汽車電子 

汽車電子技術的套用將使汽車更加智慧型化。 車控電子產品是軟硬體結合的嵌入式系統。 車控電子產品是軟硬體結合的嵌入式系統。

一、什麼是汽車電子

汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置,包括發動機控制系統、底盤控制系統和車身電子控制系統(車身電子ECU)。汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。用感測器、微處理器MPU、執行器、數十甚至上百個電子元器件及其零部件組成的電控系統。
汽車電子化被認為是汽車技術發展進程中的一次革命,汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標誌,是用來開發新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。汽車製造商認為增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。
據統計,從1989年至2000年,平均每輛車上電子裝置在整個汽車製造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到48個,電子產品占到整車成本的50%以上,目前電子技術的套用幾乎已經深入到汽車所有的系統。
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機械系統進行配合使用,即所謂“機電結合”的汽車電子裝置;它們包括發動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能並無直接關係。它們包括汽車信息系統(行車電腦)、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。
目前電子技術發展的方向向集中綜合控制發展:將發動機管理系統和自動變速器控制系統,集成為動力傳動系統的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(ABS)、牽引力控制系統(TCS)和驅動防滑控制系統(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統通過匯流排進行連線。控制器通過複雜的控制運算,對各子系統進行協調,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(UCC)。
由於汽車上的電子電器裝置數量的急劇增多,為了減少連線導線的數量和重量,網路、匯流排技術在此期間有了很大的發展。通訊線將各種汽車電子裝置連線成為一個網路,通過數據匯流排傳送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其它控制裝置提供數據服務。由於使用了網路化的設計,簡化了布線,減少了電氣節點的數量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數據匯流排可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。
汽車電子技術的套用將使汽車發生以下主要變化:
一、汽車的機械結構還將發生重大的變化,汽車的各種操縱系統向電子化和電動化發展,實現“線操控”。用導線代替原來的機械傳動機構,例如“導線制動”、“導線轉向”、“電子油門”等。
二、汽車12伏供電系統向42伏轉化。 隨著汽車電子裝置越來越多,消耗的電能正在大幅度地增加。現有的12伏動力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統的需要。今後將採用集成起動機-發電機42伏供電系統,發電機最大輸出功率將會由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發電效率將會達到80%以上。42伏汽車電氣系統新標準的實施,將會使汽車電器零部件的設計和結構發生重大的變革,機械式的繼電器、熔絲式保護電路將被淘汰。
汽車電子技術的套用將使汽車更加智慧型化。智慧型汽車裝備有多種感測器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設施和周邊環境的信息,判斷乘員是否處於最佳狀態,車輛和人是否會發生危險,並及時採取對應措施。
今天,社會進入了信息網路時代,人們希望汽車不僅僅是一種代步工具,更希望在汽車是生活及工作範圍的一種延伸,在汽車上就像呆在自己的辦公室和家裡一樣,可以收聽廣播,打電話,上網際網路,處理工作。隨著數位技術的進步,汽車也將步入多媒體時代。利用 windows 作業系統開發的車載計算機多媒體系統,具有信息處理、通訊、導航、防盜、語言識別、圖像顯示和娛樂等功能。可以預見到的將來,汽車裝置自動導航和輔助駕駛系統,駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會沿著最佳行車路線行駛到達目的地。人們可以通過語言識別系統操縱著車內的各種設施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網預定飯桌、機票等

二、我國汽車電子行業呈現的七大特點分析

汽車電子信息產品是一大市場,市場將年增7%,車載遠程信息處理系統市場達到200億美元。據汽車用品之家社區,專家介紹隨著我國汽車業發展迅速,目前我國汽車電子業呈現出七大發展特點:
(一)汽車工業正處於科技創新時代,傳統機電產品成為高新技術產品,汽車產業已成為高新技術裝備起來的產業。
(二)法規和市場推動著汽車電子信息技術的發展,能源、排放、噪聲、安全法規日趨嚴格,客戶對舒適性的要求不斷提高,推動著汽車電子信息技術的發展。我國也將實施歐Ⅲ排放標準,歐洲將實施歐Ⅳ排放標準,德國已開發出百公里油耗一升的汽車。提升汽車安全性的安全帶、安全氣囊、ABS、ASR等都已智慧型化。
(三)汽車和發動機系統微處理器的規模越來越大。汽車微處理器越來越多,有的車型達60個,並採用LIN、CAN網路控制,汽車電子產品已占汽車總成本的1/3,軟體部分占 4%,這一兩年預計將超過10%。IC也將不斷趨於集成化,如今的一個IC可實現相當於以前多個IC的功能。為適應電子系統發展需求,汽車供電系統將從 12V發展到42V。
(四)將普及電控電噴系統,提高動力系統效率,可以看出所有發動機已採用了電子技術,廠商也正在普及和提高:電控高壓共軛柴油機正大量研究,電力電子模組混合動力驅動系統成驅動主力,氫燃料電池混合動力汽車商業化取得新進展,電控複合火花點火發動機迅速普及,高級電控均勻充氣壓燃發動機正加緊研究。
(五)線控或驅動系統迅速發展,線控轉向、線控制動正加緊研究,線控將取代機械系統,汽車底盤將發生革命性變化。
(六)ITS正迅速興起,包括汽車的智慧型化、公路的自動化和導航系統等。
(七)綜合控制成為汽車電子信息技術發展趨勢,包括動力傳動系統、底盤與安全系統、車身與防盜系統等,遠程信息處理系統將使藍牙技術廣泛套用於汽車,汽車智慧型化將不斷升級。

三、汽車電子系統開發方案介紹

車控電子產品是軟硬體結合的嵌入式系統。為了節約資源,縮短產品開發周期,一般應採取軟硬體同步開發的方案。
1、車控電子產品的開發流程
車控電子產品是軟硬體結合的嵌入式系統。為了節約資源,縮短產品開發周期,一般應採取軟硬體同步開發的方案。車控電子產品的開發工具對軟硬體的同步開發、調試提供了很好的支持。車控電子產品的軟體開發分為功能描述、軟體設計、代碼生成、作業系統環境下高級調試等步驟。車控電子產品的硬體開發分為硬體描述、硬體設計、硬體調試等步驟。當軟體設計完成後,通過使用相應的工具,完成在虛擬ECU平台上的驗證。當硬體設計完成後,與硬體一起進行軟硬體集成調試。通過這種開發方式,縮短了產品上市的時間。 軟硬體並行的開發方案
2.車控電子產品軟體開發流程
汽車車控電子產品軟體開發流程是“V”形開發流程。“V”形開發流程分為五個階段,即功能設計、原型仿真、代碼生成、硬體在迴路仿真-HIL、標定。
 在功能設計階段使用的主要工具是MATLAB。通過使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具,完成控制方案的設計、功能模組的設計、控制算法的設計等任務,並進工行初步的仿真模擬工作。在原型仿真階段使用的主要工具是DSpace。使用dSPACE提供的快速控制原型-RCP工具完成離線的仿真工作。在開始該階段之前,需要使用Real Time Workshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等產生的代碼向標準 C代碼的轉換工作。
3.車控電子產品代碼生成過程
在進行向標準 C代碼的轉換的過程中,可以根據需要加入符合osek規範的嵌入式實時作業系統。在代碼生產階段使用的主要工具是CodeWarrior。通過使用CodeWarrior提供的編譯器、調試器等工具,完成從標準C代碼向目標硬體平台上的產品代碼的轉換工作。下圖表示了車控電子產品的代碼生成過程。 車控電子產品代碼生成過程
4.汽車電子系統劃分
汽車電子產品可分為兩大類:1. 汽車[1]電子控制裝置,包括動力總成控制、底盤和車身電子控制、舒適和防盜系統。2. 車載汽車電子裝置,包括汽車信息系統(車載電腦)、汽車胎壓監測系統、導航系統、汽車視聽娛樂系統、車載通信系統、車載網路等。
下圖所示為汽車電子系統的劃分示意圖。
汽車電子發展的第二大趨勢是安全性。市場對於能夠保證駕駛更加安全的技術和產品有著龐大的需求。我們已經在被動安全技術取得了重大的進展——即在汽車發生碰撞時為駕駛者和乘客提供保護的技術和產品,如碰撞感測器、氣囊、安全帶、隨動轉向結構、以及金屬板衝撞區等產品和技術已經在汽車碰撞事故中挽救了許多人的生命,並減少了人員傷害。但是,最新的發展方向是主動安全性,通過採用雷達、光學和超音波感測器等技術,測量汽車與周圍物體的距離和接近物體時的速度。該數據可用於提醒駕駛者控制汽車的駕駛速度,避免可能發生的碰撞事件。該信息還可用於控制制動器或轉向系統,以自動避免碰撞。該碰撞避免系統可以降低全球事故率以及汽車事故的昂貴成本 。

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