汽车动力总成低碳化依靠“电气化”实现。汽车动力总成“高效化”依赖于内燃机和变速器电子技术，汽车动力总成“电气化”依赖于电机和电池电子控制技术，微处理器技术的巨大进步使发动机已经成为真正的数字化智能机械。
混合动力技术是高安全性、高可靠性和高智能的电子产品集成技术，其优化了传统型汽车，在安全性、控制策略、起停系统、电驱动、发电机等方面得到了改善。当然，将混合动力系统整合到现有的车型中会提高电子电气架构的复杂性，但是混合动力的零部件、分系统、总成及现有的电子电气架构必须为提供优化的解决方案而整合。
4.汽车安全性
车辆事故的数据是惊人的，绝大多数的碰撞事故发生在路况和天气较好的条件下，而且驾驶员的错误时造成事故发生最主要的原因。被动安全能够减少了碰撞所造成的伤亡，但是不能帮助减少碰撞事故的发生。
4.1 汽车安全趋势
主动安全能够帮助减少碰撞事故的发生，把防止碰撞发生放在第一位，所以汽车的安全趋势从被动安全过渡到主动安全的集成。未来汽车强调：
安全：采用主动安全技术来减少和避免碰撞。
绿色：高效率和低排放的动力总成。
互联：采用无线和有线通讯技术提供先进的娱乐和通讯手段。
4.2 主动安全系统
(1)具备起停功能的自适应巡航系统ACC。
(2)碰撞缓解系统，采用雷达传感器来控制刹车辅助制动。
(3)具备自动刹车功能的碰撞缓解系统，雷达和视频数据的融合，车辆和行人的检测和分类，刹车辅助和自动刹车。
(4)集成的前视智能视频系统IFV，车辆偏离预警系统LDW，主动夜视系统，基于视频的前向碰撞预警系统FCW。
(5)侧边告警系统，盲区检测，换道、并道辅助。
(6)倒车、泊车辅助系统，倒车摄像头RVC，基于RVC的倒车、泊车辅助系统。
4.3 博世的安全、卓越和舒适理念
主动安全里程牌：安全制动ABS，加速时车轮不打滑TCS，防止侧滑和侧翻。
CAPS通过主动和被动系统的联网以及驾驶员辅助系统(先前已独立运行)，帮助避免和减轻碰撞，是一种智能模块化安全系统。
4.3.1 主动安全系统预防碰撞
早期，驾驶员在紧急制动时，通常会失去对车辆的控制。而1978年出现的防抱死制动系统ABS，可以监控车轮转速并防止由于车轮抱死而导致车辆在制动过程中发生的转向。ABS原理随后被运用于各种新功能中，如牵引力控制系统TCS，可防止加速过程中驱动轮打滑。
1995年，随着电子稳定性控制系统ESP的引入，主动驾驶安全发展到一个全新的阶段。稳定性控制系统ESP不但影响车辆的纵向运动，还影响其横向运动。因而，其能识别所有来自不稳定性的威胁，并采用目标制动在瞬间对驾驶行为进行干预。这样，在任何驾驶条件下，车辆更加容易控制，并防止了车辆起动前打滑。
4.3.2 被动安全系统降低碰撞影响
在被动安全系统领域，博世运用其25年来积累的经验，开发出一种可靠乘员安全电子系统。这包括可在碰撞发生时触发的气囊和安全带张紧装置等系统，以对乘员提供最佳保护。博世开发并生产了在碰撞发生时对被动安全系统进行精确控制的电子元件。中央气囊控制装置对传感器信号进行评估，确定碰撞中的力和方向，并在必要时触发车辆的约束装置。
4.3.3 从舒适到安全系统
驾驶员辅助系统最初定位为舒适性和方便性，现在，其正经历一个合理的深入发展过程，支持车辆防碰撞系统，因而其在交通安全方面越来越重要。在外部观察传感器的帮助下，车辆查看周围发生的一切，对情况进行分析，并识别危险情况。这个信息用于支持并警告驾驶员，甚至可以在紧急情况下自动干预驾驶行为。第一代系统已经投入市场：如，自适应巡航控制ACC。该系统可控制车速，甚至可自动在高速公路和二级公路上与前车保持一个安全距离。 4.3.4 联网带来的新安全功能
世界各地，公路交通的密度不断增加，促使安全和保护系统方面的需求也不断增加。系统已经被用于防止碰撞和挽救生命，进一步提升当前已较高的安全标准，首先是将之前在CAPS结构内部独立作用的车辆系统，如ESP、气囊控制系统和ACC系统联网。
4.4 案例
上海大众斯柯达明锐的电子稳定系统ESP是在ABS和ASR等各种传感器的基础上，增加了汽车转向行驶时偏转率传感器、横向加速度传感器和转向盘转角传感器等，电子稳定系统连接示意图如图4—1所示。
该车的ESP系统中，偏转率传感器和横向加速度传感器集成在动态传感器中，偏转率传感器监测所有绕车辆垂直轴方向的转动信息，横向加速度传感器监测车辆转弯时所产生的离力，这些信号传递给ABS控制单元;同时转向角度传感器监测转向盘的转向角度，此信号传递给转向柱电子控制单元，再通过CAN总线传递给ABS控制单元和动力总成控制单元;这些控制单元通过动力传动系统CAN总线连接车载网路控制单元，如图4—2所示。
当传感器监测到汽车有发生翻转或偏离驾驶员所需的行驶路线趋势时，ESP系统能有选择地对单个汽车前轮或后轮实施不同的制动，同时调整发动机的输出扭矩，改变速度，修正车辆转向角度，能使车辆安全行驶在正确的轨迹上并防止车辆侧滑，主动保护行驶者安全。
4.5 胎压监测系统
有时，轮胎压力不足甚至会造成严重的交通事故，在高速公路或交通拥挤的情况下疾速更换轮胎是十分危险的，有必要保证轮胎压力。
另外，正常轮胎可有效降低CO2排放量，其作出的贡献有2%—5%。因为，滚动阻力主要取决于轮胎压力和轮胎负载，而胎压监测系统TPMS可以降低滚动阻力，延长轮胎使用寿命，降低油耗，减少环境污染，被誉为CO2减排助手。其主要用于在汽车行驶时对轮胎气压和温度进行实时自动监测，对轮胎漏气和低气压状况进行报警，预防爆胎，以保证行驶安全;避免汽车部件的不正常磨损。目前奥迪、宝马、奔驰、法拉利、保时捷、大众和福特等的部分车型已安装了轮胎压力监测系统。
TPMS系统主要有安装在汽车轮胎上的轮胎压力监测模块和安装在汽车驾驶台上的中央监视器两个部分组成。轮胎压力和温度监测模块直接安装在每个轮胎里，将测量得到的信号调制后通过高频无线电波发射出去。中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号，将轮胎滚动损耗与非理想轮胎形状之间的联系以可视化的方式在显示屏上显示。如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况，发出报警信号，提醒驾驶员采取必要的措施。
5.总结
汽车产业呈电子化、智能化、自动化、网络化的发展趋势，未来汽车更安全、更节能、更环保、更舒适、更便捷。
参考文献
[1]李骏.OEM与Tier联合开发未来汽车动力总成电子控制系统[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
[2]Henning M.Hauenstein.为环保及节能车而设计的先进功率管理解决方案[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
[3]Robert Seidler.汽车电子电气架构解决方案[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
[4]陈黎明.车辆安全技术市场及发展[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
[5]沈俊强.车辆主动安全技术和市场在中国的发展趋势[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
[6]Philippe Fournet—Fayat.轮胎信息系统使驾乘更安全、更环保[A].2010国际先进汽车电子技术研讨会[C].2010.
作者简介：蒋红枫(1966—)，女，江苏无锡人，东南大学工学硕士，副教授，无锡汽车工程学校教研室主任，主要研究方向：汽车诊断技术。
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