电工电子技术在现代汽车工业的应用

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1、电工电子学|课程作业电工电子技术在现代汽车工业中的应用学生：黄志宇学号：20156260指导教师：余传祥班级：车辆工程04班重庆大学汽车工程学院2016 年 12 月摘要本文介绍了电工电子技术在现代汽车工业中的应用.电工电子技术是一种工 程理论与技术体系，是随着电工电子技术与信息技术的应用而发展起来的。电工 电子技术应用，就是利用电子信息工程的相关工程理论解决电子技术的应用。在 不同的工程领域，电子技术提供了信号,信息采集，传输和处理的实现技术，随 着各行业信息化，智能化的发展，导致电工电子技术已经成为各工程应用领域的 基本技术之一.本文首先介绍现代汽车电工电子设计与智能化技术，电工电子技术在

2、汽车上 的应用可概括为以 CAN 为总线的动力及传动系统控制、车辆系统控制、车身系 统控制以及信息传递和通讯系统、自诊断系统等五个方面，构成高度集成化和网 络化的系统。介绍了汽车信息化、智能化、网络控制化中的应用与发展趋势,指 明它是信息社会发展的必然结果，未来汽车将在低污染、低交通事故、节能、智 能化方向飞跃发展。本文还通过对新能源节能动力与电工电子设计技术在汽车工程中的应用，以 期提高我国汽车行业的竞争力,缓解环境压力，提高人们的日常生活和出行质量. 着重介绍了电动汽车和混合电动汽车及电力电子技术在它们中的应用,综述了电 工电子技术在新能源汽车上其有关键性的作用。最后本文分析了汽车电工电子

3、技术的应用特点和影响因素,展望了电工电子 技术在汽车应用中的发展前景及我国汽车电工电子应用趋势及发展对策，指明了 大力发展我国汽车电子新技术,加快汽车电子化速度,是振兴和发展我国汽车工 业的重要手段和必由之路。关键词：汽车电工电子智能化技术节能动力新能源汽车0引言汽车电工电子技术的发展从最初的真空管、晶体管、集成电路和大规模集成 电路到广泛应用的计算机等各种各样的电子装置，汽车控制系统已经由局部控制 发展到了整车系统控制设计，汽车电工电子技术逐年深化，信息化、智能化、交 通控制网络化成为当今汽车研究的重点，它是衡量各国汽车工业发展水平的重要 标志。目前有些汽车电工电子装置占整车造价的1/3,

4、部高级轿车将安装几十 个微控器、上百个传感器。电工电子化程度是高档汽车的主要标志。汽车电工电子控制装置设计，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电 子(ECU)控制系统设计汽车电工电子设计朝着集成化、智能化、网络化、模块 化的技术方向发展，它的集成化向着综合控制、制动控制、总线连接、底盘控制 等方面发展如果使发动机管理系统和自动变速器控制系统集成为动力传动系统 的综合控制(PCM)，使制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制,通过中央底盘控制器，使 制动、悬架、转向和动力传动等控制系统通过总线进行连接，控制器通过复杂的 控制运

5、算,对各子系统进行协调，这将使车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一 体化底盘控制系统。同时,通过汽车供油系统节能的电子电工控制和汽车电工电子点火节能系统 的应用，汽车电工电子设计在汽车工程中的应用不仅能够降低汽车的能耗，而且 能够最大程度实现汽车的经济效益和环境效益，提高汽车的舒适度和安全性。在 未来的汽车发展过程中，太阳能、电能、天然气等，也将会越来越多的被应用于 汽车的研发和生产中，实现节能减排的要求，满足社会和环境的可持续发展。同 时，汽车电工电子的设计发展也将主要集中在对网络系统、智能化系统和通讯系 统的改善设计中，实现汽车运行过程中的效率和安全，最大程度保证汽车各方面 性能的优化，适应

6、人们的日常工作和生活需求，有利于其经济效益和社会效益的 实现，降低我国汽车行业能源消耗的同时，使我国的汽车更加具有市场优越性和 国际竞争力.汽车电工电子系统rV1OS行驶系 统控制乍身索 统控制安全系 统控制信息系 统控制发动机控制底盘控制开关控制照明灯控制信息处理动力转冋仪表板车门控制车窗控制安全气饗移动通讯AT控制空调控制防盗装置箭速LAN轮胎GPS导航ACCX-by-wire娱乐服务1现代汽车电工电子技术与智能化技术1o 1以CAN为总线的汽车电工电子集成系统为了满足现代汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、净化性和舒适性等 方面的设计要求,在汽车设计方面需要有以下控制子系统作为技术支持

7、：发动机 控制、变速控制、巡航控制、制动控制、驱动控制、悬架控制、转向控制、照明 控制、雨刷控制、空调控制、安全控制、座椅控制、门窗控制、防盗控制、音响 控制和信息综合管理等等。鉴于汽车制造业的特殊性，多以系统工程的概念设计， 按功能模块化的零/部件专业分工设计制作，各厂家生产的产品及其配套的ECU 部分,均为独立的控制系统，能够完成单个模块的预定控制功能，但是，各个子系 统之间没有联系，ECU之间联动关系几乎没有，信息也不能共享。当采用以控制 器局域网络(CAN)为总线，有机连接各个ECU控制单元，所组成的网络系统将能 够有效地改善这种状况，由于实现了资源共享，可以突破常规的方法，对ECU单

8、 元的控制方程做相应的修改设计，避免因控制算法缺少外部变量，导致ECU单元 达不到最佳控制效果，从而可以使整车达到最佳控制状态。比如，“车速/发动机 转速”这个参数，哪个ECU模块需要，只要发出一个请求报文，即可从总线上获 得，使得每个子系统都能工作在最佳状态，从而提升整车性能。扎系辭掃 營碎1就显示锹时刻 通电时闻C.电抓獺射 EFI劇缶魁 定时樹績电曲动赦控制 自动蒯器ECT 删翹翻SD 眦翩器ASR 朝1力控制TRC騎讎控制Ci1i；席CANtt；tF.行網财转同 电克Ri据死A氏 电控悬架TEM 耐制CCS 动力牺稔定器G.安鉞障荊 雷鹉醸 安蓟鄴RS 馳置 蜕輝制全自泗DVDI排放控

9、制稔EGR气飜坏 CO控加AF化二说空切翊活性跚电斛J做障诊鮎雒护 远程诊断酬卜遛 自制做图中给出了以CAN为总线，连接各个ECU单元的设计方框图。以ECU为 核心的控制模块，在汽车电工电子发展的过程中，已实现了单个模块的控制，但 是以总线形式把它们组成一个有机整体，则是一种新的尝试，现代汽车电工电子 的设计发展将主要集中在动力总成、底盘控制、车身控制、主被动安全、汽车网 络、通信系统、安全与防盗等方面，并呈现出功能多样化、技术一体化、系统集 成化和通信网络化的特点,这是汽车电工电子设计走向全智能化的必然过程。在 具体实施时，可以根据ECU模块的位置及相应关联功能，分成几个不同的子系 统.1.

10、2 汽车信息化技术汽车信息化技术的应用是基于全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、移动 通讯网络以及国际网络传输控制 TCP/IP 等技术原理，在汽车上轻松实现诸如数 据传递、语音通讯、目标跟踪、自动报警，以及各种公众信息、实用信息的服务 功能,并可通过与 110，120 等系统和各类数据库相结合,实现更广泛的应用。1）自适应巡航控制系统：通过控制车辆，在设定所希望的较低行驶速度之 后，用雷达、声纳、激光波束对前方路面进行扫描，在必要的时候自适应巡航控 制系统将自动减少汽门开度，降低挡位，甚至实施制动，以保持安全车距，但这 种系统要求在路面和汽车上都设置有特制的传感、控制和通讯设备，可以实现

11、无 人驾驶。一般这种汽车配备有精确的定位系统，可以为年老体弱和残疾人提供出 行的便利。2）防碰撞警告与集成安全系统：利用雷达、声纳和激光波束扫描潜在的危 险与障碍，在汽车即将发生撞车或交通事故时,发出紧急信号，以避免事故的发 生。同时它还可以与全球定位系统 GPS 相结合，在发生撞车或交通事故时，给 救助机构提供车辆精确位置的信息，使急救中心可以快速到达现场实施救护.集 成安全系统是由几十项技术构成,包括电子设备、微控制器、传感器等技术与产 品。集成安全系统可以凭借先进的电子技术和集成技术,研制出适合于汽车驾驶 各个环节的安全系统与设备。如安全带预张紧和过张紧装置、帘式头部气囊、自 适应能量吸

12、收转向柱、主动膝部保护装置等设备，为驾乘人员提供全而的防护.3）电子导航系统：利用全球定位系统 GPS 的导航功能,帮助驾驶人员在错综 复杂的城市道路交通网络中，选择最佳行驶路线，使之快速地到达目的地.电子 导航系统运用多层引导式菜单，简明扼要地按地区、城市、区域和设施功能分类 选定目标，测算出最佳的行车路线，图文并茂地展示在二维或三维电子地图上， 并实时标记出汽车实际行驶的路线位置。当突然路遇前方路线堵塞或交通意外情 况时，迅速修改行车路线,并在数秒之内自动设置新的行车路线，重新恢复导航 功能。1。3汽车智能化技术智能汽车（I nteHigent Vehicle）是一个集环境感知、规划决策、

13、多等级辅助驾驶 等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、人工智能与自动控制技术、 现代传感技术、信息与通讯等技术,它是典型的高新技术的综合体，是目前各国 重点发展的智能交通系统中重要的组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点 和汽车工业增长的新动力。1）智能感知与预警系统：智能感知与预警系统利用各种传感器，以获得对 汽车车身、行驶的周围环境和驾驶员本身状态的感知，在必要时发出预警信息。 它主要包括碰撞预警系统,驾驶员状态监测系统。碰撞预警系统包括前后方碰撞 警告、车道偏离警告、盲点警告、换道和并道警告、十字路口警告、步行人的检 测与警告等功能，以提高行车安全。驾驶员状态监测系统主要有驾驶

14、员打盹警告、 驾驶员位置占有状态监测等功能。2）汽车辅助与自动驾驶系统：汽车辅助驾驶系统利用智能感知系统的信息进 行决策规划,给驾驶员提出驾驶建议或部分代替驾驶员进行车辆控制操作，该系 统主要包括巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车系统和精确机动系统。汽车自动 驾驶系统是由车载计算机全自动地实现车辆操纵,是智能汽车技术的最高层次， 目前主要应用于拥挤交通状况时低速自动驾驶系统、自主驾驶系统、近距离车辆 排队驾驶系统等.3）智能汽车关键技术：机器视觉技术、雷达技术、磁性导航技术、高精度数 字地图和卫星导航技术 GPS 是智能汽车的关键技术，这些技术的发展直接影响 到汽车智能化的进程.机器视觉技术是智

15、能汽车领域发展最快的技术之一，在智 能汽车上，机器视觉必须具有实时性、鲁棒性、实用性的特点。机器视觉主要用 于道路路径的识别和跟踪，与其他传感器相比 ,机器视觉具有检测信息量大和遥 测等特点，但数据处理量大容易出现系统实时性较差等问题。这样就必须在设备 中采用更高性能的硬件,在软件设计上要研究出更新的视觉算法,能够模拟人眼功 能，使系统随着速度的变化，自动调节摄像机的焦距 ,对周围较宽范围内的物体 感知,适应不平道路的颠簸环境,并获得立体视觉。能正确跟踪有路标和无路标情 况下的道路.雷达技术可以轻松解决视觉技术在深度信息方面的难度，利用雷达 技术可以得到汽车周围的深度信息,从而可以准确地发现车辆周围存在的障碍以 及前方的车辆或行人。雷达系统要和视觉系统共同应用,通过各个传感器的融合， 得到更为准确的路面信息。用雷达与视觉融合技术可以设计出无人操纵、全自动、 多地形和适应性高的机动智能汽车。2电工电子技术在汽车新能源中的运用2。1汽车节能与电工电子设计技术近年来 ，随着科技的发展和人们的交通需求日益加大，我国的能源消耗量 也越来越大。传统的能源供应已经不能满足人们的日常生产和生活需求。汽车作 为人们日常生活中必不可少的交通工具 ，对石油造成了不可估量的消耗 ，从而 导致了能源危机。新能源和节能技术等在汽车工程中的应用不仅实