汽车电子范文10篇

汽车电子范文篇1

考虑到汽车电气系统由大电流电动机、继电器、螺线管、车灯和不断颤动的开关触点组成，因此出现尖峰信号和噪声就一点也不奇怪了。另外，交流发电机是采用斩波励磁调整的三相电机，有时会以非常大的电流对电池充电。因此，对于工作在汽车环境中的电路设计来说，尤其是需要适应在负载突降和双电池助推情况下产生的高输入电压电路。

无源保护电路

用于汽车电子产品的无源保护网络如图1所示。与此相同或类似的电路广泛用于保护与汽车12V总线连接的各种系统。这种网络防止高压尖峰、持续过压、电池反向和电流过度消耗造成损害。图1的电流保护作用很明显，如果负载电流超过1A的时间很长，保险丝F1就会熔化。D1与F1结合防止电池反向连接造成损害，大电流流经正向偏置的D1并烧断保险丝。电解电容器大约在额定电压的150时有一个有趣的特性：随着终端电压的提高，这种电容消耗的电流也越来越大，就C1而言，它在输入持续升高时起箝位作用(最终烧断保险丝)。双电池助推时的电压为28V左右，这不会烧断保险丝，因为C125V的额定值足够高，额外消耗的电流很少。电感器增加了很小的电阻，以限制峰值故障电流以及输入瞬态的转换率，从而在存在尖峰时帮助C1实现箝位。

无源网络的主要缺点是它依靠烧断保险丝来防止过流、过压和电池反向造成损害。另一个缺点是，它依靠电解电容实现箝位。这种电容器老化以后，电解质会变干，等效串联电阻(ESR)提高的特性也就消失了，这会损害箝位效果。有时D1采用大的齐纳二极管以帮助这个电容器发挥作用。人们已经设计出了有源电路来克服这些缺点。

有源电路

图2显示了一个有源解决方案，该方案用于屏蔽敏感电路，使其免受变化不定的12V汽车系统的影响。采用LT1641来驱动输入N沟道MOSFET，而上述提供无源解决方案就不具备这种附加保护：首先，LT1641在输入低于9V时断开负载，以防在低输入电压时系统失灵，并在起动时或充电系统出现故障时，减少系统向非关键负载提供宝贵的电流的机会；其次，LT1641在首次加电时逐渐升高输出电压，对负载实行软启动；第三，通过限流和定时断路器保护输出免受过载和短路影响。如果发生电流故障，断路器就以1至2Hz的速率自动重新尝试建立连接，可以设定保护电路上行线路保险丝的容限，让它在LT1641的下行线路出现电流故障时不熔化；最后，图2所示电路隔离出现在输入端的过压状态，同时提供箝位输出，以便负载电路在出现过压时能继续正常工作。

在12V输入的通常情况下，LT1641将MOSFET的栅极充电至大约20V以充分提升MOSFET的电压，并向负载提供电源。27V齐纳二极管D1的两端分别连接栅极与地，但是在9至16V的工作电压范围内不起作用。当输入升高到超过16V时，LT1641继续给MOSFET的栅极充电，试图保持MOSFET完全接通。如果输入升得太高，齐纳二极管就会对MOSFET的栅极箝位，并将输出电压限制在大约24V。LT1641本身在其输入端能够处理高达100V的电压，而且不受栅极箝位动作的影响。栅极箝位电路比无源解决方案的箝位电路精确得多，而且简单地通过选择一个具有合适击穿电压的D1，就可以轻松调整栅极箝位电路以满足负载要求。

图2所示电路在负载电流高达1A左右时工作得很好，但是就更高的负载电流而言，推荐使用图3所示电路来防止MOSFET过度消耗功率。如果过压状态持续存在，如电气系统由两个串联电池供电的时间超过通常所需时间，或负载突降后电流慢速上升以及MOSFET较小时，那么过度消耗功率是有风险的。输出由D1和D2取样，如果输入超过16.7V，那么就向“SENSE”引脚反馈一个信号，以将输出稳定在16.7V。这里的调节比图1所示电路的调节更精确，并且可以通过选择合适的齐纳二极管轻松定制，以满足负载的需求。

总的功耗由“TIMER”引脚限制，这个引脚记录MOSFET调节输出所用的总时长。如果过压状态持续超过15ms，那么LT1641就停机并允许MOSFET停止输出调节。在大约半秒钟以后，该电路尝试重新启动。这种重启周期一直持续，直到过压状态消失并恢复正常工作为止。处理过流故障的方法与图2描述的方法相同。

电池反向保护

简单地增加一个串联二极管，就可以给图2或图3所示电路增加电池反向保护功能。

在大多数情况下，采用普通p-n二极管就可以，如果正向压降很重要，可以选择肖特基二极管。在隔离二极管中的功耗不可接受的关键应用中，图4所示的简单电路就可以解决这个问题。

在正常工作情况下，MOSFETQ2的体二极管正向偏置，并传送功率至LT1641。LT1641接通时，Q2栅极获得驱动，从而完全接通。如果输入反向，那么Q3的射极就被拉低至低于地电平，Q3接通，从而将Q2的栅极拉低并保持其接近Q2的源极电平。在这种情况下，Q2保持断开状态，并隔离反向输入，使其不能到达LT1641和负载电路。微安级电流流经1MΩ电阻，到达LT1641的“GATE”引脚。

高压LDO用作电压限幅器

最高输入电压额定值为25V或更低的降压稳压器(如LT1616)一般不考虑用于汽车应用。然而，如果与LT3012B/LT3013B等低压差(LDO)线性稳压器结合使用，在输入电压上的缺点就可以轻松克服。这种尺寸小、效率高的组合如图5所示，可以在汽车环境中提供3.3V输出。

LT3013B拥有4V至80V的宽输入电压范围，并集成了电池反向保护功能，无需特殊电压限制或箝位电路，因此节省了成本和电路板面积。在以适中的负载电流工作时，LDO稳压器的效率近似等于VOUT/VIN。如果VOUT比VIN低得多，那么LDO的效率就会下降。例如，将12V输入降至3.3V输出时，效率仅为28。

在图5中，通过让LT3013B在正常输入电压范围内以低压差方式工作实现更高的效率。在这种情况下，LT3013B的输出电压设定为24V。该LDO的输出电压仅比VIN低400mV，它以97的效率为LT1616降压型稳压器供电，而且电压恰好在正常工作电压范围的中间。在负载突降情况下，VIN可能迅速升至高达80V，但是在VIN超过24.4V时，LT3013B将调整它的输出，并将其有效地“限制”在24V，这刚好在LT1616开关的额定电压范围内。如果VIN上升至高于24.4V，该LDO的效率会下降，但是这种情况持续时间很短，不会产生什么不良后果。

汽车电子范文篇2

关键词：汽车电子控制系统；计算机控制技术；应用研究

相关研究表明，汽车不安全问题的根源有九成以上是公路交通事故，而在事故问题中，车辆碰撞、追尾等比重非常高。为了提高行车的安全性，减少这种事故发生概率，我国投入了大量资金和资源，来研究汽车的自动安全技术。而很显然这需要计算机控制技术的介入和使用，所以怎样通过计算机控制技术的运用来大大改善汽车性能水平，是当前汽车行业着重研究的课题之一。

1汽车电子控制系统简述

1.1汽车电子控制系统含义

最近几年电子技术、汽车行业发展迅捷，两者结合的程度也颇高，汽车电子技术便由此诞生。该技术的应运而生对我国汽车行业发展而言具有变革性意义。新的时代背景下，衡量汽车智能化水平高低的一大指标就是汽车的电子化[1]。自技术上看，汽车电子技术既能够改善设备的质量性，又能够丰富和拓展汽车的功能性。汽车电子控制系统分作四类，其一是动力发动机集中控制系统。它又分作很多子系统，比如发动机集中控制系统、自动化变速控制系统等。其二是智能车身电子系统，它也囊括了诸多子系统，像是自动调节座椅系统、汽车夜视系统等。其三安全系统、底盘综合控制。比如驾驶员智能支持系统、车辆稳定控制系统等。其四是娱乐通讯系统。比如音响系统、导航系统等[2]。当前大众在购买汽车时，汽车电子功能是否多样和先进成为挑选汽车的重要指标之一。

1.2汽车电子技术的优点

第一，汽车修复时间大大减少。相关研究证实，汽车总故障中汽车电气设备故障占比高达1/3，众所周知，汽车的构造比较复杂，其中零部件非常多，加上湿度、道路、环境等诸多外界因素的影响，汽车最终的可靠度和质量性是无法完全保障的，换言之，汽车性能还存在较大的提升空间。如今，伴随着汽车功能的增加，汽车零部件也显著增多，电气设备故障率也随之明显上涨。而电子控制汽车中大部分都装设了自诊断系统，该系统可精准评判故障类型，提高诊断速率，令汽车修复时间大大缩短。第二，节油效果突出。相较于传统油器式发动机，汽车发动机多施行的是电子综合优化管控，这种方式燃油消耗量大大减少，平均降低13%左右。因为汽车控制机械参数颇为复杂，所以实行电子技术优化管控后，计算机能够对控制对象的压力、温度等各种参数进行采样，通过科学规范的数据分析实现对汽车执行机构的合理控制[3]，这样便可以确保汽车运行状态良好的同时，还能大大节省耗油量。第三，降低污染。发动机空燃相较于闭环控制系统对发动机传感器的依赖度更重，在控制系统的帮助下，可完成实际空燃的范畴管控，技术工作者经由增设三元催化精华、废气再循环等装置，大大节约燃油量，还可分解排放气体，减轻对大气环境的污染程度。第四，降低交通事故发生率。交通事故的产生原因有两点，人为和客观。而增加电子装置可实现对人为、客观因素的把控，从而减少事故发生概率。人为因素把控的电子装置包含检测人的反应时间、心理状况、预防酒驾等，客观因素把控的电子装置包括安全气囊、电子控制防滑装置等。最后，增强乘坐的舒适感。现代化汽车运行系统中应用汽车电子技术，可加强对路况等的了解和掌握，从而实现对减震器等的参数控制，提升乘坐人员的舒适度和体验感。而且大众还可按照自身需求来进行参数调节，令汽车自动控制程度更符合现代人个性化需求。

2汽车自动控制系统的分类

汽车自动控制系统分类有两种方法，其一是依据控制系统是否存在反馈环节来分类，其二是按照系统传输信号对时间的关系来分类。第一种方式可分成开环控制系统、闭环控制系统。第二种方式可分作连续控制系统、离散控制系统。开环控制系统，指的是汽车自动系统控制作用是受到系统输出量的影响，每个单元精度对开环控制系统的控制精度具有决定性影响。因此该系统多应用在精度要求偏低的情况下，而且由于该系统结构不复杂，所以更适合干扰因素少的场合下使用。闭环控制系统，指的是系统输出经由检测反馈单元直接反馈回来，然后作用到控制部，从而形成一种闭合的结构系统。该系统最大的优点是能够对自动化系统参数内变化或者外部干扰形成的偏差进行纠正，而且缺点在于精确度偏低[4]，而且系统元件存在间隙，这会使得系统存在不稳定风险，从而影响汽车最终的运行状态。连续控制系统其控制作用信号具备一定的连续化、模拟化特征。离散控制系统，又被称作采样控制系统，它最大的特征是系统控制信号采样数量、连续两、数字量的不同。通常来讲，凡是采样数值计算机控制系统，大部分都属于离散系统。

3汽车电子控制系统中计算机控制技术的应用

3.1汽车发动机方面的具体应用

汽车发动机主要构成包括点火时间控制装置、燃油喷射控制装置、怠速运转控制装置、再循环控制装置。发动机速度、进气量的不同，会令点火延迟控制系统点火时间有所差别，想要确保点火时间的最优化，务必要对发动机进气量、速度展开科学化的合理管控，确保速率固定值的最佳化，从而实现汽车燃料消耗的最低值。爆震传感器通过闭环系统把搜罗到的数据反馈至开环控制系统中，对废气排放加以把控，最大化减少废气排放量，实现管控的最终目的。另外汽车发动机中，通过计算技术所获取的反馈信息，可加强对参数、发动机冷却温度等的优化调节，令汽车发动机空转转速在合适的体系中稳妥的状态下。若想进一步提升发动机运行的态势，则要对其充气效率施行科学把控，并采取手段减轻汽车运行压力。可以对汽车气缸喷射予以健全拓展，运用汽车电子技术来提高自然吸气发动机的性能水平。

3.2汽车底盘方面的具体应用

汽车底盘电子控制系统中关键构成部分是驱动防滑控制系统、防抱死制动控制系统。汽车驱动安全装置中，牵引力控制系统、防抱死控制系统缺一不可。要想推动汽车底盘系统的良好运行，必须要把计算机控制技术运用到其中。驱动防滑控制系统可借助于计算机的精准来确保车辆启动、转向时通过加速轮的启动转动，建立起协同效应，从而令汽车的运行态势步入良好轨道中，实现驾驶和乘坐人员体验感的大幅提升。因为计算机控制技术的精确把控，我们在控制汽车系统时，令其按照移位特征来对变速比展开高精准的控制，减轻燃料的消耗，同时大大提高效率[5]。而且因为由计算机控制技术的调整，汽车换挡也更为平滑和舒适，从而令汽车的优势更凸显出来，且大大增加了汽车的使用寿命。

3.3汽车安全控制系统中计算机控制技术的具体应用

因为道路状况复杂多变，汽车运行速度又比较快，所以汽车的安全性必须要依赖高科技术来实现，确保汽车安全控制系统功能最大化发挥。汽车电子安全系统包括了车身系统内的全部电子设备，像是碰撞警示、安全气囊等，这些电子安全系统会大大提高和改善乘客驾驶人员的体验感，使其更感舒适。例如，安全气囊装置中采用计算机控制技术，能够最大化确保驾驶人员的人身安全。防御系统、碰撞系统则能够有效躲避和降低倒车、追尾事故的发生概率。当汽车行驶过程中，倘若发生两辆车辆安全距离缩短的状况时，系统会自动警示，驾驶人员获得提醒做出调整，以防两辆车出现碰撞。驾驶员倒车时也因为有碰撞警示、预防系统，可以更为安全和高效的躲开障碍物，防止发生不必要的事故。制动防抱死系统是当前汽车中极为普遍的一个系统，传统的汽车防抱死系统是通过机械原理完成刹车时轮胎锁死，防止出现追尾、翻车等不安全事故。但是最近几年计算机技术获得显著发展，电子制动分配技术由此诞生，它比传统防抱死系统的动力性更强，可大大提高制动效果，还可确保车辆的安全。电子制动分配技术和制动防抱死系统的有效联动，可让车辆按照车身重量、车速、路况等信息对刹车制动力加以合理化分配，对前后轮的制动进行科学化调节，进而确保车辆总体的平稳和安全，最大化规避驾驶员紧急制动而可能造成的侧翻等状况。通过电子稳定装置来提高汽车的平稳性，尤其雨后湿滑路况下驾驶员紧急刹车，也会因电子稳定装置而保障车辆的不侧翻和安全运行。

3.4汽车电子监控系统方面的具体应用

计算机系统和汽车电子监控系统的链接，是把服务器发出的信号进行连接，为驾驶人员提供具体的行车信息。此外电子监控系统还能够依据驾驶时间来适时提醒不可疲劳驾驶，保障全车人员的生命安全。电子监控系统作用颇大，车主可借助于卫星定位系统随时随地监督车辆，假如车辆受损或者丢失，车主可参考电子通信监控系统，对车辆进行定位，更好的找回失车，或者查看车辆受损具体情况。计算机技术还可对车辆展开自检，运用车载控制器更好的了解车辆的行驶里程、各构件状态、耗损度等，并第一时间对故障进行筛选排除，保证车辆的安全运行。一些配置有车辆自检系统的汽车，可把在线监控器检测端口和计算机进行连结，这样能够第一时间获悉车辆故障信息，为车辆的使用提供最大便利性。

3.5汽车信息系统方面的具体应用

车载信息系统是现代化汽车的标配系统，该系统可以更好的满足大众需求。汽车信息系统的发挥得益于计算机电子控制技术的发展。如今汽车信息系统越发复杂，电子控制器的运用也更加多变，但几乎都是通过实现网络的连接来更好的完成汽车子单元的通信功能，从而加强对各部件功能的精准把控。监控电子控制单元是其中一项重要系统，凭借自身的通信功能可完成对汽车控制系统数据的搜集，包含有里程讯息、燃油量等，建立完整的信息处理体系。在计算机技术的支持下，汽车信息系统得以不断完善和更新，令汽车的驾驶朝着无人驾驶的方向进一步发展。大数据时代下，大众对于汽车影音导航系统的依赖程度越来越高，该系统功能需要搭配适合的gps接收器才能发挥作用，而该接收器亦是需要计算机技术来完成功能分配和衔接，确保其形成统一化系统，从而提供更全面的信息。

4结语

总而言之，伴随着计算机技术的更新和发展，汽车电子控制系统的发展空间也越来越大，在计算机技术的深度全面应用下，大众对汽车显然有了全新的认知，很多自动化系统得到了大众的认可和支持，而这也是汽车行业未来的发展趋向。所以计算机基础上的汽车电子控制系统也必然会获得更深层次的发展，不断开发创新下，其必然朝着集成向、智能化、网络化方向转变，这是未来汽车产业持续化发展不可逆的趋势，也是业内人为之努力的方向。

参考文献：

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[4]杨明东.数字信号处理器在汽车电子控制中的应用[J].科技经济导刊，2019（3）.

汽车电子范文篇3

汽车电子控制系统主要是由以下几部分组成的：电子传感器、电子控制器、电子驱动器以及控制程序软件等，与汽车上的机械系统（这些机械系统通常是动力系统、底盘系统和车身系统中的子系统融合等）配合使用，并利用电缆或无线电波互相传输讯息，即所谓的“机电整合”，如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制系统、防滑控制系统、电子控制悬架系统、电子控制自动变速器、电子助力转向等。汽车电子控制系统概括起来可以被划分为四个主要部分：发动机电子控制系统，底盘综合控制系统，车身电子安全系统，信息通讯系统。需要指出的是，发动机电子控制系统和底盘综合控制系统是与汽车的行驶性能有直接关系的。

2.汽车电子控制技术的应用现状

近年来，通过总结汽车控制技术的发展过程不难看出，竞争较为激烈的世界商业汽车市场的竞争以及节油、排放和安全方面的竞争已经成为二十一世纪汽车技术革命的主要推动力。此外，随着计算机技术越来越多地被应用于汽车，因而便提供了处理各种事故和紧迫问题的十分有效的手段，各种车用电控系统应运而生，许多新技术、新设备也层出不穷。目前，在汽车上已经使用的电子装置品种已多达几十种，它们由品种繁多的电子传感器、电子控制单元、微处理器、存储器、输入/输出接口、执行机构、显示器和设计软件等多个复杂技术集合而成。在汽车上应用较多且已经很成熟的电子控制技术和相关装置主要有以下四个方面：

2.1电子控制技术在汽车仪表通信上的应用

表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、旅程计算器、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警(灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等)。仪表通信类即将采用的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图、多功能综合屏幕显示等。

2.2电子控制技术在汽车发动机及传动系上的应用

发动机及传动系已经采用的技术主要有交流发电机的整流及集成调节器、电子点火(全晶体管式，集成式，无触点分电器式，一体化点火线圈式)、点火正时控制、废气再循环控制(氧传感器)、燃油喷射电子控制、电子控制化油器、柴油机最佳参数电子控制(喷射，进气，正时等)、发动机最佳参数电子控制(空燃比，点火，废气再循环，怠速，爆燃控制，喷射控制等)、车速自动控制、柴油机启动控制、增压器自动控制、变速器电子控制、离合器电子控制、却系电子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置等。发动机及传动系即将采用的新技术主要有发动机气缸电子控制、发动机和传动系综合控制、无级变速和自适应速度控制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子控制消声器、电子控制动力转向等。

2.3电子控制技术在汽车行驶安全上的应用

安全方面已经采用的技术主要有电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置、电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、安全气囊自控装置、刮水器自动控制、速度控制(限速与恒速)、车窗自动控制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞车间距报警、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制、明暗灯光控制、冲撞记录仪、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等。安全方面即将采用的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动控制、死角处障碍物报警、安全雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测安全自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。

2.4电子控制技术在汽车舒适性享受上的应用

舒适性享受方面已经采用的技术主要有空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。舒适性享受方面已经采用的技术主要有全自动空调(温度、湿度、清洁度、含氧量)系统、道路交通信息指示表、行驶路线最优化选择控制、声控驾驶等。

3.汽车电子控制技术的发展前景

进入二十一世纪以来，数字信息化、集成控制技术、计算机应用技术和网络信息技术等的飞速发展和广泛应用，决定了汽车电子控制技术未来趋势必将朝着以下三个方向发展，即汽车电子控制技术的集成化、智能化以及网络化。

3.1汽车电子控制技术集成化发展趋势

近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟，使汽车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然趋势。将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制；将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制；通过中央底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接，控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一体化底盘控制系统。

3.2汽车电子控制技术智能化发展趋势

智能化传感技术和计算机技术的发展，加快了汽车的智能化进程。汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统（ITS）的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图，可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，自动筛选出最佳行车路线。

3.3汽车电子控制技术网络化发展趋势

随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各子处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各子处理机的数据，并生成车况显示。

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关键词:汽车电子技术;发展趋势;分析

随着汽车工业的快速进步，汽车电子技术也在不断发展，加强在高新科技的探索，实现汽车行业的性能升级，提高汽车的智能化服务水平。从广义的角度来说，常见的汽车电子装备主要包括汽车车体和车载电子控制装置，20世纪70年代，电子技术被运用在高档的现代汽车上，同时随着国家对环保主题的重视，汽车发展行业要响应节能减排的号召，电子技术的运用符合国家政策的倡导，在提升汽车安全性和舒适性的同时减少汽车尾气排放量，达到环保要求。目前，电子技术不仅仅被用在高档汽车的配置当中，大多数现代汽车都已经分享了电子科技的红利。本文围绕汽车电子技术的发展趋势展开论述。

1汽车电子技术的发展现状分析

电子技术已经在现代汽车发展领域得到了充分运用。常见的汽车电子技术主要包括电子控制喷油装置、防抱死制动系统、电子转向助力系统、电子点火装置、防盗系统等。在电子控制喷油装置使用之前，传统的汽车喷油装置主要选用机械式燃油喷射系统，后来逐渐添加了电子产品进行辅助喷油。但是随着时代的进步，现代汽车已经逐渐淘汰了传统的燃油喷射系统，取而代之的是电动控制喷油装置、电子控制喷油能够提高汽车发动机的工作状态和工作性能，减少汽车尾气对空气环境造成的污染。电子控制喷油装置主要是通过车载微机程序的编辑，利用传感器实时监测汽车发动机的工作状况，检测空气流量、空气湿度等重要因素，对喷油量进行调节，让发动机保持在最佳状态。防抱死制动系统是电子技术应用最广泛、实践效果最好的成果，防抱死制动装置的使用能够让汽车在制动状态下避免车轮出现抱死状态来提高汽车制动距离的可控制性，汽车防抱死系统能有效控制汽车滑动率，让汽车行驶过程更加平稳，防止出现长距离滑动的情况，保护汽车内人员的生命安全［1］。电子转向助力系统主要是通过蓄电池和电动机调节汽车转向的动力来源，对汽车转向功能进行微机控制。电子转向助力系统一般体积比较小，重量也不大，操作起来比较方便，能有效防止汽车转向设备发生漏油现象。在电子技术的发展背景下，汽车电子转向助力系统能对汽车的转向回正特性进行优化，提高汽车运行的稳定性。电子点火装置主要包含微机传感器和机械接口，电子点火装置主要是通过传感器接收到外界信号，检测汽车发动机的运行工作状况，调节点火时间，有效降低油耗。同时，电子点火装置的使用能够有效延长发动机寿命，减少汽车尾气造成的空气污染。目前，汽车点火装置最多能够帮汽车减少20%的油耗，因此受到汽车工业的广泛推崇。电子防盗系统的运用也是电子技术的现代运用范围，现代汽车大多数都是性能优越，价格不菲，人们越来越重视对汽车防盗系统的运用。电子化的汽车防盗设备主要可以利用GPS电子防盗系统提高汽车的安全防护性能，在未来，汽车防盗系统的发展潜力巨大。

2汽车电子技术的未来发展趋势

2.1汽车电子技术的环保与安全性

“绿水青山就是金山银山”，环保是时代的主题，也是汽车行业发展的未来风向标，汽车电子技术的未来发展首先要体现出环保的取向。汽车行业的兴盛代表着汽车的数量将会越来越多，在未来，汽车的过度使用会给空气质量造成严重的影响，破坏人类生存环境［2］。因此要依靠高新科技手段发展电子技术，推动汽车行业的环保。最为典型的就是把汽车电子控制系统和柴油发动机装置结合起来进行新一轮的研发，为汽车运行提供新的动力。在汽车电子技术不断发展过程中，新型能源能够为汽车行驶提供动力，工作人员可以研发出汽车燃气动力、太阳能动力等，利用电动动力系统研制出混合动力汽车，实现汽车驱动力的环保价值，让汽车电子技术为环保事业作出贡献，成为推动汽车行业发展的有力保障。除了环保之外，安全也是汽车行业发展不容忽视的前提条件，无论汽车的性能如何优越，舒适度如何高，安全始终是保障。电子技术在信息产业的支持下得到了快速发展，当前电子技术在汽车安全研发领域发挥了巨大的价值。利用汽车内安装雷达监测和光学感应装置提高汽车的主动安全性，汽车在高速行驶的过程中能够准确判断出汽车前后的物体，科学计算出汽车前后间距，并且安装全方位的GPS导航系统对安全行驶速度进行测算，一旦发生异常情况，对驾驶员能够及时提醒，确保汽车在长途行驶的过程中不出意外。在未来，汽车电子技术在安全领域的应用将会得到进一步的拓展［3］。

2.2汽车信息化

人类社会已经进入到信息化时代。在未来，汽车电子技术的运用离不开信息化技术的支持。当前阶段，很多汽车的内部设备和内部系统都需要依靠计算机技术进行操控，在汽车内部形成了网络式的电子控制系统。如果汽车电子技术能够和信息化技术相互结合，就能够让汽车网络利用通讯技术实现对外拓展，联合无线网络和卫星通讯，形成紧密相关的汽车卫星广播体系。同时，汽车电子技术结合了微处理器的功能。汽车微处理器尾气处理技术主要是利用单片机提高汽车的抗干扰能力，创造了汽车专用微机［4］。因此在汽车电子控制系统中，微处理器是比较核心的部件之一，通常来说汽车的微处理器是共用的，它能够准确的计算出汽车行驶的速度，相比于以前得出的数据更加精确。除此之外，汽车微处理器的运用离不开电子技术的支撑，通过信息化技术对汽车的微处理器进行功能的拓展。

2.3电子控制电磁式发展

汽车电子技术在未来发展中要着重打开电子控制电磁式发展领域。电子控制电磁式发展是我国当前汽车行业的新兴科学技术传输控制体系。当前我国大多数汽车的控制系统在应用电子控制时的方式比较传统，汽车系统控制工作不能按照系统控制的要求来进行控制水平的提升［5］。在未来，通过集成系统的科学设计和分析，把电子控制技术电磁式控制芯片植入到汽车电子系统中，来提高汽车系统控制处理的效能，保障汽车控制系统能够服务于汽车系统控制处理器。当前，电磁式控制技术能够和电子控制技术相互融合，确保现代汽车控制系统能够得到综合化、智能化的发展。未来在科学技术的引导下，现代汽车电子控制系统也会逐渐趋向于完善，工作人员能够更加有效地掌控汽车应用技术的发展趋势。汽车行业发展要充分地把电子技术和汽车控制技术相互结合，利用电子控制微处理化完善电子控制融合传感器，不断更新电子控制理念，推动电子控制电磁式发展，完成现代汽车工业水平的整体提升。

3结语

综上所述，汽车电子技术在我国汽车行业得到了广泛运用，改善了汽车的燃油装置、导航系统，提高了汽车使用的安全性和舒适度。在未来，汽车电子技术的发展将更加重视环保、信息化，利用计算机技术实现汽车性能的提升和飞越，加速汽车电子控制电磁式发展，推动汽车领域朝着更加现代化的方向前进。

参考文献:

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［4］姚杰．汽车电子节气门技术的现状及发展趋势分析［J］．内燃机与配件，2018(4):202－203．

汽车电子范文篇5

汽车电子设计已成为汽车系统设计中的重点和难点。传统方式下的汽车设计者不得不借助各种机械的、液压的、电子的汽车零部件以验证汽车各子系统的功能，开发周期长，成本居高不下。为了缩短开发周期、降低开发成本，人们引入了SABER仿真技术进行汽车系统技术的验证和开发。SABER仿真技术通过对整个汽车系统进行有效的建模和分析，能够节约大量的试验设备和试验时间。国际上几大跨国汽车公司都已使用SABER仿真技术进行设计，如美国通用、大众、克莱斯勒等。目前，国内有泛亚技术中心能够运用此项技术与通用（北美）进行同步开发。

1SABER软件仿真技术

SABER软件是一个在数学模拟及硬件设计方面功能卓著的仿真工具。对于复杂的混合信号设计和验证问题，SABER软件为设计工程师提供了一种功能强大的混合信号行为仿真器。由于混合信号硬件描述语言——MAST的支持，SABER软件实现了单一内核混合信号及混合技术的仿真，完全改变了模拟电路仿真的现状。SABER软件在混合技术领域具有多个仿真引擎，可以分别处理不同领域的设计单元，且遵循相应的守恒定律，支持电力系统、机电一体化、机械系统、电子系统、光电控制系统、液压系统等系统单元。现在，SABER软件在汽车和飞机制造领域已得到广泛的应用。尤其是在汽车制造领域，许多欧美公司已将它定为行业标准，并投资SABER软件的发展以不断满足新的设计需要。

SABER软件具有明显的优势：分析从SOC到大型系统之间的设计，包括模拟电路、数字电路及混合电路；通过单一的混合信号仿真内核就可以提供精确有效的仿真结果；通过对稳态、时域、频域、统计、可靠性及控制等方面的分析来检验系统性能。

SABER仿真器能够让设计人员对从汽车的最初设计方案（方框图）到由实际电路和机械实现的完整系统进行仿真。这种能力对于复杂运动控制系统的设计（如ABS系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统等）尤为重要。

2汽车电子仿真技术的应用

汽车在投产之前要经过大量的测试试验，对原设计不断地进行修正往往会耗费大量的物力和时间。在设计阶段，对各种状况进行模拟仿真、修正、完善设计，能够提高效率、缩短开发周期。使用SABER软件进行仿真，主要分为3个阶段：建立数学模型、对系统原理进行仿真和对仿真模型进行修改检验。

2.1建立数学模型

所谓计算机仿真就是将实际系统的运行规律用数学形式表达出来，它们通常是一组微分方程或差分方程，然后通过计算机采用数值求解法求解这些方程。

在仿真之前，首先对系统原理图中的所有零部件进行抽象化，建立数学模型，绘制系统的数学模型。为了对电路或系统进行计算机仿真，经常需要开发一个或一组模型。要研究电路的详细特性，可能要求对物理器件建模，有时还需要对大型电路或系统建模。系统模型可能无需和器件模型一样详尽，但作为大系统仿真的一部分，系统模型仍然非常有用。零部件数学模型的质量直接关系到仿真结果的准确性。通过对数学模型各种参数属性的设置来模拟零部件的功能，同时，经过大量计算和试验，不断修正、完善数模。对于同一类零部件可以共用一个（或一类）模型，通过调整数模参数值来实现零部件的更迭。这对于缩短开发周期、节省开发成本，起着至关重要的作用。

在一定外界条件（即输人或激励，包括外加控制与外加干扰）的作用下，从系统的一定初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）决定了整个动态过程。研究系统及其输人、输出三者之间的动态关系，即可确定其性能的属性。图1是汽车音响系统中扬声器的物理模型，其中In_pfUIn_m作为输人信号、由电磁学可知，可以进一步将其简化为力f（t）输人。

于是可将其进一步简化为质量-阻尼-弹簧系统，如图2所示，图2中m、c、k分别表示质量、粘性阻尼系数、弹簧刚度。对系统而言，质量受外力f（t）的作用，质量位移为y（t）（实际扬声器衔铁的振幅），系统的动力学方程为my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。

其中，y（0）与y''''''''（0）分别为质量的初位移与初速度，这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然，此系统在任何瞬间的状态完全可以由质量的,y（t）与y''''''''（t）这两个变动着的状态（即状态变量）在此瞬间的取值来刻画。因为y（t）在此瞬间的取值代表了位移的情况，y''''''''（t）在此瞬间的取值代表了y（t）在此瞬间的变化趋势（速度）的情况。

还有一种更直接的建立数学模型的方法，就是模拟硬件描述语言（AHDL）的含义。MAST就是一种AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的网表。

零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的，SABER软件提供了大量的零部件库文件，对于类似的零件只需修改其属性参数值即可。

2.2对系统原理进行仿真

在仿真过程中，将数学模型转变成为计算机上运行的仿真模型，是由SABER软件系统来完成的，并同时根据仿真模型编制出仿真程序。通过对系统的仿真，可以随时得出各个子系统或零部件的瞬时工作状态及性能参数变化，如电压、电流、功率、转矩等各参数的波形。通过对这些波形与实际试验的结果进行对比分析，找出两者的差别，从而修正原设计。

如先前所提及的，安全性和舒适性的需求导致了新的、高能耗的负载。这些负载可能随着汽车产品的进一步电子化，汽车电子控制装置得到更多的应用，所消耗的电能也将大幅度地增加。现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要，今后将采用集成的42V起动机-发电机供电系统，发电机最大输出功率将由目前的1.4kW提高到8kw左右，发电效率将会达到80以上。伺时，电压等级的提升还将同时带来许多新的问题。12V/42V汽车双电压系统原理图如图3所示。

在双电压系统中，把用电设备分成两部分：中小功率负载由14V电压供电，如室内灯、中控锁、收音机、仪表、车载导航系统等主要为车身电子设备；大功率负载，如电控机械制动装置、电控机械气门正时装置、三元催化转换加热器、电控悬架等，主要为发动机、底盘系统电子设备，由42V电压供电。此双电压供电系统有两个关键器件，一个是DC/DC变换器，它能把交流发电机输出的42V高电压转变为14V的电压。另一个，是装在发动机和变速器之间的起动-发电机，借助一个半导体整流-逆变功率变换器，它不仅充当交流发电机，发出42V的高电压，而且在发动机起动时还作为起动机用。由于它是直接起动发动机，起动时间仅为0.5s，所以噪声很小。

2.2.2起动机／发电机系统

大功率起动机与发电机（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的转矩特性一致，因此，集成两种设备于一体在技术上是可行的，在经济上的效益也显而易见。如图4所示的输出功率与内燃机曲轴转速的关系曲线，ISA让内燃机的速度达到600v/min的起动速度，然后切换到发电模式。由于42V系统能够提供足够的电能，发动机在极短的时间内起动且在点火前达到更高的转速，这样可以降低低转速下的排放，换句话说，使得汽车重起动变得更加容易。

2.2.3双电压系统中42V供电系统

在运行中，双电压系统的电压随着转速变化而变化，电压峰值对电器元件的影响是非常明显的。图5所示的是双电庄系统中42V供电系统的变化曲线，非常清晰地显示了在转速急剧变化时电压的瞬时值，此脉冲电压峰值在电气系统设计和选择电子电器元件时有着非常重要的参考价值。

在仿真过程中，主要分两种类型进行。为了描述简单，这里将42V与14V分开进行讨论。第一种方法，全部打开所有的电子设备，可以观察到整个系统及各个电子器件的电压、电流波形，以及各个电子电器设备互相切换或同时打开时的电压、电流波形。同时，很方便地观察到在抛载状况时的峰值电压波形，局部抛载或全部抛载对系统的影响。

2.2.414V供电系统

14V电压系统主要用于各控制单元，对波形要求甚高。若峰值电压及电流产生严重的脉动，使蓄电池两端电压产生脉动干扰，控制单元搭铁（蓄电池负极）电位也将随之产生脉动干扰。如果这个干扰脉冲幅值过大，就会造成原有信号的丢失，引起控制失灵。观察峰值电压的波形，判定是否符合系统要求。14V线路上的电压波形如图6所示。

2.3对仿真模型进行修改、检验

通过对系统的仿真，得出的初步结果往往不能与理想的目标相一致，还需要通过分析研究，以及与试验进行对比，对系统原理或数学模型进行修改。SABER提供多种仿真分析，如：直流工作点分析、交流小信号分析、顺态分析、蒙特卡罗分析（在模型参数值浮动范围内随机取样，对所取的参数进行分析，检验器件参数在一定范围内浮动对输出的影响）、零极点分析等。结合多种分析，加以对仿真模型的完善。

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以及经美国汽车协会认证为汽车工业的合格供应商。产品已被广泛地应用于通讯产品、军工产品、航天工业、汽车电子等高可靠性需求的场合。相信在国内汽车电子工业里，道康宁系列硅胶也能为获得出色的高可靠性而提供最佳的解决方案。下面即对汽车电子用硅胶加以介绍。

汽车电子与保护材料

汽车行驶于道路上除了须藉由充沛的动力系统驱动外,更有赖于其灵敏与复杂的操控系统控制，使汽车能安全地在最佳条件下行驶。操控系统是一部汽车的神经中枢，它包含许多复杂而精密的控制机构和控制模块，藉由各种输出、侦测、诊断、反馈等讯息操控系统指导着各部件的运作。随著汽车工业与电子工业的发展与结合，各种电子式控制机构和模块逐渐被导入操控系统中以获得更精准、更敏捷的控制,从而提高汽车的性能。

汽车行驶于道路时必须承受风、砂、雨、雪、高低温、振动等各种地型天候与污染物的侵蚀。因此各种精密的电子式控制模块必须藉由适当的保护材料来保护以确保它的稳定性和可靠性。在汽车电子应用领域中对保护材料的选择除了基本要求绝缘、防潮、防污、防蚀、导热等特性外，特別要求具有低应力和耐热、耐寒等性能。有机硅材料因为同时具备这些性能，因此在汽车电子领域中的应用特別受到重视，在汽车电子中的应用领域也越来越广。

有机硅的特性

有机硅是一种人工合成，结构上以硅原子和氧原子为主链的一种高分子聚合物。由于构成主链的硅-氧结构具有较强的化学键结，因此有机硅高聚物的分子比一般有机高聚物对热、氧稳定得多。尽管有机硅在室温下的力学性能与其它材料差异不大，但其在高温及低温下的物理、力学性能表现卓越，温度在-60到250℃多次交变而其性能不受影响，因而有机硅高聚物可在这个温度区域内长期使用。有些有机硅高聚物更能在低至-100℃下正常使用。又由于有机硅分子内有偶极作用，它能有效缓冲和减弱外部电场的影响，从而对连接在硅原子上的羟基有保护作用，使之不易受物理因素或化学试剂的侵蚀。用聚有机硅氧烷制成的各项产品除基本具有耐腐蚀、耐辐照、耐高低温外，还具有低吸湿性、高绝缘电阻、低介电常数、低应力、减振、环保、低毒性、难燃、和可返修等特性。因此有机硅被制成各式各样的粘接密封剂、灌封胶、绝缘涂料和硅脂等成品应用于各种电子装置中。

有机硅材料在汽车电子上的应用

有机硅应用在汽车电子装置上有：粘接与密封剂、灌封胶、凝胶、绝缘涂料、导热胶等材料。这些材料被用于保护发动机控制模块、点火线圏与点火模块、动力系统模块、制动系统模块、废气排放控制模块、电源系统、照明系统、各种传感器、连接器等等。

粘接与密封剂：使用在各类控制模块中做为对线路板上元器件的粘接固定,或是对大型元器件,例如电容、电感、与线圈做辅助性固定以防止元器件因受振动而脱落,有固定与减振的功能。另外也用做模块外壳粘接与密封,起到密封、防潮、防污、防蚀的功能。若使用导热性粘接剂则同时具有粘接与散热功能,可以用来固定功率器件或粘接散热板以达到粘接与散热功能。道康宁DC7091在各类控制模块外壳的密封、连接器的粘接处得到了广泛的使用。发动机控制模块中线路板与铝质散热外壳间的粘接则是导热性粘接剂的典型应用，道康宁1-9226导热粘结剂非常受欢迎。

灌封胶：使用于各类控制模块上,对元器件做整体、一般性的灌封，以达到防潮、防污、防腐蚀的基本要求。使用有机硅灌封胶可达到减低应力与承受高低温冲击的功能。对于高功率的控制模块则采用导热性灌封胶,以达到散热的功能。雨刷控制器与电源系统模块等器件广泛的应用了有机硅灌封材料。HID(HighIntensityDischarge)灯模块的灌封就是典型的应用。HID模块包含了点火器和转换器。使用的灌封胶必须具有良好的粘结性能和优异的介电性能，能防尘和防渗水，起到足够的绝缘保护作用；灌封胶必须比较柔软，能防止焊点的脱落；由于模块内部含有一些发热元件，所以灌封胶需要具有一定的导热作用；为了防止挥发性物质在灯管和折射器上发生雾化，灌封胶最好是精炼型的；最后灌封胶必须是UL94V-0阻燃级别。道康宁SE1816CVMA&B双组份灌封胶应用于HID模块中就非常合适。

凝胶：凝胶灌封材料是汽车电子装置中的最主要用胶。功能与灌封胶相似,但提供更进一步的减低应力与减振的功能。对于精细线路在承受振动和承受极低温的情况下的线路保护特別具有功能。有机硅凝胶灌封材料的极低应力与有机硅原有的绝缘、防潮性能使得有机硅凝胶灌封材料成为汽车电子中主要的灌封保护材料。保护发动机控制模块、点火线圏等便是其中典型的应用。而最先进的汽电共享发动机的动力模块更使用了道康宁SE1885MA&B低温有机硅凝胶做为其灌封保护材料。这种灌封材料需要具有优异的防尘和防渗水性能，并且要求柔软度高，可以保护连线不受应力影响，甚至在-55℃环境下依旧保持高柔软度。

绝缘涂料：涂布于各类控制系统或模块中的线路板上或半导体元件上,以达到防潮、防污、防蚀的目的。也可以涂布于电压或电流较高的电极上以防止跳火与短路。通过涂覆，能够使线路板和元件表面形成一绝缘和防潮层，也避免污染物引起短路，减少元器件与环境的接触并延阻腐蚀。并且保护电子装置中的金属接点免受环境的损坏，从而使产品的耐环境可靠性有一个质的飞跃。保护各种模块中的线路板和传感器等是其中典型的应用，例如雨刮器中的线路板就可以使用道康宁3-1953无溶剂型敷形涂料加以保护，起到防水及其它液体的侵蚀。

导热材料：各种电子式控制模块中有许多高功率元器件在使用中会伴随产生大量的热,这会使得模块在工作中温度逐渐升高。为避免温度过高而损坏元器件和线路,必须有适当的散热途经以维持控制模块于适当的温度中工作。无论采用何种散热途经都必须使用导热材料做为介质来减低界面接触热阻,增加散热效能。有机硅材料中包括具有导热性的粘接剂、灌封胶、凝胶灌封材料,其中导热粘接剂被用来粘结固定功率组件与散热片。导热性灌封胶和凝胶被用来做为模块灌封,在发动机控制模块和动力系统模块中便使用了该技术的材料，例如道康宁1-9226导热粘结剂。

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从新加坡、香港汽车市场来看，汽车保有率比内地一些城市的汽车市场要高；但是这两个市场汽车拥堵的现象却很少。最近，我们和深圳市政府合作，把公交系统进行了分类管理，再来实行车辆调配，来减少拥堵现象。这样看来，交通问题更多的是应该从战略高度来解决的。其中，包括未来车库的建设、电子发展方面、系统管理方面、整车的安全可靠舒适度方面，都需要一个电子化信息。而目前，互联网是最有可能实现在汽车上和其他所需的技术上面，如云技术以及未来的整个云计算的发展。不过现在看来，汽车电子的整个发展趋势还是传统产品的升级换代，新型产品的普及，朝着智能化、数字化、网络化方向延伸。如果能够综合起来进行控制，就能真正实现安全、节能、环保。

安全、节能环保、舒适娱乐成为微型汽车电子应用发展的主旋律。现在人们在车上停留的时间越来越长，还有自驾旅游。怎么样将先进的汽车电子技术在这段车上停留的时间中充分地发挥出优越的性能是值得考虑的事情。现在汽车电子、铁路电子和航空航海电子本着产品通根，技术同源，相互融合逐步来达到更人性化的需求。当前，汽车电子典型的应用方面是传统技术的升级。技术升级方面主要包括新能源配套、电子技术转移、航空电子技术转化，也包括军工技术和未来建设云计算。尤其是，未来新能源汽车小型化、轻量化的要求越来越高，需要更好的汽车电子产品和技术来落实到位。未来新一代汽车驾驶，应该是一个综合素质系统，即四网合一。这也是互联网的一个发展方向。

在这方面，目前我们准备跟高通公司联系。在政府的引导下，实现互联网、有线电视网、电信网及汽车网的有机融合。因此，发展新型汽车电子，需要在智能联网和管理这方面做好技术准备。在新一代的汽车驾驶中，综合舱也是一个发展趋势，它能够让人们如同在家里一样实现视频聊天等功能，不过产品可靠性一直是该方面产品最受关注的地方。

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随着汽车电子向网络化、智能化、舒适化趋势发展的不断深入，半导体在汽车电子化中的应用规模及其作用越来越引起关注，整个行业对MCU、传感器、模拟IC等关键半导体元器件也提出更多挑战。

挑战一：海量应用带来管理复杂度提高

勿庸置疑，高速成长的汽车电子领域使得半导体器件大有用武之地，然而半导体器件的大量使用也会给系统管理带来很多挑战。“单就MCU而言，在1996年，典型的汽车仅有6个MCU，到2008年，高档汽车应用MCU的数量会超过100个，这无疑使管理复杂性大大增加。”飞思卡尔全球汽车电子战略市场经理StephanLehmann表示。Lehmann认为，汽车智能化的设计理念将不断深入，包括技术合作和开放的标准，鼓励即插即用的软件模块以及跨企业领域的技术合作环境。

“车身有很多的位置需要控制和监测，而且有很多地方的节点是非常集中的，应该把发动机、动力传动系统、感应点等分为几个ECU(电子控制单元)网络，各ECU间通过总线相连，来进行分布式控制。”飞思卡尔德国公司汽车系统工程部经理RainerMakowitz介绍。飞思卡尔德国公司的总部位于慕尼黑，贴近世界顶尖级汽车制造商宝马、奥迪、奔驰的设计和制造中心，可谓“近水楼台”，因此在车身控制、车载信息娱乐、安全系统、动力传动系统等领域也走在世界前列。

分布式车身控制系统基于CAN/LIN总线，ECU将通过CAN总线提供稳定、可靠的低成本网络连接；电机、开关、传感器和车灯等则通过LIN进行网络连接。另外，Makowitz还谈到，车身控制需要更高的集成度，通过飞思卡尔专有的SmartMOS技术，设计人员可以将模拟、功率器件和数字电路集成在一起，从而提供更好的性能调节、简化设计，并节省电路板空间。

挑战二：自预警对传感器提出新需求

图像传感器和雷达技术可以为司机提供自我预警功能。Lehmann认为，新的传感需求是当前汽车电子面临的第二个挑战，对于这一功能的实现，他指出几个关键点：“车身需要安装有多个传感器，雷达器件成本的降低是一个关键因素，同时两种不同传感器的数据是可融合的。”此外，在降低成本方面，他还提到，可以用系统封装方案代替板级模块、采用标准化的卫星通讯，以及更高集成度解决方案。

以轮胎压力监测系统(TPMS)为例，Lehmann提到，美国要求在2007年8月前在所有出售的客车和轻型卡车上安装TPMS，预计未来5年轮胎传感器的需求量达到7亿只。他接着指出，飞思卡尔的TPMS解决方案MPXY8300由电容性压力传感元件、温度传感器、2轴加速度传感器、MCU、SMARTMOSRF发射器等组成，所有这些均被集成在一个小型封装内。

而半年前，飞思卡尔首次公布的使用硅锗(SiGe)技术的77GHz频带毫米波雷达射频芯片，正是用于在配备了车间距控制系统及预防碰撞安全系统(PrecrashSafetySystem)的汽车间进行间距检测。该芯片将发射器数量由原来的3片降到单片，并采用了专为雷达设计的FirstPower架构MCU，其成本仅有采用GaAs技术的1/4，使大批量使用成为可能。Lehmann透露，该芯片会用在2010年前后推出的汽车上。

挑战三：性能、成本驱使MCU架构升级

该行业对更多处理器及更强处理性能的需求渐趋明显。Lehmann给出了这样一组数据：2008年，汽车内的ECU单元数预计将增加到60个，这需要处理器速度达到2000MHz，MCU要具备19MB可编程存储器和1.25MB数据存储器，晶体管数量更将高达3.4亿。然而，高性能并不意味着成本的无约束，Lehmann称要提供买得起的高性能产品。

Lehmann进一步指出，新算法的采用对MCU提出了创新要求，要增加了单指令多数据(SIMD)DSP能力，同时，需要为大数据吞吐量和通信的优化提供更加智能的MCU架构，以及面向多核架构的有效工具和深入了解。

在16位MCU产品方面，飞思卡尔微控制器部门IC设计中心经理JoachimKrücken指出，飞思卡尔的S12系列MCU提供高性能和低成本兼容的产品。按照他公布的演进路线图，2007年飞思卡尔将会推出支持更高性能的S12XF系列、S12XE系列，以及成本优化的S12XS系列，并将在未来一两年内进一步推出外设更加简化、成本最优化的S12P系列，以超低成本支持LIN/CAN网络。

Krücken介绍，S12系列MCU性能的提升主要在几个方面：一是总线速度的提升，例如S12典型的总线速度为25MHz，到S12XD时的40MHz，再到S12XE的50MHz；二是CPU性能的提升，S12XD在S12的基础上，进一步采用了更快速的乘法器、存储访问方式在整个系列中保持一致(Globalpaging)和更多16位操作，而S12XE又在S12XD上加入了同步不可屏蔽中断(SYSnon-maskableinterrupt)；三是内建可提供高达100MIPS额外处理能力的XGATE协处理器模块；四是外设的增强。

以S12XEMCU系列为例，升级产品拥有更多的存储器选择，如S12XEP100将存储器容量提高到1MB，显著提高了MCU在各种应用中的性能，包括中央车身控制、仪表检测、车门模块和底盘节点。同时，S12XE系列包括一个存储器保护单元(MPU)，用于防止软件中的系统错误，这项特性在汽车设计中非常关键。XGATE协处理器模块提供多种功能，比如显示驱动、先进脉冲调制(PWM)功能和中断处理，可以显著降低CPU的负荷，使CPU能够集中资源运行关键的系统活动，从而缩短响应时间。

32位MCU产品方面，飞思卡尔和ST联合致力于PowerPC在汽车电子应用中的标准化工作，加强PowerPC的实用性，适用于动力传动系统、车身与底盘控制以及安全系统应用。基于PowerPC架构的MPC5561集成了高性能处理功能、闪存和行业标准接口，如FlexRay协议，适用于高级汽车安全应用，目前已应用于BMW自适应驾驶系统。Lehmann称：“这是市场第一个且目前在路上运行的解决方案。”MPC5561还包括一个单指令多数据流(SIMD)引擎，支持信号处理和浮点运算密集的应用。

挑战四：“零缺陷”的可靠性

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一、汽车电子操控和安全系统谈起

近几年来我国汽车工业增长迅速，发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测：汽车工业有可能超过IT产业，成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实，汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如，虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右，但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%，中、高档轿车中汽车电子已占30%以上，而且这个比例还在、不断地快速增长，预期很快将达到50%。

电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车（机动车）的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件（包括传感器、执行器、微电路等）到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器（智能执行器、智能变送器）。

实际上，汽车电子已经经历了几个发展阶段：从分立电子元器件搭建的电路监测控制，经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统，现在已经进入了采用高速总线（目前至少有5种以上总线已开发使用），统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据，实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态，就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始，再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量，同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度，确定发动机的工况，进而控制，调整最佳喷油量，最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速，最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合，构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化，而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。

还可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置（ABS）外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在，国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统（EBA），该系统在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度，并判断紧急制动的力度是否足够，如果需要，就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间（例如百万分之一秒级）内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速，进而为每个车轮平衡分配动力，保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”（ETC）系统等。

从以上列举的两个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求：

1．电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器（+调理电路）+微处理器，然后再通过微处理器（+功率放大电路）+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。

2．现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。

3．电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。

4．汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。

5．与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低（几美元至十几或几十美元），所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。

二、智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件

微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS（微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。

首先必须说明的是，在绝大多数情况下，本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。

它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。

智能传感器（SmartSensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。

在一个封装中，把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器（SAR）、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器和串行接口（SPI）等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前，亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟，已广泛用于汽车（机动车）所需的各式各样的压力测量和控制单元中，诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广，不局限于汽车工业。目前，生产智能压力传感器的厂商已不少，市售商品的品种也很多，已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小，随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少，但功能和性能却越来越强，而且生产成本降低很快（现在约为几美元一只）。

顺便需要说说的是，在一些中文资料中，尤其是一些产品宣传性材料中，笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都称之为智能传感器，但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为，Smart（智能型）传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然，知识型的内涵也在不断进化，但那些只能简单响应环境变化，作一些相应补偿、调整工作状态的，特别是不需要集成处理器的器件，其知识等级太低，一般不应归入智能器件范畴。

相信大多数读者能经常接触到的，最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距（IOX）光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。

微系统（Microsystem）和MEMS（微机电系统）-由微传感器、微电子学电路（信号处理、控制电路、通信接品等）和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。

MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显，MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程，也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法，其中也包括微机械结构件的制作。

微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器，智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS，MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令，进而能独立、正确动作的微机械（Micromachines）。现在，开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少，涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。

汽车电子范文篇10

汽车中电子成分的不断增多是因为市场对汽车产品的要求与期望的不断增加。例如，对汽车安全系统的更高要求就产生了防抱死刹车(ABS)、轨道控制系统、防滑出、防翻滚及其侧面气囊保护等措施。对更高燃油效率的要求又引入了直喷发动机系统(DirectInjection)、随换多缸系统(DisplacementOnDemand)、电子阀控系统(ElectronicValving)以及混合动力型汽车(HybridVehicle)。这些不断增加的电子系统使汽车系统变得更为复杂，也使得这些系统的开发、设计过程变得更具有挑战性。

对日趋复杂的汽车部件及电子系统，传统的控制方法已显得力不从心。例如，传统发动机点火时序控制都是基于表格查找方法。这种方法对现动机来说有很多局限性，一是表格法不能将发动机的动态特征考虑进来；二是现动机需要控制的状态从以前的几百个到现在的上万个，这样，用表格查找的方法就很难实施，也无法再继续提高发电机的性能。随之而来，一种代替这种方法的现代控制是基本模型的控制方法(。这种方法的实施过程不太随发动机的复杂程度而变，但需要一个较准确的发动机的动态模型。另外，汽车电子器件与系统的开发方式和过程也必须加快速度、降低成本、增加质量才能满足厂家的管理目标。传统的硬件研制、测试、再研制、再测试的重复模式就显得费时、费力，成本也会相应增加。

在这样的背景下，越来越多的汽车电子厂家利用计算机辅助工程软件来加速研发过程，降低研发成本，提高产品质量。具体做法是：厂家在计算机的虚拟平台上来完成尽可能多(可高达80到90的工作量)的产品设计、分析工作，只是在最后一步才进行实际硬件实施。

无刷电机代替有刷电机油泵的设计实例

我们以发动机的油气控制系统为例来说明设计过程。如图1所示。首先，一个厂家决定用无刷电机来代替传统的有刷电机油泵。它可以从RMxprt软件开始，该软件中有包含无刷电机在内的13种电机和发电机模式。用户只需要输入与电机有关的设计参数，例如输入电压、功率、极数、永磁铁类型等，RMxprt就可以自动设计出一个基本的无刷电机，并计算出该电机在不同运营状态(例如空载和全载)的性能参数，例如力矩、转速和效率等。

如果用户想对以上设计的基本电机进行更进一步的分析与优化，他可以选用全功能的FEA软件。Maxwell是一套通用的用于电磁分析的FEA软件。它可以对任意的两维或三维的实体设计，其中每一物体可以有不同的包括非线性的电磁特性，进行与电磁场有关的静态或动态的性能分析。例如，用户可以分析一个电机内的磁场强度的分布来确定定子槽距的间隙，或者调整空气间隙来确定力矩的大小。同时Maxwell一个很重要的功能就是动态的损耗计算，包括由涡流和滞回引起的铁芯损耗。由于Maxwell软件的通用性，它可以用于除电机外任何包括电磁原理的系统分析与设计，例如可变磁阻的速度传感器、电磁线圈(Solenoid)、电抗器以及变压器等。

电机设计完成后，其准确的仿真模型可直接应用于线路仿真系统软件Simplorer中。这种从FEA模型直接生成线路模型的过程省去了很多对物理系统建模的繁杂过程。Simplorer是一个以电路为核心并具有包括机械、液压、热能等多物理域的仿真系统软件。与许多其他线路仿真软件不同的是，Simplorer线路中所用的元件都是基于物理原理的模型，而不是行为模型。这样，当整个系统模型建成后，其行为由每个元件的物理特性所决定。在线路仿真中，电机驱动控制电路的设计和分析首先得到完成，这包括用固体开关元件和PWM的控制方法对电机进行调速控制。

电路以外的系统设计实例

此外，Simplorer还可用于电路以外的系统设计。在下面的油路控制示意图(图2)中，由上面设计的电机来驱动油泵。燃油通过油泵过滤器，油压控制阀进入电控喷头。电喷头的开关与时间的长短由电磁阀来控制，阀中所用的电磁线圈也是由FEA的精确设计而来，电磁线圈的上端接电控部分，下端接电喷的滑体与顶针。这样整个油路的控制的系统模型就完成了，油路的压力及流量的动态特性就可以用仿真进行分析和调试。

与此类似的是燃气控制系统，其中所有元部件模型均来自Simplorer软件所随带的汽车和液压系统模型库，这些模型库包含了许多汽车中用到的基本元部件，例如导线、保险丝、点火器、发动机和变速箱等等。这样，汽车电子设计工程师可以很快地建立起所设计的系统模型。在油路和气路控制完成后，就可以进行点火系统的设计。在点火系统中，直接安插在点火器的点火线圈(ignitioncoil)的设计也是用FEA的方法设计出最优的电磁特性。通过电子控制的方式将电能转换成点火器所需要的高压电弧，因为电弧特性(电压高低、电弧延续时间长短)对发动机点火过程和运行性能有很大影响，所以用CAE设计出的一个性能良好的点火系统很有意义。由计算机仿真出来的点火器上的电压和电流波形图与其后的实际测试结果与仿真结果非常吻合。

本文小结

美国Ansoft公司EM工具是包括北美、欧洲及日本在内的汽车电子行业内的一种主流CAE产品，它的产品用于机电系统的仿真、分析、设计与优化。EM工具包括：专用元部件设计软件RMxprt和Pexprt；通用电磁系统的有限元分析软件(FEA)Maxwell；通用的多物理域仿真软件Simplorer组成。这些产品有机地组合在一起形成一个流畅、高效的设计平台。以上实例说明，利用先进的设计仿真软件，像发动机油气点火系统这样复杂的过程也可以在设计出实物之前进行精确的性能分析。

Ansoft的EM工具在汽车设计的其它方面也得到了广泛的应用，在下列汽车电子系统中，EM工具用来设计和分析传感器、驱动器、通讯和控制系统，它们包括：

动力系统：包括油气控制、点火系统、电水泵、电压缩机和电控阀门系统等。

变速系统：包括电控液压系统和舒适换速等。

底盘及悬挂系统：包括半积极和全积极悬挂系统。

轨道控制系统：包括ABS、电助力转向系统(EPS)、轮胎压力管理系统(TPM)等。

车身电子：包括仪表盘系统、线束设计、照明和通讯等。