測控技術(shù)在汽車中的應(yīng)用

孫四通,崔 偉,候雷雷

（青島科技大學(xué) 自動化與電子工程學(xué)院，山東 青島 266042）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車技術(shù)的發(fā)展也日新月異，自動化程度不斷提高。大量的汽車新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和科技新產(chǎn)品被普遍采用。汽車已不只是最初的運輸或代步工具，也是娛樂、休閑等的重要生活空間。為了品質(zhì)的提高和保持賣點，汽車公司每年都投入大量的科研開發(fā)費用。歐美汽車上所用的電子設(shè)備的價格已占到整車價格的15%～20%，而我國汽車用電子設(shè)備與整車價格的比例也在不斷提高。

測控技術(shù)不僅能提高汽車的動力性、經(jīng)濟性和安全性，還能改善汽車行駛的穩(wěn)定性和舒適性，推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f：沒有測控技術(shù)，就沒有現(xiàn)代汽車工業(yè)。

本文通過對可在汽車中應(yīng)用的測控技術(shù)做了較為全面的分析，包括在汽車中應(yīng)用的電子控制技術(shù)、安全技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、遙控檢測技術(shù)、汽車舒適性技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)這幾個方面的應(yīng)用。匯總了在汽車中應(yīng)用的測控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如圖1所示。本圖表可供汽車制造廠家和汽車電子研發(fā)制造廠家參考。

1 測控技術(shù)的應(yīng)用

測控技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用越來越廣泛，表現(xiàn)在：電子控制技術(shù)、安全技術(shù)、防盜技術(shù)、遙感技術(shù)以及環(huán)保技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)等。

1.1 在汽車電子控制技術(shù)方面的應(yīng)用

測控技術(shù)在汽車電子控制技術(shù)方面的應(yīng)用很廣泛。近年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，汽車電子控制技術(shù)得到迅猛發(fā)展，尤其在控制精度、控制范圍、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等方面有了較大突破。汽車電子控制技術(shù)已成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。汽車電子控制系統(tǒng)基本由傳感器、電子控制器(ECU)、驅(qū)動器和控制程序軟件等部分組成。它應(yīng)用于汽車的各個系統(tǒng),例如汽車發(fā)動機的電子控制、點火控制與排氣再循環(huán)控制、汽車轉(zhuǎn)向控制等。傳感器在汽車控制技術(shù)中是一個非常重要的部件，汽車傳感器的核心是發(fā)動機控制傳感器，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、爆震傳感器等。另外還有胎壓傳感器、超聲波傳感器、氣體凈化傳感器、車輛防盜傳感器、防震傳感器、智能傳感器等。隨著技術(shù)的發(fā)展和材料科學(xué)的進步，傳感器正向智能化、微型化發(fā)展，傳感器廠商努力利用新原理、新技術(shù)、新工藝擴大傳感器的功能與應(yīng)用范圍，例如現(xiàn)在可以制造出控制半導(dǎo)體氧化物成分的傳感器、各種氣體傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等。

圖1 測控技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用

1.2 在汽車安全技術(shù)方面的應(yīng)用

近年來，隨著汽車數(shù)量的不斷增加，隨之帶來的道路交通安全問題也已成為世界性的大問題，車輛事故和因車禍傷亡的人數(shù)在不斷增加，汽車的安全技術(shù)已成為不容忽視的問題，各個汽車生產(chǎn)廠家也不斷地應(yīng)用新技術(shù)新產(chǎn)品以提高汽車的安全性。汽車安全技術(shù)的概念包括兩方面內(nèi)容：主動式安全技術(shù)，即防止事故的發(fā)生；被動安全技術(shù)，即事故發(fā)生后的乘員保護。現(xiàn)在汽車安全技術(shù)的趨勢是，在每個安全領(lǐng)域都要開發(fā)出性能更好、反應(yīng)更快和分辨力更強的安全系統(tǒng)，使它們在不同的環(huán)境和條件下，針對不同的乘員，迅速作出不同的反應(yīng)。只有好的安全性才能使汽車的其他性能得到充分發(fā)揮。汽車安全技術(shù)主要有防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、電子制動力分配裝置(EBD)、驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)、報警裝置、巡航控制系統(tǒng)、安全帶、安全氣囊、汽車防撞技術(shù)系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)等。

1.3 在汽車環(huán)保方面的應(yīng)用

環(huán)境問題是全球普遍關(guān)注的問題，人們都在努力解決各種污染問題，爭取人與自然的和諧相處。測控技術(shù)在汽車環(huán)保方面的應(yīng)用，使汽車的能耗和污染物排放大大減少。有力地解決了現(xiàn)在能源短缺和空氣污染嚴(yán)重的問題。主要采用了汽油機電控制燃油噴射技術(shù)、柴油機高壓共軌電控噴射系統(tǒng)、冷卻廢氣再循環(huán)技術(shù)以及燃料電池等。

1.4 在汽車遙測方面的應(yīng)用

遙測是將一定距離外被測對象的參數(shù)經(jīng)過感受、采集，通過傳輸媒介送到接收地點并進行解調(diào)、記錄、處理的一種測量過程。遙測技術(shù)的發(fā)展給人類提供了方便、快捷。例如遙控啟動，人們站在車外，只要按一下按鈕就可以打開或鎖上汽車，也可用遙控打開車窗、車門；再有汽車儀表，可以根據(jù)儀表上顯示的數(shù)據(jù)來判斷汽車是否正常工作。還有應(yīng)用了測控技術(shù)的汽車排氣遙測設(shè)備，與傳統(tǒng)的機動車排氣測量方法不同，它采取非接觸式測量方法，使用紅外線和紫外線光譜吸收技術(shù)，可以在不妨礙正常交通的情況下，檢測行駛車輛的CO、HC、NOx等排氣污染物濃度，具有檢測效率高(每小時最多可以檢測三千多輛車)，不影響車輛正常行駛，防止舞弊并能較真實地反映車輛道路實際排放狀況。

1.5 在汽車舒適性控制方面的應(yīng)用

汽車已不只是最初的運輸或代步工具，它已變成娛樂、休閑等的重要生活空間。人們希望有一個舒適的駕駛與乘坐環(huán)境。測控技術(shù)的應(yīng)用大大提高了汽車的舒適性。例如現(xiàn)代汽車中都有自動天線、音響及視頻設(shè)備，這些都使在汽車?yán)锬塬@得豐富的視聽娛樂享受，也可以大大緩解駕駛員在行車過程中的疲憊，增添旅途的愉快，減少交通事故的發(fā)生率。再有汽車的自動空調(diào)，當(dāng)駕駛員設(shè)定汽車內(nèi)的溫度以后，自動空調(diào)可根據(jù)車內(nèi)、外條件的變化，自動變化制冷或供暖狀態(tài)，調(diào)節(jié)制冷或供暖強度，使汽車內(nèi)的溫度保持在設(shè)定范圍以內(nèi)。

2 現(xiàn)場總線的應(yīng)用

汽車性能依賴于汽車各總成、部件工作的協(xié)調(diào)、優(yōu)化和各功能部件對指令的及時合理的響應(yīng)，因此現(xiàn)在高端汽車多采用集中中央控制，讓汽車的各個總成性能得到充分發(fā)揮。在現(xiàn)代測控技術(shù)中，現(xiàn)場總線正在發(fā)揮越來越重要的作用，而這一先進控制技術(shù)也體現(xiàn)在現(xiàn)代汽車集中控制系統(tǒng)中，目前汽車總線有CAN、LIN、MOST等。MOST是塑料光纜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它將音響裝置、電視、全球定位系統(tǒng)及電話等設(shè)備相互連接起來,實現(xiàn)舒適、安全、信息娛樂等系統(tǒng)信號的傳輸和控制，給用戶帶來了極大的便利。CAN總線在汽車中應(yīng)用最廣泛，控制汽車中很多系統(tǒng)，如汽車智能環(huán)保系統(tǒng)，具有CAN接口的發(fā)動機數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)、車燈驅(qū)動控制等，還可用于汽車制動系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)等。LIN總線主要應(yīng)用在簡單的車載系統(tǒng)，它對數(shù)據(jù)速率或迅速反應(yīng)速度要求不高，例如座位和車窗的控制電子件。相對于CAN來說，LIN總線更簡單易用，成本較低，是一種低速度的總線通信。通信技術(shù)讓汽車的功能更加完備，在信息發(fā)達(dá)的21世紀(jì)，各種通信技術(shù)迅速應(yīng)用到了汽車上，給人們帶來了極大的方便。

3 測控技術(shù)在汽車應(yīng)用中的關(guān)系圖

圖2 現(xiàn)場總線的應(yīng)用關(guān)系圖

現(xiàn)場總線的應(yīng)用關(guān)系如圖2所示。

通過對可在汽車中應(yīng)用的測控技術(shù)的全面分析，匯總并形成了在汽車中應(yīng)用的測控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖，清楚地體現(xiàn)了測控技術(shù)在汽車中應(yīng)用的廣泛性?？陀^地說，沒有測控技術(shù)就沒有現(xiàn)代汽車工業(yè)。

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