汽车电器发展趋势

电子技术在现代汽车上的应用及发展趋势

电子技术开始在汽车上快速发展和广泛应用，尤其是近几年各种排放性能、燃油经济性和日安全性能等法规的强制性要求，极大推动了电子技术在汽车领域的推广使用，使汽车电子化程度不断提高，性能不断加强。

一、汽车电子技术应用现状

作为汽车工业与电子工业的结合，汽车电子产业得到了飞速发展。目前，西方发达国家的电子产品在轿车整车制造价格中所占的份量已经达到了15%～20%，预计到2010年将达到2.5%～3.5%。汽车电子技术不仅推动了汽车工业的发展，同时也极大地促进了电子产品市场的发展。现代汽车电子技术在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒适性等方面发挥着不可替代的作用。具体来说，汽车电子技术的应用主要可分为以下四个方面。

（一）动力传动电子控制系统

主要包括发动机电子控制（包括汽油机和柴油机）、自动变速器控制（ECT、CVT/ECVT 等）以及动力传动总成的综合电子控制等。控制系统主要由各种传感器、执行机构和电控单元（ECU）组成。其主要是保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，并简化驾驶员的有关操作，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。

（二）底盘电子控制系统

包括制动防滑与动态车身控制系统（ABS/ASR、ESP/VDC）,牵引力控制系统、悬架及车高控制系统、轮胎监测系统(TPMS)、巡航控制系统（CCS）、转向控制系统(如4WS)、驱动控制系统（如4WD）等。其主要用于提高汽车的安全性、舒适性和动力性等。近些年来，这类控制系统开始在普通轿车上广泛采用。

（三）车身电子控制系统

主要包括安全气囊（SRS）、自动座椅、自动空调控制、车内噪音控制、中央防盗门锁、视野照明控制、自动刮水器、自动门窗、自动防撞系统以及满足不同用电设备的电源管理系统。主要是用来增强汽车的安全性、舒适性和方便性。

（四）多媒体娱乐、通讯系统

主要包括车载多媒体系统、驾驶员信息系统、语音系统、智能交通系统(ITS)、车辆导航系统(GPS/DGPS等)、计算机网络系统、状态监侧与故障诊断系统等。用于联结“人—车—外界环境信息”，以及协调整车各部分的电子控制功能。

二、汽车电子技术发展趋势

随着更加先进的灵巧型传感器、快速响应的执行器、高性能ECU、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通讯技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人—汽车—环境”的完美协调。

（一）传感器

随着汽车电子化发展，自动化越高，对传感器的依赖程度也就越大。汽车用传感器的种类多样化和使用数量的增加，使得传感器朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。这些将使未来的智能化集成传感器不仅能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作放大等处理；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；另外，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。

（二）微处理器（ECU）

自从1976美国通用汽车公司成功的将ECU应用到汽车发动机的控制系统中后，汽车电子控制系统进入到了新的高速发展阶段，随后ECU被应用到动力传动、车身、安全等控制系统中。由于汽车用ECU对可靠性、信息处理能力、实时控制能力及成本上的特殊要求，基于通用芯片开发出的ECU已经很难满足汽车电子控制系统的要求，因此，开发出具有多路同步实时控制、自带A/D与D/A、自我诊断、高输人/输出等功能的汽车专用ECU系统具有很高的现实意义。随着汽车电子控制日趋集中化，ECU需要处理的信息量不断增加，因此，16

位和32位ECU将成为未来汽车用ECU的首选。预计在今后几年需求量将增加50%以上、逐步成为车用ECU的主流。

（三）执行器

目前，汽车上所使用的执行器主要有电磁式、电动式和气动／液动式。电磁和电动式的执行器是以电为动力的操作机构，具有体积小、重量轻、响应速度快、耗能小的特点，但、是，与气动／液动式执行器相比，输出驱动能力则不足；无法满足未来汽车控制领域大驱动输出的需要。但是，随着新材料、新工艺、新机构设计的采用，电磁和电动式执行器将逐渐

取代气动／液动执行器，尤其是在未来汽车普遍更换42V新型电源系统之后，输出驱动能力将大幅度提升，完全可以取代传统的气动／液动系统。

（四）控制策略

目前在汽车电子控制系统中广泛采用的是PID控制理论，是一种使用于单输入/输出、线性定常系统的经典控制理论。但由于汽车中需要控制的对象往往具有很强的时变和非线性，控制系统的输入和输出参数也越来越多，采用以状态空间为基础、适用于多输入/输出、非线性时变系统的现代控制理论已成必然，如最优控制、自适应控制、模糊控制等。

（五）总线技术

利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享。其优点主要有：（1）大大减少线束数量、连接点及体积，提高系统的可靠性和可维护性；（2）采用通用传感器，达到数据信息共享的目的；（3）改善系统的灵活性，即通过系统的软件可实现系统功能的变化。根据侧重功能的不同，SAE将总线划分为A、B、C三大类：A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等。目前，A类的主流是LIN；B类是应．用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等，其目前主流是低速CAN（又称称身CAN）；C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制，目前C类主流是高速CAN（又称动力CAN），但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“X-by-Wire”线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在未来5~10年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRayo而在多媒体与通讯系统中，MOST、IDB-1394和“蓝牙”技术成为了今后的发展主流。另外，光纤凭借其高传输速率和抗干扰能力，越来越广泛的用作高速信号传输介质。

（六）新型42V供电电源

随着汽车电控技术的不断发展，使汽车电子装置在整车中所占比例和相应的耗电量不断提高，使现有的12V电源系统供电能力趋于饱和或不足，无法满足下一代汽车设计中新增电子设备的需求，如无凸轮轴电磁式电控配气相位机构、飞轮复合式起动一发电机系统、电加热三效催化转化器以及新型电力制动和电力转向系统等，它们在传统的12V电源系统中难于实现，而这些新技术又是公认的未来汽车技术发展的重要方向。因此，采用更高供电电压的电源系统成为必然趋势。

（七）安全技术

从近两年召开的一些大型国际汽车技术研讨会和展会（如“2004国际ITS会议”、“Convergence 2004国际汽车电子展等”）可以看出，未来汽车电子控制的重要发展方向是汽车安全领域。主要有以下几个方向：（1）利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；（2）利用近红外技米开发各种能监测司机行为的安全系统；（3）高性能的轮胎综合监测系统；（4）自适应自动驾驶系统；（5）驾驶员身份识别系统；（6）安全气囊和ABS/ASR，以及车身动态控制系统将更加完善。

（八）多媒体娱乐与智能通讯系统

随着第三代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展，未来汽车正朝着移动办公室、家庭影院方向发展，为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息，并把汽车和道路及其它远程服务系统结合起来，构建未来的智能交通系统（ITS）。具体功能：

（1）提供丰富的多媒体设施环境，利用GPS、GSM网络实现导航、行车指南、无线因特网以及汽车与家庭等外部环境的互动。

（2）具备远程汽车诊断功能，紧急时能够引导救援服务机构赶到故障或事故地点。

详解HID氙气灯安装

HID灯是电弧发光，永无断丝问题。

HID的耗电量只需35W，其发光度为卤素灯的3倍，寿命是卤素灯的5倍。

HID发光的颜色和强度接近于日光。

氙气大灯安装

1、检测车灯的型号是否与本车相符。

2、把原车灯拆下；

3、拆去原线路的接线，在适当的位置用开孔器开一个直径25毫米的孔，用于氙气灯线的引进；

4、拆开氙气灯安全筒；

5、装上氙气灯泡并扣紧，高压线由开孔引出，再将高压线上的防水胶圈护住开孔，防止水和尘土进入大灯。

6、将安定器固定在适当的位置；

7、接上灯泡和安定器高压线（插头对接）；

8、接上12V电源线及控制线（红为正，黑为负）；

只要与汽车灯管的规格相符，且有空间容纳安定器和线组，那么任何车辆都能安装。在卤素灯的基础改装 HID氙气大灯时，要把安定器放置在比较通风的位置，以方便散热。禁止把安定器放在发动机等发热较大的的地方。如果温度达到105度时，将会自动切断电源。

在安装时注意安装接地线，若接地线的接地情况不良，氙气灯会出现时暗时亮的现象。电瓶使用时间过长,电压就会不稳，而达不到10V，造成安定器自动切断电路，氙气灯就会熄灭，不稳定的电压将直接影响到氙气灯的使用。换装HID使请注意车灯保险丝。如果两灯共用一根保险丝，该保险丝必须使用25A-30A。如果两灯分别独立使用保险丝，必须使用10A-15A.安装使要特别注意电源正负极和接地极。如该车特殊规格、正极接地等。注意事项

1、小心！高压危险！可能导致电击伤害！

2、开关车灯电源时，请不要接触灯泡，以防被大量释放的热量烫伤。

3、不要直视灯光，以防眼睛被灼伤。

4、汽车事故时请关闭电源，破损的高压盒、线缆会泄露高压，将会非常危险。

5、任何情况下，请不要进行拆解和改造，我们将不会为此承担任何责任。

6、需要替换和修理时，请向最近的专业机构求助。

7、请注意不要接近易燃物品，例如纸张，油、喷雾、喷漆、稀释剂等。

8、请不要把光焦上调，会严重影响其他司机的安全驾驶。

9、请在启动汽车之后，再打开车灯。

操作注意

1、为了安全安装，请等待车和发动机完全冷却。

2、安装前，请确认齿轮处于空挡（或停车位置）。

3、请确保安装时开关闭合。

4、小心不要被烫伤，特别是开关车灯时。

5、小心不要摔打和划伤灯泡，不要用手指触摸灯泡，会造成污点。

6、小心检测连接器，接口端、导线的连接。错误的连接会导致照明出现问题。

7、在调整灯泡时，请不要让灯泡末端接触到大灯总成的内遮光罩。

8、请在大灯的树脂或橡胶后盖上钻25mm的孔。

9、连接灯泡和高压启动器时，不要接反正负极。

10、连接安定器和电源时，不要接反正负极。

怎样安装灯泡和安定器

1、请用双面胶定位安定器，并用螺丝牢牢固定。确保两边牢靠。

2、请将原先的卤素灯泡的接口和电源接口连接。（红接＋，黑接－）。

安装完毕后检查

1、确认正负极没有接反。

2、确认连接线没有太紧或太松，没有被挤压－－－

复原及操作

1、确保为了安装而拆开的部件被装配回原位；

2、请检查远近光是否正常工作；

3、请检查其他汽车零件（灯、汽车音响等）工作正常.

汽车电源分配设计讨论

汽车的供电系统设计是否合理，直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性，因此世界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由３个部分组成。

ａ.蓄电池直接供电系统（一般称常电或３０电）。这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件，主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的加以控制，确保这些件即使汽车发动不起来也能短暂正常工作，以方便到站点维修等。如：发动机ＥＣＵ及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、ＡＢＳ控制器的电源、诊断接口电源等。

ｂ.点火开关控制的供电系统（一般称为ＩＧ档或１５电）。这部分电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用，取自发电机的电源，避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如：仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。

ｃ.发动机起动时卸掉负载的电源（一般称为ＡＣＣ电源）。这部分电器件一般所带的负载较大，且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。

整车电气设计的基本原则

整车电气设计是整车设计的一个重要组成部分，在业界有一个约定俗成的说法，即发动机是整车的心脏，则整车电气则是整车的大脑及神经线。故整车电气在设计当中占据首要地位的是性能设计，在满足性能设计的基础再进行几何设计。整车电气基本设计原则如下：

一. 灯具设计

在整车立项初期首先完成的整车造型设计。根据整车外饰造型／内饰造型及整车需满足法规确认整车灯具定义。根据造型表面数模完成灯具造型空间确认。在这一阶段电气工程师要

经常与总布置在一起探讨确认满足灯具工程设计的造型空间并确认灯具与其他分总成的配合间隙。

灯具的具体设计基本是由供应商负责进行设计的，主机厂一般只是提供设计输入配合及验收设计数据及图纸。但灯具工程师要对工程光学／流体热力学／材料力学有一定的了解，否则如贵公司选择了一个资质有问题的供应商，您老人家就有的笑话看了（如透光镜起雾、配光在满足法规基础上出现的光斑等等，这些缺陷极有可能导致产品模具重新开发）。

二.电气原理图设计

在整车造型及整车配置确认以后，就要开始电气原理图设计了。电气原理设计说难也难，说简单也简单，主要涉及以下几方面：

1.电源分流

2. 接地点设计

3.控制设计

首先根据整车配置确认整车电器总功率（加计权），选择合适的发电机（一般保证10%-15%的裕量就够了，否则会导致油耗增高），并对发电机固定方式进行刚度校核确认。否则NVH 工程师饶不了你。将系统分流（灯光、发动机系统等）及部位分流（门窗等）方式有机接合在一起进行分流设计。关于控制设计主要是进行开关及断电器的设计，即要兼顾人机工程也要尽量少用继电器。有些兄弟也喜欢用逻辑电路进行控制设计。根据整车电器的布置进行整车搭地设计，主要是注意一个原则：同系统同接地、关键系统双接地、关联系统关联接地。 .

三.线束设计

在电气原理图完成以后最主要的工作是进行线束设计。线束设计的原则如下：

1.接插件要固定

2.室外接插件用防水、室内接插件用双锁、关键接插件镀金银

3.线径计算已有贴子说明

4.室外线束加蛇管并尽量出“丁”接口。

5. 室内线束踩踏部位护管，其余花缠或密缠。

6. 护线胶套设计务必要密封，材料选择EPDM改性，最好加护卡。

7.发动机线束用线首选耐热线、脉冲信号首选双绞线。8.控制盒驱动线路要考虑线阻影响

汽车蓄电池亏电对电控汽车的影响

汽车蓄电池亏电对电控汽车的影响

电控汽车由于装备了众多的电子控制器件，所以用电量比传统的汽车要大得多。与此同时，电子控制单元（ECU）从蓄电池获得12-14V的电源，再按设计要求转换为5V的芯片工作电压，大部分传感器和执行器也从ECU获得5V左右的电压。电子控制系统的工作原理决定了电控汽车对蓄电池的蓄电量特别敏感。

蓄电池亏电对电控汽车的影响有以下几种：

1造成发动机怠速不稳；

2减小实际喷油量

3消弱点火能量

4造成无法解除放盗警戒

5造成音响系统的锁死

6造成相关系统工作不正常

7给检测带来麻烦

电子仪表板（EIC）的显示原理

1、真空荧光显示器（VFD）

VFD产生的光就像电视机中的显像管发光一样。一个加热的灯丝发射自由电子，撞击荧光物质产生蓝绿色的光。灯丝实际上就是一个带涂层的电阻丝，电阻丝被电流加热，涂层产生自由电子，这些电子又被加速栅极的磁场加速。由于阳极的电压比栅极高，电子被吸引穿过栅极的金属丝网孔到达阳极。而阳极电压只是施加在需要形成显示字符的区段。自有电子高速的撞击这些被施加了阳极高压的显示区段产生蓝绿色的仪表显示。电子仪表板的计算机通过驱动电路来对需要显示发光的字符区段进行控制。

VFD的亮度可以通过增减加速栅极电压来进行控制。较高的栅极电压会增加仪表的显示亮度。

VFD亮度的另一个控制方法就是用一个经过脉宽调制的电压信号来控制显示。当VFD的占空

比增加，显示变亮；减小VFD的占空比显示亮度就减弱。（这种控制方式在美国的克莱斯勒和福特车上都经常的采用。）

2、液晶显示器（LCD）

这是我们比较熟悉的一种仪表显示方式。在LCD中，偏振光原理用于在向列液晶上显示数字和字符。LCD工作时只需要很小的电流，但是在黑暗中必须有背景光才能看见它的显示。LCD 在一般的情况下只用于数字式的电子仪表中。

3、发光二极管（LED）

这是大家最熟悉的一种器件了。它在黑暗中特别的醒目，但是在阳光的直射下不易看清楚。在采用LED的显示器中，LED被排列成字母或是特定的形状，由驱动电路控制LED的工作。

EIC的功能

为了便于说明，我们以美国福特公司的电子仪表板为例子进行说明

一、量表显示：

1、发动机温度表。

2、燃油表。

电子仪表板的计算机接受来自于发动机水温传感器和油箱中燃油表传感器的输入信号，进行处理换算后驱动条线图式的温度表和燃油表。

3、警告指示灯。它包括：A、安全气囊，B、制动，C、防抱死制动，D、发动机故障指示灯，

E、安全带，

F、机油压力，和一些其他的辅助装置。

二、车速表/里程表显示。

EIC计算机根据来自车速传感器（VSS）的输入信号操纵车速表和里程表。

当里程表的最大累计里程达到原厂规定显示值后，将自动回零。（这种仪表的行驶里程信息记录在仪表的非易失性存储器中，如果电子仪表板不能够从存储器中读出正确的里程信息，里程表将显示[ERROR]含义是错误。这种情况一般是发生在我们对里程信息进行了修改之后，所以说在对这类仪表板的存储器信息进行更改时一定需要进行备份。）

三、信息中心的显示：

1、行使距离（行程A，行程B）

2、燃油剩余量

3、瞬时油耗

4、平均油耗

5、到燃油用完还能行使的距离

6、车外温度

根据车辆的装备的不同，还能显示下列信息：

1、检查空气悬挂

2、超速挡指示器

3、车门半开

4、行李箱半开

5、清洗液不足

6、档位显示（只用于自动变速器）

...........

以上所列的所有信息都首先由电子仪表板的计算机进行处理之后，才会由驱动电路进行驱动显示。

四、仪表板的控制按钮

福特的电子仪表板有三个控制按钮，这些按钮都带有一个不同电阻值的电阻器。

1、E/M（英制/米制）转换按钮。通过它可以将EIC仪表板和电子温度自动控制（EATC）显示板的显示信息内容由英制转换成米制。

2、SELECT（选择）按钮。通过它可以对信息中心七种显示功能进行选择。

3、RESET（复位）按钮。显示信息的复位。

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