轻型汽车技术２０１１（７／８）总２６３／２６４ 技术纵横 ３ 汽车电子前沿技术分析及展望 占泽晟杜晓梅 贾辉 （武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室） 摘要 汽车电子技术已被广泛应用于现代车辆当中，并逐渐成为开发新车型、改善汽车性 能的关键技术因素。汽车电子化的程度已成为衡量现代汽车水平的重要标志。文章对汽 车动力控制、行驶姿态控制以及信息传递等电子信息技术的现状进行了分析和探究，并 从传感器技术、微处理技术以及软件技术等方面对汽车电子新技术的发展与未来做出了 展望和设想，为未来汽车发展方向提供了参考。 关键词：汽车电子信息技术微处理发展趋势 计算机技术和电子技术的快速发展，尤其是集 统等的机液电磁高度一体化，并且实现了多变量多 成电路的发展使得如今电子元件不仅体积小功能 目标综合协调控制，如动力总成综合控制、集成安 强，而且响应迅捷、可靠性好，价格便宜，它极大地推 全控制系统等。以前的多子系统独立工作也发展成 动了汽车电子控制技术的发展。电子信息技术的应 如今的分布式模块化控制器局部网络，可实现整车 用对提高汽车动力性、安全性、舒适性、环保性和娱 信息共享以及无线远程高频网络通信。 乐性等方面都具有十分重要的作用。汽车电子技术 按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把 已成为开发新车型、改善车辆性能所采取的最重要 汽车电子产品分为两类：（１）汽车电子控制装置： 的技术措施；汽车制造商也纷纷把加装电子设备和 它需要和车上的机械系统配合使用，即“机电结 引进先进的汽车电子产品作为汽车的卖点和夺取汽 合”的汽车电子装置，例如电子燃油喷射系统、制动 车市场重要的手段。汽车电子化程度的高低已成为 防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬 衡量一个国家汽车工业水平的重要标志。目前汽车 架、电子控制自动变速器、电子动力转向等；（２）车 上电子产品的成本平均占整车成本的３０％左右，在 载汽车电子装置：它是在汽车环境下能够独立使用 某些高档汽车上电子产品可占总成本的６０％以上。 的电子装置，和汽车本身的性能并无直接关系，如 电子技术已经深入到了汽车的各个系统，且电子化 汽车信息系统、导航系统、空调系统及车辆娱乐系 程度会进一步上升，未来汽车将会更加高级和更加 表１ 现代汽车上应用较多的汽车电子控制系统 智能。 发动机 电控汽油喷射（ＥＦＩ）、电控点火装置（ＥＳＡ）、怠速控制 １ 汽车电子技术的应用现状 控制 （ＩＳＣ）、自我诊断、警告提示、备用功能与失效保护等 电控防抱死制动系统（ＡＢＳ）、加速防滑系统（ＡＳＲ）、防 汽车电子技术目前已得到了快速全面发展，其 底盘 滑差速器（ＡＳＤ）、牵引力控制系统（ＴＣＳ）、电控悬架装 功能不断增多，性能不断完善，技术一体化和系统集 控制 置（ＴＥＭＳ）、电控定速，加速，怠速系统、电子控制自动 成化的程度也越来越高。从最初的只有发动机电子 变速器、电子动力转向等 点火到如今的各种控制功能如自动巡航、自动启停、 其他 电子仪表、倒车雷达、电控防盗装置、电池过电压保护、空 自动避撞等同时存在；以前机电部件的简单组合也 控制 调系统、门窗自动开闭系统、座椅调节、门锁控制、汽车音 发展到了如今如直喷式发动机电控共轨燃料喷射系 响系统、汽车通讯系统等 ４ 技术纵横 统等。表１列出了现代汽车上应用较多的汽车电子 控制系统。 目前汽车电子技术正向集中综合控制方向发 展：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（ＰＣＭ）；将制动防抱死 控制系统（ＡＢＳ）、牵引力控制系统（ＴＣＳ）和驱动防 滑控制系统（ＡＳＲ）综合在一起进行制动控制；通过 中央控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系 统通过总线进行连接，控制器通过控制运算，对各子 系统进行协调，将车辆行驶性能发挥到最佳水平，形 成一体化底盘控制系统（ＵＣＣ）。 汽车上的电子设备数量迅猛增多也催生了网 络、总线技术的快速发展。通讯线将各种汽车电子设 备连接成为一个网络，通过数据总线发送和接收信 息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外，还可 以为其他控制装置提供数据服务。总线技术的应用 减少了电气节点的数量和导线的用量，使得装配工 作更为简化，同时也增强了信息传送的可靠性。数据 总线可以访问任何一个电子控制装置，读取故障码 并对其进行故障诊断，从而整车维修工作也变得更 为简单。 ２汽车电子技术的发展趋势 随着人们对汽车的安全、环保、舒适、娱乐等要 求的不断提高，汽车电子技术在功能多样化、系统集 成化、体积微型化、系统网络化等方面不断取得新的 突破。汽车电子技术已经深入到优化人一汽车一环 境三方面整体关系的阶段。它将向着超微型磁体、超 高效电机以及智能控制器方向发展，从而为车辆的 集中控制提供条件（如制动、转向和悬架的集中控 制以及发动机和变速器的集中控制等）。未来汽车 电子技术会在绿色环保、安全和信息化方向进一步 发展。由于当今社会对汽车环保性和燃油经济性的 要求不断提高，汽车电子控制系统以及电动汽车的 发展在未来的数十年里都是汽车电子技术的巨大市 场。另一方面，通过采用雷达、光学和超声波传感器 等技术，测量汽车与周围物体的距离和接近物体时 的速度等来实现的主动安全性方面也是一个重要的 突破口；汽车网络和通讯的向外延伸以及卫星导航， Ｗｉ—Ｆｉ、电视卫星广播系统等都是汽车电子技术应用 的方向。 轻型汽车技术２０１１（７／８）总２６３／２６４ ３ 更先进的电子技术、控制策略和 通讯网络将运用于汽车（展望） １．传感器技术 车用传感器是促进汽车电子化、ｆ１动化和智能 化发展的关键技术之一。汽乍电子化、自动化程度 越高，它对传感器依赖性就越大。汽车现代传感器 总的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化和微型 化。其技术的发展方向是：开展基础研究，发现新现 象、采用新原理、开发新材料和采用新Ｔ艺；扩大传 感器的功能与应用范围。日本丰田公司和德国德科 电子公司联合开发的智能车速控制系统，驾驶员可 以选择滞后前车一定的时间（１．８ｓ、２．０ｓ、２．４ｓ），通过 前保险杠的雷达传感器测距来控制，并与前车保持 一定的距离。德国德尔福电子系统公司的热管理系 统，把信号送入系统中央控制器后，可以根据乘员 的衣着和心理反应进行自动蒯节气流温度、流世、 流动方向等，满足各个乘员的舒适性。汽车导航系 统集合了嵌入式计算机、彩色显示器和卫星定位系 统等技术，将会得到广泛的应用。 由于汽车电子控制系统的多样化，使其所需要 的传感器种类和数量不断增加。因此研制新型、高 精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。 未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟 和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理。同 时，它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正， 具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器 信号的质量不受影响，即使在特别严酷的使用条件 下仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装 方便的优点，从而免受机械特性的影响。 ２．微处理器技术 微处理器是汽车电子控制系统中的核心部件， 负责指挥其他设备一ｒ作。目前汽车上用的微处理器 以通用单片机和高抗干扰及耐振的汽车专用微机 为主，其速度和精度要求不如专用微机，但抗十扰 性能较强，能适应汽车振动大等恶劣的Ｔ作环境。 有的已经由单机控制（即一个微机控制一个项目， 如点火控制）向集中控制发展，汽车集中控制也南 原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。微处理 机的出现给汽车仪表带来‘ｒ革命性的变化，世界汽 车工业的微处理机用量激增，由从前单一的仪器逐 轻型汽车技术２０１１（７／８）总２６３／２６４ 技术纵横 ５ 步发展为多用途、智能化仪表，不但可以很精确地把 汽车上所有的待测量都检测出来，分别显示和打印 需要的结果，而且还有运算、判断、预测和引导等功 能。如可监视汽车各大部件的工作情况，还可以对蓄 多通道传输技术由实验室将逐步进入实用阶 段。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络， 以便分离汽车中心计算机的信息。微处理机可通过 网络接收其他单元的信号。传感器和执行机构之间 要有一个新式接口，以便与多通道传输系统相联 电池电压、轮胎气压、车速等检测量的高低限量进行 报警。随着汽车电子控制系统的不断增加，汽车使用 的微处理器数量增多，计算精度和速度越来越高，车 辆性能和功能也会越来越强大。 ３．汽车总线技术 由于汽车电子装置的不断增加，为简化线路的 连接，提高系统可靠性和故障诊断水平，加强各电控 单元之间的数据资源共享，汽车网络总线技术是解 决这一问题的有效途径。汽车网络总线技术得到了 很大的发展。除了现在汽车上ＣＡＮ总线和ＬＩＮ总线 的应用已是一种主流发展模式外，符合ＩＥＥＥ１３９４ 标准，４００Ｍｂｉｔ／ｓ传送速率的数据光纤总线也将应用 于汽车上。 ４．线控技术 线控技术正在快速发展，线控制驱动系统或将 取代机械连杆机构而实现以电子信息技术为基础的 电动化，汽车底盘结构将发生革命性变化。各种线控 系统或线驱动系统如线控换档、线控转向、线控制动 也发展迅速。总之，线控技术的全面应用将大大改变 和简化汽车的传统结构，是实现未来汽车无人驾驶 的基础，这也将是一场革命性的技术进步。 ５．软件新技术应用 随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软 件的需求也将会增加。因此，多种软件以及通用的高 级语言也成了发展需求。汽车上多通道传输网络将 大大依赖于软件，软件总数的增加及功能的提高，将 能够使计算机完成越来越复杂的任务。 智能汽车及智能交通系统的研究及应用，致使 汽车智能化相关的技术问题开始受到制造商们的高 度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依 赖于电子技术的实现。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，能根据 驾驶员的目标资料，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。从全球 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。将来路上行驶 的都将是由计算机控制的智能汽车。 ６．多通道传输技术 系。数据传输载体方面的电子新技术应用汽车电子 技术将实现整车控制系统。这一系统要求有一个庞 大而复杂的信息交换与控制系统。车用计算机的容 量要求更大，计算则要求更高。由于汽车用计算机 控制系统的数量日益增多，采用高速数据传输网络 Ｅｔ益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输 介质，以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。 由于电子信息技术的发展，以及近年来嵌入式 系统、局域网ＣＡＮ和数据总线ＤＢ技术的成熟，汽 车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然 趋势。原先单一项目控制的燃油喷射控制、点火控 制、排放控制、自动变速控制等，发展成为多功能的 集成控制系统。如：发动机的电子控制技术是从控 制点火时刻开始的，上世纪九十年代初发展到汽油 喷射、点火控制、排放控制等多项内容复合的发动 机集中控制系统；上世纪末又将发动机控制、驱动 防滑控制系统等复合，成为动力控制系统或牵引控 制系统。又如：戴姆勒一克莱斯勒公司的测控一体 化制动系统，把制动踏板行程、转向角度、轮速、车 速等信号集合，通过制动防抱死系统或电子稳定控 制程序系统控制制动过程。 网络化是未来车辆的必然趋势，集发动机控 制、底盘控制、车身控制、以及安全、通讯、娱乐等于 一体的网络汽车的出现也是指日可待。 ４ 结束语 汽车电子化程度的高低已经成为当今世界衡 量汽车先进水平的重要标志。纵观近几十年来汽车 技术方面的重大成就，无一例外的都和汽车电子技 术的发展和应用有关。汽车电子技术已经广泛应用 于汽车的各个领域，极大地改善了汽车的综合性能， 使汽车在安全、节能、环保、舒适等各方面都有长足 的进步。随着电子技术的发展，汽车电子技术已从单 个部件电子化发展到总成电子化、网络化、智能化。 环保化、安全化、智能化、综合化、信息化是汽车电 子技术发展的大势所趋。可以预见，未来汽车将不 再仅仅是个代步工具，它同时具（下转第３５页） 轻型汽车技术２０１１（７／８）总２６３／２６４ 技术纵横 ３５ 要的校核，确保连接强度以免造成松动或变形。 加强对零件的过程控制管理，明确影响前轮外 倾所涉及的相关零件，包括副车架、减震器、摆臂、转 向节、轮毂以及车身等的关键控制尺寸，必要时在图 纸上增加关键产品特征控制ＫＰＣ要求。 还有一个容易忽略的问题，由于悬架系统部件 中有橡胶件，从总装线上刚下线的车辆，在作四轮定 位前，需先通过规定的颠簸路，通过车辆的振动衰 减，消除悬架中的摩擦，确保四轮定位的准确性。 装配环节，比如转向节与减震器连接部位，存 在装配方便性与精确定位性的矛盾，为了解决这一 矛盾，可在装配时增加辅助安装工装，保证安装方 便的同时也满足了前轮外倾的定位要求，见图ｌＯ。 通过对问题的逐一梳理及采取相应措施，该车 型目前前轮外倾一次合格率达到９９．７％，满足了设 计要求，也满足了整车生产厂用的三西格码质量要 求。 ｂ 结 话 前轮外倾问题由于涉及的零部件较多，系统比 较复杂，所以当遇到此类问题会感觉千头万绪，无 从下手。笔者深切地体会到，面对这样涉及多零件 的复杂系统问题，采用合理的零件对换是查找问题 的非常行之有效的方法，因此本文详细地介绍了零 件对换的过程。轿车在设计、试制、生产过程中经常 会遇到此类问题，希望对类似问题的分析处理能有 定的参考价值。 一参考文献 图１０减振器一转向节安装辅助工装 则 １祁宏钟．汽车悬架系统设计机理、方法及准 ： ：！；． ！钸｛！ ！ ｛ 矫｛！矫 ！；． ！矫 ！ ． 尔 ！ 不 绵 绵 乔 尔 乖 乖 乖 （上接第５页） 备了交通、娱乐、办公和通信的多 种功能。汽车电子将使汽车工业步人数字化和信息 化时代。 参考文献 １ ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＶｅｒｍｏｎｔＴｅｃｈｎｉｃａｌ— ＣｏＲｅｇｅ，２００９． 业出版社．２００５． ５ Ｋ．Ｖ．ＯＧＤＥＮ，ＳａｆｅｒＲｏａｄｓ，ＡｍｅｓｂｕｒｙＴｅｃｈｎｉ— ｃａｌ，Ｅｎｇｌａｎｄ，２００３ ６ 范珍珍，郭芳芳，章小平．汽车电子技术的应 用与发展浅析Ｕ］．科技和产业，２００８，（４）． ７于笑平，崔剑平．汽车电子技术Ⅱ】．机械与电 子，２００７． ８ Ｎｅｗ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ａｕｔｏｃａｒｓ， ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ， ２００９ 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