汽车电子与智能化技术的运用研究

张延明

（抚顺市现代服务学校 辽宁抚顺 113001）

汽车电子技术包括发动机电子控制系统、底盘电子控制系统、车体控制系统和车载电子设备（车载电脑、胎压检测系统、导航、视听娱乐系统、通信系统、网络系统、倒车影像系统、后视摄像头等）。汽车智能化运用传感技术、信息分析技术、人工智能技术等进行环境分析、行车线路规划、辅助驾驶、自动驾驶等，提升了汽车的驾驶体验和现代化水平，是提高企业品牌市场占有率的重要技术手段。

1 汽车电子技术应用历程

20 世纪50年代、60年代末，电子技术开始在汽车上进行单独的应用，以改良机械零件的功能，如点火设备、电压控制设备等，电子技术开始进入到汽车制造过程中，提高了汽车的驾驶性能。20 世纪70年代到20世纪80年代中期，计算机技术和集成控制技术组成了独立的电子系统，如EFI（Electronic Fuel Injection System）电子燃油系统、ABS（Anti-lock Braking System）车轮防抱死制动系统等，这些独立的电子系统对汽车进行自动控制，提高了汽车的环保指数，减少了空气污染问题，使汽车的安全性有所提高。20世纪80年代中期到20 世纪90年代中期，电子技术开始大量运用，集成电路、通信技术使电子技术的应用更加复杂和广泛，形成了完整的电子控制系统，使汽车由单纯的机械产品向机械电子化发展［1］。

2 汽车电子技术的应用现状

2.1 汽车电子技术总体应用状况

相关数据显示，汽车电子技术在汽车制造中的重要性逐年增加，占汽车成本的30%以上，在一些现代车型中，电子零件占到成本的一半以上。电子技术逐渐向集成化控制转变，动力控制模块（PCM）整合了发动机控制系统和变速器控制系统，制动控制整合了ABS、TCS（Traction Control System）循迹控制系统、ASR（Acceleration Slip Regulation）驱动轮防滑系统，通过底盘控制系统的整体控制，协调各个分系统，使汽车达到最佳驾驶状态。汽车上的电子零件增多，为简化节点布置和导线用量形成了网络总线技术，汽车电子设备进行统一的网络式布线，由总线进行处理和传输信息，使数据传输更加准确，总线可以读取汽车任一电子设备数据，给汽车装配和维修带来了便利。汽车电子技术的运用使汽车系统更加自动化和电子化，汽车42V供电系统和发电机的输出功率达到8000W，大幅提高发电效率，改变了汽车电器结构。近年来，互联网大数据信息技术迅速普及，人们对汽车有了更高的期望，汽车从传统的交通工具向新型多媒体终端转变，能够进行导航、电子通信、语音识别、路况识别、影音娱乐、自动报警等智能化操作。汽车电子系统市场潜力巨大，是兼具软硬件功能的电子控制系统。汽车电子软件系统的研发包括总体功能、软件组成、代码、调试等，硬件系统研发包括总体功能、设计、调试等。当今汽车电子产品更加注重安全设计，运用传感技术、雷达监测等新技术进行汽车距离、速度和转向控制，大大降低了事故发生的概率［2］。

2.2 汽车电子技术在汽车中的具体应用

电子技术在EFI、ESAS（Electronic Spark Advance System）电控点火系统、ECAT（ElectronicControlAutomatic Transmission）汽车电控自动变速器、ABS、EPS（Electronic Power Steering）电子转向系统、ECS（Electronic Control Suspension System）自动悬挂系统、CCS（Cruise Control System）汽车巡航控制系统、EGR（Exhaust Gas Recirculation）废气再循环系统、ISC（Idle Speed Control）怠速控制系统、电子油泵、冷却、输出、排量、增压及发电机系统修复等方面都有所应用。

2.2.1 动力系统中电子技术的运用

EFI 使发动机工作状态稳定，技术先进，在维持一定的输出功率的同时，节能保持空气净化，根据发动机的最佳油耗情况进行电子控制，利用传感器获得空气流量温度和含氧量数值，与程序内的数据进行比对提供油量的合理数值，使发动机持续在合理优化状态下进行工作，提高了发动机的使用效率和整体性能。ESA 系统根据传感器中发动机的工作参数进行分析，控制点火时间，达到节约油耗降低污染的效果。ECAT利用发动机转速、承载能力、汽车车速、制动器情况和驾驶数据进行测算，以得到合理的挡位和换挡时刻，根据路况和汽车驾驶状态进行灵活换挡加速。传动控制系统能够根据汽车运行状态自动调整发动机转速。电子换挡系统代替了手动换挡杆，通过电磁阀等与变速装置相连，使汽车的操作更为简单安全，提高了发动机的利用率。ABS经过了长时间的实践和应用安全性大大提高，通过控制车轮和接触面的摩擦率避免制动时车轮抱死滑动和转向失灵的情况，缩小了制动长度，增加汽车的操作安全性和持续性。ASR系统对ABS起到了辅助作用，避免汽车起动加速时驱动轮打滑，增加了加速时的动力性能和操作的安全性。EPS使用电机替换了原有的液压缸，零部件数量减少，体积缩小，质量变轻，转向动力和回正能力加强，使汽车低速行驶的灵活性和稳定性大幅增加［3］。

2.2.2 车身控制系统中电子技术的应用

ECS根据悬挂设备的载荷自动调整悬挂架弹簧和减震器，使驾驶体验更为简洁舒适。CCS 能够在汽车高速持续驾驶时自动调节气门控制发动机转速和输出功率，阻力增大时加大气门增加发动机转速，阻力减小时调小气门降低发动机转速，汽车速度降低或进行制动时系统自动关闭。汽车制造商对安全问题愈发关注，在VDC行驶动力学调节系统、安全气囊、安全带等系统中电子技术的应用越来越广泛。

3 汽车电子技术体系特征

3.1 电子总线结构

随着电子技术在汽车制造中的应用日益广泛复杂，以往的布线方法已经难以适应汽车流程化的生产需要，EEA（Electronic&Electrical Architecture）汽车电子结构以电气配置、源头管理、网络总线、路由设计和布线设计为主要内容进行汽车电子数据的分析和处理，形成具有典型性的数据处理模式，降低了汽车电子技术的应用成本，提高了汽车的生产效率，保证了汽车电子的生产质量和功能要求［4］。

3.2 开放式模型软件结构

汽车的电子系统软件种类多，有许多重复的功能和结构，为了简化软件系统，节约成本，避免重复应用，汽车电子系统形成了开放共享式的软件模型结构。开放式软件平台为汽车电子系统提供了一个具有包容性的软件结构，对软件进行统一的设计和管理，整合了汽车的电子应用系统，对于基础的功能性软件和其他软件系统进行接入和通用化配比，减少了不同软件之间的冲突和不匹配问题，使汽车软件系统的开发更加高效，也逐渐形成了汽车自身软件的应用特色［5］。

3.3 开发流程工具的标准化

由于汽车的多元化和安全舒适高质量的要求，汽车电子系统从设计到测试和应用都有专门的科学开发工具进行标准化的生产，使电子技术方法从理念落实到了实际，保证了电子系统的科学规范，也使开发人员便于使用标准的软件和硬件工具进行设计测试和管理。开发全程都有相应的工具进行标准参照对汽车电子系统的发展产生了积极而重要的影响，为汽车的电子化提供了科学稳定的技术支持［6］。

4 汽车智能化技术的应用

随着“互联网+”、大数据、云计算、5G通信和人工智能的迅速发展，汽车的智能化和信息互联成为新的发展趋势。汽车电子技术的发展使汽车从机械交通工具进行了信息化的转变，而汽车智能化将汽车的信息化提升到了一个新的层次。利用现代化的通信互联技术，实现人车交互、环境检测、智能处理、共同控制，成为未来汽车技术的最具潜力的发展方向。汽车智能化包括汽车结构、信息处理和技术支持，通过云计算、大数据、先进的卫星定位技术进行信息交换，实现汽车与信息库的数据流通共享。汽车智能化主要涉及以下的技术方面。

4.1 信息通信技术

与传统的汽车只进行内部信息交流不同，汽车智能化实现的是车车互联、车网互联，使汽车能够进行准确的环境检测，以最新的信息通信技术为支撑，更快地接入互联网，提高信息传递的同步性和准确安全性，并减少信息间的干扰［7］。

4.2 环境检测技术

准确的环境检测能力是智能汽车进行决策判断的前提。凭借单独的传感器数据不能进行有效的环境检测以做出正确科学的智能判断，汽车智能化利用车体不同部位的传感器进行综合数据处理，通过整合各个传感器的信息进行整体判断，利用先进的雷达检测系统、图像分析技术等进行自动巡航、自动行车、自动避开障碍、倒车影像等复杂的技术操作。智能汽车通过先进的传感技术和雷达技术进行安全的汽车控制，大大提高了驾驶的舒适性［8］。

4.3 智能化汽车的信息安全技术

汽车高度的信息化也带来了信息安全问题，一旦信息安全受到威胁，会直接影响汽车智能化的发展和应用。汽车智能化的信息安全技术包括通过信息加密技术进行数据的安全传输，保证数据在传输中不被恶意获取，保护车主的隐私安全；通过数字技术保证数据传输的完善、准确，避免数据传输失误；数据可追溯性保证数据来源的可靠性；身份准入性保证信息网络的安全性；数据的私密性最大限度地保证用户的信息未经允许不会被第三方获取［9］。

5 汽车电子与智能化的发展趋势

汽车电子与智能化经过了几十年的发展，对汽车行业产生了深远的影响。汽车的电子化使汽车的能源利用由石油燃料向电能进行转变，而智能化使信息处理的主要方面向汽车自身进行转换，两方面的整体变化使汽车的发展趋势向高效环保智能的方向进行转变，为未来汽车的指明了新的发展道路。汽车电子与智能化更加注重信息互联和智能操作，在保证信息安全性的同时，提升了汽车行业的现代化水平。

有相关权威机构预估，到2050年智能化汽车将占全球汽车市场的3/4 左右，将实现汽车无人驾驶，交通系统、基本交通设施和汽车产业模式将发生重大改变。智能化汽车将代替传统的燃油和电动汽车成为未来汽车行业的主流，对于目前汽车行业将有以下变化。

5.1 汽车行业逐渐实现合作共享

汽车行业与互联网行业的合作将进一步加强，与信息技术、金融服务、线上线下服务商等的融合加快，实现行业的互补和合作共享。

5.2 信息安全前提下实现有效共享

汽车智能化的信息需求促使汽车行业在保护自身信息数据的基础上进行数据的可靠共享，形成科学的数据交流方式，汽车制造行业也更加开放包容。

5.3 数据商业化增强

汽车智能化涉及到软硬件的应用，随着客户数量的增多和应用模式的逐渐成熟，数据互联将产生新的应用模式，数据服务的软硬件实现对汽车行业的全方位对接，汽车行业通过提供数据进行回馈，汽车行业向消费者开放软硬件系统，以获得进一步的盈利和数据支持。

5.4 汽车互联功能进一步增强

汽车智能化从简单的辅助功能升级为全方位的智能处理和无人驾驶，利用车身各个部位的传感器、摄像系统和雷达系统进行智能控制，去掉目前一些并不实用的试用功能，实现人性化和智能的人车交互体系。

5.5 汽车国产化增强

随着汽车智能化需求的增加，国外汽车品牌将寻求与国内汽车企业合作，以便更好地适应国内用户的消费习惯和使用需求，给国内汽车相关行业带来了一定的发展机遇。

5.6 汽车生产方式的改变

汽车智能化对汽车的功能和需求的增加使汽车从行业内的制造模式向汽车制造商、自身网络服务和共享网络服务的方向转变，实现综合制造模式。

5.7 汽车将实现行业转型

汽车智能化发展初期将是汽车行业的生死存亡之战，技术应用、资金投入、相关人才、市场潜力、客户需求等影响着汽车智能化的发展进程，也对汽车企业产生了重要影响。汽车制造企业要把握未来发展趋势，保证有层次的产业布局和人才资金储备，实现汽车制造的进一步转型，实现企业利润增长和长远发展。

6 结语

传统汽车是人们重要的交通工具，与消费者的生命财产安全紧密相连，在信息和科技快速发展的背景下，人们对汽车的需求也由出行工具变为集工作娱乐休闲为一体的互动网络平台，汽车的电子与智能化成为新的发展趋势。在现今已经形成的电子技术体系基础上，深入安全的人车互动和智能化体系成为汽车新的发展方向，形成完善、科学的电子与智能技术应用体系，能够为汽车发展拓展新的技术空间，促进汽车行业的新发展升级。