电子系统集成：汽车技术创新的驱动力

《电子系统集成：汽车技术创新的驱动力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子系统集成：汽车技术创新的驱动力（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电子系统集成：汽车技术创新的驱动力返回 关闭 打印日期：2010-10-31 来源：东方汽车网 已阅读：859 次汽车电子市场概览据业内资深专家预测，未来近 90%的汽车创新将来自于电子技术，这 其中的 80%将通过软件技术的升级实现。电子理论和应用的快速发展，使得 很多技术创新成为可能。摩尔定律指出，电子处理能力和内存容量每 18 个 月将增长一番。对于电子供应商，这意味着：研发和更新速度高于比其他产业（例如，每三年推出一款新的微型电 脑）；人们期望电子系统在尺寸缩小成本降低的同时，功能不受影响； 系统设计面临着挑战，即如何对日益复杂的功能进行可靠的处理。730总讦 玛从的E?E比侵购祐乍晦

2、带咗MF/CHt廉 ea电气良网増t Aft23處盘-2M4U+2M5年显樹车醉曰E損块 13 MJfeStM. ttSSS 1M车 si mtm至201Q坤洗羊播经和魅予尸局的堆戕根据李德电子研究（ReedElectronicsResearch）公司的预测，2007年 全球除信息娱乐系统之外的汽车电子市场规模为 354亿美元。在汽车行业， 电子技术的增长最快，到 2015 年将几乎占据一辆车总价值的三分之一（见图 1）。电子技术扮演着系统集成者的角色，为智能化安全系统，或者说认知型安全系统的发展铺平了道路。车辆上各系统间的智能网络（通过 CAN、FlexRay或者其他总线通信）提高了系统性能

3、，并促使新系统的诞生。ESC 就是一例，它曾被部分专家誉为自安全带以来最重要的汽车安全技术。如今，诸如雷达和摄像头之类的环境传感器可以与车辆上的其他系统 分享传感数据，从而增强安全功能，并带来先进的驾驶辅助系统（见图 2）。软件技术的不断升级是电子技术发展的驱动力。到2005 年，每辆汽车 的软件千字节呈平稳上升趋势（见图 3）。在可预见的未来，电子技术在底盘 和驾驶辅助系统上的应用将持续增长。那些提供高质量电子部件和系统，并 在性能和成本上能够通过集成来增加产品价值的供应商，将是整车制造商们 的首选。系统集成的进程系统集成是一个不小的挑战。为运行诸多车载系统，汽车上往往装备 了超过80个独立

4、的电子控制单元（ECU）。减少ECU的数目对制造商来说意 味着系统降低复杂性、减少部件、简化线束、减轻重量，以及降低成本。在 这个领域，丰田汽车的举动受到密切关注，因为该公司提出，在 2020年之 前，通过对车辆进行重新设计，将使 ECU 的数量从80多个减少至4个。 这四个超级ECU将操控动力传动系统、安全/底盘系统、车身/舒适系统和仪 表/信息娱乐系统（见图 4）。要实现四个超级ECU，需要一系列步骤来实现系统集成：步骤1：通过CAN或FlexRay网络来连接ECU。步骤2：把所有ECU安装到一个盒子中，例如，把陀螺仪传感器（偏航 率传感器）集成到ABS（防抱制动系统）控制器中。步骤3：集

5、成硅（即集成电路或IC）。图6是TRW通过各步骤实现从多控制单元到4个主ECU的全面计划。 这个例子的重点是主动和被动安全系统的整合，由多传感器提供支持。通过 协同工作，主动安全系统帮助驾驶者和车辆避免碰撞的发生，而被动安全系 统则在发生碰撞时为驾乘人员提供保护。预计在 2020年推出单个安全域(SafetyDomain)ECU。目前的争论主要集中在软件的集成上，图 6 中提到的许多技术也展示 了硬件、如传感器是如何被集成到多传感器组中，或者包含到 ECU 包中。 实例之一，即TRW的ESC偏航率传感器已经被集成到TRW安全气囊控制 单元中，该集成产品已得到市场应用。角色转换：从单纯供应商到智

6、能合作伙伴为了能完全实现安全电子的系统集成，开发商和供应商必须在以下三 个主要领域有所作为：传感、控制、执行。传感传感技术的进步，为汽车安全的发展开辟了一个新天地。许多里程碑 式的安全系统，如ESC，通过偏航率和转向角等惯量传感技术的使用，极 大地加强了对车辆的控制。如今，惯量传感已经在现有的数据输入中增加了 其他维数，例如，轮速数据通过车辆上的ABS和牵引力控制系统传感器获 得。通过增加由雷达和视觉系统所收集的数据，环境传感技术形成一个有 关车辆周围状况（前方、后方及侧面）的更全面的数据报告，使得以多种方法 来提供驾驶辅助成为可能。雷达传感器提供了各种天气及道路状况下，较长、较宽区域内的探测

7、。 基于摄像头的视觉系统用于监测车辆前方和后方的路况，是雷达探测系统的 补充，视觉监测系统得出的数据将与雷达系统的数据相融合，以确认先前所 得出的路况图片的准确性。在TRW的系统中，这些数据每隔3040ms将 被收集和交叉检查一次，我们也称之为“数据融合”(DataFusion)。数据融合系统的一个例子是自动紧急制动(AutomaticEmergencyBraking，简称AEB)。只有当系统检测到一个碰撞 事件可能发生时， AEB 系统才启动。该系统可用来降低碰撞的严重程度， 有助于保护驾乘人员。如果系统完全剥夺驾驶者对车辆的控制，则设计是有 困难的。以AEB为例，设计者能否百分之百地确定，

8、忽略驾驶者的操控而 自动施加全部制动力是正确的？来自雷达和摄像头的前方路况探测数据能 有助于制动系统更好地作出判断，提高准确率。传感系统正变得越来越复杂。例如，惯量传感数据可以与雷达及摄像 头数据结合起来，然后反馈到车辆的 CAN 网络，从而建立一个有关不安全 道路状况的完整报告。随后，系统可以进行干预、对驾驶者发出警告，或者 提供驾驶辅助，以确保车辆控制的稳定性。控制显然，今天的车辆比以往的任何车型都更智能。现代轻型乘用车的这 一变化，关键得益于由电脑控制的、与CAN网络共享的电子部件的技术进 步。如前所述，电控系统的井喷式增长，使得车载ECU的数量迅速增加， 下一代车载通信网络FlexRa

9、y也应运而生。与以往的通信网络相比， FlexRay 速度更快，具有更大的灵活性。除了复杂性和成本外，产品设计过程中所要考虑的其他要素包括：系 统布置、重量，以及能量消耗的增加。减少ECU模块，有助于减轻已经超 负荷的12V电压系统的压力。通过更多地使用ECU来减少甚至取消车辆上 的部分线束，是减轻重量并减少燃油消耗的有效方法。与此同时，工程设计 面临的挑战是，通过硬件、软件和数据网络的捆绑，更高效地利用控制系统，确保先进的集成安全系统成为可能。由于汽车将使用越来越少的模块来操控越来越多的功能，整车制造商 势必更加关注安全和设计可靠性。零部件供应商所面临的挑战包括热管理、 芯片集成度、高可靠性

10、基板的开发，以及对车辆内部和外部环境状况的关注。 把各种功能集成到一个紧凑的ECU壳体中，需要先进的半导体封装技术， 包括具有更高电子集成水平的系统级芯片设计。由于部分 ECU 的布置靠近 车辆的发热区域，因此，开发能够适应环境变化、性能稳定的电子部件极为 重要。执行器在执行器领域，发展趋势是使用更多的电子控制技术，并在部件中增 加电机。TRW已经把这种概念成功地运用到其主动安全系统电子驻车制动 中。电子架构的未来趋势TRW的理念是基于AUTOSAR开发可扩展的、灵活性的电子架构，以 实现电子部件的集中化。AUTOSAR架构是建立在软件标准化的概念上，系 统因此可以在不同的硬件上成功运行。一个

11、通俗的比喻就是，一台普通的个 人台式电脑（硬件）可以安装不同公司的程序（软件）。同样的道理，一个汽车 ECU（硬件）可以装载整车制造商自有程序，或其他来源的软件。例如，由第 三方机构开发的交通信号监测软件，可以安装到TRW的ECU中。可扩展性对于巴西、俄罗斯、印度和中国（合称BRIC，“金砖四国”） 这样的发展中国家和新兴市场来说非常重要。例如，可以为BRIC市场开发 一个基础ECU，但是这个ECU必须是可以升级到用于出口的高端市场。灵 活性是指ECU在不同环境、不同系统、与不同部件工作的能力。比如，这 个 ECU 可能被用于制动系统，那么它必须要能适应道路灰尘和发动机的热 环境；另一个 ECU 可能被用于转向系统，安装在汽车防火墙的另一侧。TRW也正在开发新的系统，工程师们正在考虑制造、质量和客户满意 度。理想的结果是,产品能够实现80%的标准化（从而以可靠的设计，在TRW 全球任意一个工厂得到标准复制）和20%的本地化（以满足个别客户的特殊 设计要求）。毫无疑问,车载电子产品的应用将日渐增长。随之而来的,是更高的 标准化和集成化的需求,以提高可靠性、降低复杂性。