汽車電子技術(shù)的發(fā)展前景

　　一、汽車電子控制理論發(fā)展概述
　　
　　利用自動控制理論而建立的開環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)，在汽車優(yōu)化控制中都有采用。建立這些控制系統(tǒng)時，首先對汽車某個系統(tǒng)，如點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識，建立數(shù)學(xué)模型，然后采用相應(yīng)的控制方法進(jìn)行優(yōu)化控制。但是發(fā)動機(jī)本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，影響點(diǎn)火的因素較多，理論推導(dǎo)優(yōu)化點(diǎn)火狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型比較困難。因此，一般采用實(shí)驗方法找出各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角，然后存入微機(jī)內(nèi)存。在實(shí)行控制過程中，微機(jī)不斷檢測發(fā)動機(jī)的工況，用查表的方法查出該工況下的最佳點(diǎn)火提前角，進(jìn)行修正后再通過微機(jī)接口、放大電路去控制點(diǎn)火，這是目前國外應(yīng)用較多的優(yōu)化控制方法。此外，目前應(yīng)用較成熟的另一種方法是自應(yīng)用在線搜索法：頂點(diǎn)保持法和登山法。該方法并不需要知道模型的原形，而是由微機(jī)在汽車運(yùn)行中自行搜索最優(yōu)工況，使控制趨向最優(yōu)化。
　　
　　二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用
　　
　?。ㄒ唬┚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車內(nèi)部的應(yīng)用
　　比較高級的汽車上裝有幾十個微機(jī)控制器、上百個傳感器，給汽車進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了條件，而且解決了汽車一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車上的一個部件如點(diǎn)火或噴油，用一個微控器進(jìn)行控制，這是微機(jī)在汽車上應(yīng)用的起始。后來發(fā)展到汽車控制系統(tǒng)，包括完全集中控制系統(tǒng)，如美國的通用汽車公司采用一個微機(jī)系統(tǒng)分別控制汽車防滑制動、牽引力控制、優(yōu)化點(diǎn)火、超速報警、自動門鎖和防盜等，根據(jù)汽車的各大部分而進(jìn)行分塊集中控制，如發(fā)動機(jī)、底盤、信息、顯示和報警等幾大件控制系統(tǒng)，如日本五十鈴生產(chǎn)的汽車I—TEC系統(tǒng)，他對發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環(huán)進(jìn)行集中控制。上述各種類型的控制都有優(yōu)缺點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)在汽車上應(yīng)用后，就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)在汽車上應(yīng)用后，就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了他們的缺點(diǎn)。
　?。ǘ┚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車外部的應(yīng)用
　　汽車上網(wǎng)系統(tǒng)，是一種無線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過它，人們在駕駛汽車時就可以像在家一樣進(jìn)行上網(wǎng)、發(fā)E-mail等所有網(wǎng)上操作。目前不少公司在進(jìn)行這方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作開發(fā)車用無線Internet技術(shù)，這項技術(shù)將使駕駛員和乘客能夠在車上發(fā)送電子郵件以及從事網(wǎng)上各種活動，如電子商務(wù)和網(wǎng)上購物、查看股市行情和天氣預(yù)報等。另外Microsoft公司新推出了專門為“車上網(wǎng)”設(shè)計的AutoPC軟件，采用WindowsCE操作系統(tǒng)，它具有交互式語言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車行車安全，因為它以讓汽車駕駛員在手不離方向盤、眼不離行駛前方的情況下，與PC機(jī)系統(tǒng)交換各種信息，例如行車前方的交通善有無堵，最矮時間導(dǎo)航等；也可以通過他在車上收發(fā)E-mail、打網(wǎng)絡(luò)電話和其他上網(wǎng)活動。通用公司不但開發(fā)了“車上網(wǎng)”系統(tǒng)，而且還裝有車載自動化辦公系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)采用了超高速光纖品行數(shù)據(jù)通道（MML），因此具有多路的數(shù)字式影音能力，例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)都可以和該系統(tǒng)交換信息。
　　
　　三、車傳感器的發(fā)展趨勢
　　
　　車用傳感器是促進(jìn)汽車高檔化、電子化、自動化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對車用傳感器的研究開發(fā)、提高性價比都非常重視?！皼]有傳感器技術(shù)就沒有現(xiàn)代汽車”的觀點(diǎn)，已被世界所公認(rèn)。汽車電子化越發(fā)達(dá)，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大，所以，國內(nèi)外都將車用傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)開發(fā)研究的高技術(shù)。它的發(fā)展趨勢是：多功能化、集成化、智能化、微型化，它的發(fā)展方向是：開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、采用新原理、開發(fā)新材料和采用新工藝；擴(kuò)大傳感口碑功能與應(yīng)用范圍。
　　第一，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)等是各種傳感器的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
　　第二，開發(fā)新材料。功能材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的另一個重要基礎(chǔ)。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，在制造各種材料時，人們可以任意控制它的成分，從而可以設(shè)計與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導(dǎo)體氧化物的成分，可以制造出各種氣體傳感器：光導(dǎo)纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個重大發(fā)現(xiàn)；有機(jī)材料作為功能材料，正引起國內(nèi)外汽車電子化專家的極大關(guān)注。
　　第三，采用新工藝。傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關(guān)。隨著半導(dǎo)體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件，許多現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)也引入汽車傳感器制造技術(shù)，例如集成技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)、離子注入技術(shù)、薄膜技術(shù)等，能制造出性能穩(wěn)定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感地檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱水量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能系列，這些特點(diǎn)更適合于汽車方面的應(yīng)用。在未來5—7年內(nèi)包括發(fā)動機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場。
　　第四，研究多功能集成傳感器。這是一個重要方向，即在一個芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個敏感組件。例如日本研制出復(fù)合壓阻傳感器，一個芯片可同時檢測汽車壓力與溫度。
　　第五，研究智能式傳感器。智能傳感器是一種帶微型計算機(jī)兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對測量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差；用軟件解決硬件難以解決的問題：完成資料計算與處理作等等。世界各國都在車用傳感器硬件的基礎(chǔ)上，努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差等問題千萬的對汽車參數(shù)測量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能。不少汽車大公司在該方面進(jìn)行研制與開發(fā)，并取得了成就和應(yīng)用。
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