隨著我們的電子科技在不斷發(fā)展中,傳統(tǒng)的汽車電子系統(tǒng)也迎來了一個向更精細化發(fā)展機遇,將在汽車中占據更重要的地位。
車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置,包括發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)(車身電子ECU)。汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數十甚至上百個電子元器件及其零部件組成的電控系統(tǒng)。
汽車電子化被認為是汽車技術發(fā)展進程中的一次革命,汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標志,是用來開發(fā)新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。汽車制造商認為增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。據統(tǒng)計,從1989年至2000年,平均每輛車上電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到48個,電子產品占到整車成本的50%以上,目前電子技術的應用幾乎已經深入到汽車所有的系統(tǒng)。
在此基礎上,經過多年的發(fā)展與完善,汽車網絡技術目前已經成為各主流汽車廠商的基礎技術構成。各企業(yè)的網絡協(xié)議標準定義了企業(yè)級物理層、數據鏈路層、傳輸協(xié)議、應用層和故障診斷規(guī)范。不僅如此,為了保證遵守此協(xié)議的軟件的高質量和短的開發(fā)周期,整車廠商通常還規(guī)定了在開發(fā)汽車電子產品時必須使用由專業(yè)軟件供應商提供的協(xié)議棧軟件、相關的開發(fā)工具,以及必須遵守的開發(fā)和測試流程。擁有網絡協(xié)議、協(xié)議棧、測試標準和相關的流程可以使企業(yè)在產品開發(fā)、供應商開發(fā)、產品外包、內部培訓等方面變得更加高效、易于控制和管理。
隨著軟件和硬件技術的發(fā)展,尤其是隨著總線技術的引入,比如在上世紀90年代初出現(xiàn)的CAN總線系統(tǒng),標志著ECU發(fā)展的第二階段。汽車電子網絡技術不僅加快了新技術的應用,同時節(jié)約了成本。比如,多個ECU可以共用一個傳感器發(fā)出的信號,而無需復雜昂貴的接線。由于可以通過網絡實現(xiàn)廣泛的數據共享,新功能的增加更加容易,實現(xiàn)成本更加低廉。當前汽車電子功能的多樣化和快速增長都與汽車網絡技術的廣泛應用密切相關。得益于汽車網絡技術的支持,現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)實現(xiàn)了低成本、高度靈活和可裁減性。
目前整個汽車電子系統(tǒng)通常由3~5個網絡構成,它們通常由動力總成網絡(高速網絡)、舒適系統(tǒng)網絡(中低速網絡)和信息娛樂系統(tǒng)網絡(多媒體網絡)構成。它們由網關實現(xiàn)互連,構成一體化整車網絡。在高端技術方面,以Flexray總線為代表的時間觸發(fā)總線技術的發(fā)展成熟將促進與安全相關的轉向控制等功能的發(fā)展。在低端,LIN總線應用將更加廣泛,會出現(xiàn)更多集成了傳感器/執(zhí)行器/LIN的價格低廉的節(jié)點。
目前電子技術發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展:將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng),集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅動防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接。控制器通過復雜的控制運算,對各子系統(tǒng)進行協(xié)調,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。
由于汽車上的電子電器裝置數量的急劇增多,為了減少連接導線的數量和重量,網絡、總線技術在此期間有了很大的發(fā)展。總線技術是將各種汽車電子裝置連接成為一個網絡,通過數據總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其它控制裝置提供數據服務。由于使用了網絡化的設計,簡化了布線,減少了電氣節(jié)點的數量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數據總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。