电工电子技术在现代汽车工业的应用

电工电子技术在现代汽车工业的应用

集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

电工电子学Ⅱ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

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1/3,一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。

1 现代汽车电工电子技术与智能化技术

1.1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: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。

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。

1.2 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