汽车电子技术的发展趋势研究

李贵军 詹世涛

摘要：汽车引入电子技术，是排放性能、燃油以及安全性能的要求，电子技术在汽车上的广泛应用大大提高了汽车电子化水平和整体性能。本文首先介绍了现阶段电子技术在汽车中的应用情况，在此基础上分析并展望汽车电子技术的发展趋势。

关键词：汽车；电子技术；发展

汽车广泛采用电子技术始于上世纪七十年代，特别是近些年来，在排放性能、安全性能以及燃油经济性的要求下，汽车领域开始大量引进电子技术，从而提升了汽车的电子化程度和整体性能。

1 汽车电子技术应用现状

1.1 动力传动电子控制系统

该系统是传感器、电控单元以及执行单元三部分组成的，主要涉及到发动机电子控制、动力传动总成综合电子控制以及自动变速器控制等内容。动力传动电子控制系统的主要作用是确保无论在任何工况中，汽车始终可以保持最佳的运行状态，尽可能的简化驾驶操作，降低驾驶者的驾驶强度，实现油耗及排放量的降低，动力传动系统冲力的减少，提高汽车动力性、经济性以及舒适性。

1.2 底盘电子控制系统

底盘电子控制系统内容主要涵盖制动防滑、车身控制、牵引力控制、轮胎检测、转向控制等系统，主要作用是提升汽车整体安全性能及动力性能，近些年来逐渐被引入到普通型轿车上。

1.3 车身电子控制系统

主要涉及安全气囊、空调自动控制、座椅、车内噪音控制、自动刮水器及门窗、满足各个用电设备要求的电源管理系统等，其主要作用是提高汽车便捷性、安全性以及舒适感。

1.4 娱乐及通讯系统

车载多媒体、语音、智能交通以及导航等系统都属于娱乐及通讯系统范畴。娱乐及通讯系统的主要作用是实现人、车以及外界环境信息之间的联通，对汽车各个部分电子控制功能加以协调。

2 汽车电子技术发展趋势

随着电子技术的不断发展，汽车电子技术逐步实现智能化、自动化以及信息化，呈现出机电一体化的趋势，进而实现人、汽车与外部环境之间的协调性。

2.1 微处理器

首先，将MC9S08SC4微控制器应用于方向盘控制器设计，可以大大的减小PCB面积，并且，在此系列的微控制器的内部设置有时钟发生器，它可以保证在全温度以及电压幅度内，校准后可以讲精度误差控制在百分之二以下，所以，即使是面对系统内部对时钟的精准度要求极高的应用，也完全可以满足要求。对于消费者来说，不必再在芯片外部安装时钟振荡器，而可以借助为控制系统内置的时钟为LIN通讯和整个系统提供其所需要的信号，从而实现有效控制PCB面积以及相关成本。

其次，对于汽车方向盘需要控制诸多功能的诉求，借助LIN总线方式，可以有效的控制线束成本、汽车整体重量的目的，并且还可以为相关功能的升级以及裁剪提供便利条件。LIN总线系统具有成本低、可靠性高等优点，已经被广泛应用于汽车的车身电子系统。尽管可以借助普通的串口实现，但MC9S08SC4微控制器SCI模块在保证UART功能得以实现的基础上，还具备了与LIN通信相关的一些硬件特性。比如，Break域的产生和检测可以说是在LIN通信中极为特殊的一种，该硬件不但具备LIN通信功能，并且与普通的UART控制器相比，可以在很大程度上降低消费者LIN通信软件设计的困难程度，缩短产品的研究开发时间和生产推入市场的时间。但并非所有微控制器中的Flash都能够用于模拟EEPROM的操作，因为Flash模拟EEPROM的操作和Flash存储器的内部结构以及参数特性都有密切的关系。利用Flash存储器模拟EEPROM的操作，要求Flash存储器必须具备以下几个特性：对于Flash存储器的编程和擦除操作不需要外部的高电压支持，即微控制器内部能直接产生高压以支持编程和擦除的操作过程。Flash存储器需要支持较高的重复编程和擦除操作周期。当然这个参数和整个系统的需求密切相关，即在整个方向盘按键控制器的生命周期中所需要保存的参数数量和保存的次数密切相关。系统运行的过程中动态地保存参数到Flash，要求Flash控制器本身能够提供相应的寄存器接口，以便用户能通过软件的方式完成编程和擦除操作。MC9S08SC4的Flash存储器都能满足，在MC9S08SC4的Flash控制器内部自带高压泵以支持编程和擦除操作所需要的电压；对于Flash编程和擦除的周期问题。

汽车电子控制系统步入高速发展阶段的标志是1976年通用公司汽车发动机的控制系统引进ECU，之后，又在动力传动、车身安全控制等方面广泛使用。车用ECU在信息处理性、可靠性、成本以及实时控制力等方面要求较为特殊，依托于通用芯片的ECU在汽车电子控制系统要求的满足方面的表现不尽如人意，所以，汽车专用的、可以实现多路同步实时控制、且自我诊断以及输入输出功能表现突出的ECU系统的研发工作势在必行。汽车电子控制的集中化发展，需要由ECU系统进行处理的信息也相应增加，所以，十六位及三十二位ECU将会占据今后车用ECU系统主要地位。

2.2 传感器

汽车电子化程度的提高将会增加对传感器的依赖性。传感器将会逐渐趋于集成化和微型化化，其功能性及智能化程度也将受到更多关注。传感器的发展，不但可以提供模拟及处理信号，同时可以实现信号放大处理以及自动校正，对外界电磁干扰的抵抗能力不断增强，以确保传感器信号质量。

2.3 控制策略

当前，在但输入及输出、线性定常系统相关理论中比较具有代表性的当属PID控制理论，其在汽车电子控制系统中的应用范围十分广泛。汽车待控制对象一般具有较强的非线性及时变性特征，这导致输入及输出参数数量不断增加，采用现代控制理论具有必然性，现代控制理论是在多输入输出以及非线性蚀变系统等方面具有普便适用性。

2.4 执行器

当前车用执行器以电磁式、电动式、液动及气动式为主。其中，电磁式及电动式执行器最要动力为电，体积小、反应快、耗能低，但相比较气动/液动式执行器，输出驱动力不足，难以满足今后车用控制系统输出驱动越来越大的要求。但随着科技的发展，气动/液动式执行器势必会被电磁式及电动式执行器所取代。

2.5 总线技术

汽车中各个电控单元、职能化仪表及传感器都是通过总线技术实现连接的，进而在汽车内部构建起一个局域网， 资源在各个系统之间可以共享。以功能为主要依据，可以将总线划分为A、B、C三类，A类主要适用于后视镜调整、灯光照明及电动车窗控制等，以LIN为主流；B类主要适用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中控等方面，以低速CAN为主流；C类主要针对的是发动机、刹车制动、自动变速器以及安全气囊控制，以高速CANC为主流，随着"XbyWire''线控技术的进步，会逐步取代高速CAN成为C类主流。

3 结语

随着电子技术的极大发展，给汽车工业发展注入了新的动力，可以预见，今后电子技术的发展也势必会给汽车技术发展造成革命性影响，可以说，今后汽车工业的发展，电子技术发挥着不可或缺的关键性作用。具体到我国的汽车工业而言，当前汽车电子产业尚处于起步阶段，所以，要搞清楚今后汽车电子技术的发展方向，集中力量开展汽车电子技术的研发工作，增强自身优势和竞争力，提升民族汽车品牌的世界影响力，带动我国汽车产业的不断发展。

参考文献

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