科技進步帶動汽車電子發(fā)展新趨勢
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(jù)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(jīng)濟性和娛樂性。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數(shù)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(shù)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(shù)措施。汽車制造商認為增加汽車電子設(shè)備的數(shù)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(jù)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(shù)量已經(jīng)達到48個,電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上,目前電子技術(shù)的應用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。
在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年的發(fā)展與完善,汽車網(wǎng)絡技術(shù)目前已經(jīng)成為各主流汽車廠商的基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)成。各企業(yè)的網(wǎng)絡協(xié)議標準定義了企業(yè)級物理層、數(shù)據(jù)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(zhì)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(chǎn)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(guān)的開發(fā)工具,以及必須遵守的開發(fā)和測試流程。擁有網(wǎng)絡協(xié)議、協(xié)議棧、測試標準和相關(guān)的流程可以使企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、供應商開發(fā)、產(chǎn)品外包、內(nèi)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(shù)的發(fā)展,尤其是隨著總線技術(shù)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(wǎng)絡技術(shù)不僅加快了新技術(shù)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(wǎng)絡實現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡技術(shù)的廣泛應用密切相關(guān)。得益于汽車網(wǎng)絡技術(shù)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(wǎng)絡構(gòu)成,它們通常由動力總成網(wǎng)絡(高速網(wǎng)絡)、舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(中低速網(wǎng)絡)和信息娛樂系統(tǒng)網(wǎng)絡(多媒體網(wǎng)絡)構(gòu)成。它們由網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)互連,構(gòu)成一體化整車網(wǎng)絡。在高端技術(shù)方面,以Flexray總線為代表的時間觸發(fā)總線技術(shù)的發(fā)展成熟將促進與安全相關(guān)的轉(zhuǎn)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(shù)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(qū)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(zhuǎn)向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接??刂破魍ㄟ^復雜的控制運算,對各子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào),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(shù)量的急劇增多,為了減少連接導線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡、總線技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展。總線技術(shù)是將各種汽車電子裝置連接成為一個網(wǎng)絡,通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)服務。由于使用了網(wǎng)絡化的設(shè)計,簡化了布線,減少了電氣節(jié)點的數(shù)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(shù)據(jù)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。