现代汽车中的电子技术.doc

[汽车电子金典]现代汽车中的电子技术 摘? 要: 本文简要介绍了我国汽车发展的现状及规划，讨论了现代汽车中电子技术的发展趋势以及电力电子技术在现代汽车中的重要作用。介绍了汽车中的ECU，ABS和TCU的基本原理、结构。最后介绍了当今汽车的重要发展方向——混合动力汽车。 随着我国加入世贸组织，汽车工业既面临机遇又面临挑战，但总体而言机遇大于挑战。在本世纪初我国的汽车工业将以很高的速度向前发展。据有关资料介绍我国汽车工业产量的现状与规划如下： 2000年?????????????????????????? 200万辆（占全球产量3.3%） 2005年?????????????????????????? 300万辆（占全球产量5%） 2010年?????????????????????????? 600万辆（占全球产量10%） 2015年?????????????????????????? 1000万辆 汽车工业的发展在带动钢铁工业发展的同时必将带动电子工业发展，特别是在现代汽车中电子/电器占汽车制造成本的比例越来越大，据国外一家公司（VDI）的分析和预测，电子/电器占汽车制造的成本从60年代起逐年增长。80年代后期，成本份额达到12%左右。主要是电子控制燃油喷射，电子发动机控制和电子变速器控制等。到了90年代增幅达到25%，其中主要是柴油喷射、导航装置等电子系统。随后，集成式汽车电子装备占汽车制造总成本的份额始终保持稳定增长的态势，预计到2010年可达到30%。 汽车中传统的电气及驱动系统如图1所示，图2为现代汽车中电气及驱动系统。汽车中最早的电器是电灯和发电机，1967年汽油电子喷射的出现，1979年发动机数字式电子装置的出现以及随后几年中许多其它电子装置的相继开发，诸如爆震转速调节、冷起动性能的改善、特性曲线控制等都是电子技术的应用成果。1986年人们终于采用了电子发动机控制和自动变速器控制，这为汽车技术的发展起到了极大的促进作用。发动机/传动系统电子技术--包括底盘（行走机构）和辅助装置的调节已从单独的控制器向复合、一体化的传动控制系统发展。单个的控制器可以通过CAN总线连接在一起相互交换数据，这种相互连接带来的好处是传感器信号可以供许多控制器同时使用，且所有控制器享有相同的信息。另一方面，通过此种连接可以在整个系统内开发更新的功能，并降低系统的成本。如今， 发动机大多数功能均能达到实时控制，使燃烧过程更佳，从而增大了功率和扭矩，降低了排放和燃料消耗。当然在一系列新功能的开发中也使得汽车用电增大，特别是电磁离合器、电磁制动器等的使用给电能调节带来了一定难度，这就需要高效率的发电机和高效率的电力电子变换器。 图1? 传统汽车电气及驱动系统 图2? 现代汽车电气及驱动系统 汽车电子技术是用来满足用户对汽车安全性、可靠性或实用性功能的期望和要求。就汽车制造商来说，关键是要通过技术创新将其发展的目标与用户的高要求一致起来，例如，BMW公司就较好地把其发展目标与用户的需求结合起来，他们不断完善汽车行驶的动力性，提高发动机的功率，塑造人机工程学，追求一流的质量，最大限度地去满足用户的要求。许多汽车制造商加大了电子技术科技创新的投入，通过新技术、新产品，不断改变和完善汽车功能。今天的电子技术已完全实现了靠机械、液压手段所不能达到的目标和要求，并正在为实现用户更高的期望和要求向前发展。汽车的自动化程度越高，汽车中的电力电子驱动和变换单元就越多，其控制单元就越复杂。汽车中电力电子驱动单元主要功能是电机驱动，线圈驱动和电磁离合器驱动。汽车中主要的控制单元是ECU，TCU和ABS等。除此之外具有广泛发展前景的混合动力汽车也与电力电子密切相关。 1? 汽车上的电子控制单元ECU ECU（Electronic? Control? Unit）由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心件是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式，根据存储的参考数据进行对比加工，计算出输出值，输出信号再经功率驱动电路去控制若干个调节伺服元件，例如点火线圈和电子开关等。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”，它是由输入电路、微机和功率驱动电路等三部分组成。 输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。 2? 变速箱控制单元TCU 现在