技術(shù)管理汽車電子論文
隨著我國加入世貿(mào)組織，汽車工業(yè)既面臨機(jī)遇又面臨挑戰(zhàn)，但總體而言機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。在本世紀(jì)初我國的汽車工業(yè)將以很高的速度向前發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料介紹我國汽車工業(yè)產(chǎn)量的現(xiàn)狀與規(guī)劃如下：
2000年200萬輛（占全球產(chǎn)量3.3）
2005年300萬輛（占全球產(chǎn)量5）
2010年600萬輛（占全球產(chǎn)量10）
2015年1000萬輛
汽車工業(yè)的發(fā)展在帶動(dòng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的同時(shí)必將帶動(dòng)電子工業(yè)發(fā)展，特別是在現(xiàn)代汽車中電子/電器占汽車制造成本的比例越來越大，據(jù)國外一家公司（VDI）的分析和預(yù)測，電子/電器占汽車制造的成本從60年代起逐年增長。80年代后期，成本份額達(dá)到12左右。主要是電子控制燃油噴射，電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制和電子變速器控制等。到了90年代增幅達(dá)到25，其中主要是柴油噴射、導(dǎo)航裝置等電子系統(tǒng)。隨后，集成式汽車電子裝備占汽車制造總成本的份額始終保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢，預(yù)計(jì)到2010年可達(dá)到30。
汽車中傳統(tǒng)的電氣及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，圖2為現(xiàn)代汽車中電氣及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。汽車中最早的電器是電燈和發(fā)電機(jī)，1967年汽油電子噴射的出現(xiàn)，1979年發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式電子裝置的出現(xiàn)以及隨后幾年中許多其它電子裝置的相繼開發(fā)，諸如爆震轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、冷起動(dòng)性能的改善、特性曲線控制等都是電子技術(shù)的應(yīng)用成果。1986年人們終于采用了電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制和自動(dòng)變速器控制，這為汽車技術(shù)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。發(fā)動(dòng)機(jī)/傳動(dòng)系統(tǒng)電子技術(shù)--包括底盤（行走機(jī)構(gòu)）和輔助裝置的調(diào)節(jié)已從單獨(dú)的控制器向復(fù)合、一體化的傳動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展。單個(gè)的控制器可以通過CAN總線連接在一起相互交換數(shù)據(jù)，這種相互連接帶來的好處是傳感器信號可以供許多控制器同時(shí)使用，且所有控制器享有相同的信息。另一方面，通過此種連接可以在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)更新的功能，并降低系統(tǒng)的成本。如今，發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)功能均能達(dá)到實(shí)時(shí)控制，使燃燒過程更佳，從而增大了功率和扭矩，降低了排放和燃料消耗。當(dāng)然在一系列新功能的開發(fā)中也使得汽車用電增大，特別是電磁離合器、電磁制動(dòng)器等的使用給電能調(diào)節(jié)帶來了一定難度，這就需要高效率的發(fā)電機(jī)和高效率的電力電子變換器。
圖1傳統(tǒng)汽車電氣及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
圖2現(xiàn)代汽車電氣及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
汽車電子技術(shù)是用來滿足用戶對汽車安全性、可靠性或?qū)嵱眯怨δ艿钠谕鸵蟆＞推囍圃焐虂碚f，關(guān)鍵是要通過技術(shù)創(chuàng)新將其發(fā)展的目標(biāo)與用戶的高要求一致起來，例如，BMW公司就較好地把其發(fā)展目標(biāo)與用戶的需求結(jié)合起來，他們不斷完善汽車行駛的動(dòng)力性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，塑造人機(jī)工程學(xué)，追求一流的質(zhì)量，最大限度地去滿足用戶的要求。許多汽車制造商加大了電子技術(shù)科技創(chuàng)新的投入，通過新技術(shù)、新產(chǎn)品，不斷改變和完善汽車功能。今天的電子技術(shù)已完全實(shí)現(xiàn)了靠機(jī)械、液壓手段所不能達(dá)到的目標(biāo)和要求，并正在為實(shí)現(xiàn)用戶更高的期望和要求向前發(fā)展。汽車的自動(dòng)化程度越高，汽車中的電力電子驅(qū)動(dòng)和變換單元就越多，其控制單元就越復(fù)雜。汽車中電力電子驅(qū)動(dòng)單元主要功能是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，線圈驅(qū)動(dòng)和電磁離合器驅(qū)動(dòng)。汽車中主要的控制單元是ECU，TCU和ABS等。除此之外具有廣泛發(fā)展前景的混合動(dòng)力汽車也與電力電子密切相關(guān)。
1汽車上的電子控制單元ECU
ECU（ElectronicControlUnit）由微機(jī)和外圍電路組成。而微機(jī)就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU），存儲器和輸入／輸出接口的單元。ECU的主要部分是微機(jī)，而核心件是CPU。ECU將輸入信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，根據(jù)存儲的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對比加工，計(jì)算出輸出值，輸出信號再經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)電路去控制若干個(gè)調(diào)節(jié)伺服元件，例如點(diǎn)火線圈和電子開關(guān)等。因此，ECU實(shí)際上是一個(gè)“電子控制單元”，它是由輸入電路、微機(jī)和功率驅(qū)動(dòng)電路等三部分組成。
輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號，對信號進(jìn)行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平。從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數(shù)字信號，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后傳遞給微機(jī)。微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過的信號進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。
2變速箱控制單元TCU
現(xiàn)在許多轎車的自動(dòng)變速器是電子控制的，自動(dòng)變速器主要由無級變速器和變速箱控制器TCU(ElectronicControlUnit)根據(jù)傳感器輸入信號和開關(guān)信號，對電磁閥離合器和控制變比的電機(jī)進(jìn)行控制，達(dá)到自動(dòng)變速的目的。
自動(dòng)變速器的電子控制裝置是由信號輸入系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)和控制信號輸出系統(tǒng)這三部分組成。信號輸入系統(tǒng)有：變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、潤滑油溫度傳感器、制動(dòng)開關(guān)等信號。這些信號輸入到TCU后經(jīng)過計(jì)算或查表然后輸出控制信號，控制電磁離合器的電流，電磁離合器的電流取決于汽車的運(yùn)行狀態(tài)。TCU根據(jù)汽車行駛狀態(tài)來操縱電磁離合器通電電流的大小或關(guān)閉。汽車速度比較慢或停止時(shí)，TCU不啟動(dòng)電磁離合器，當(dāng)汽車速度達(dá)到一定值時(shí)，TCU啟動(dòng)電磁離合器。汽車變速箱變比的控制也是由TCU完成的，TCU根據(jù)汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及節(jié)氣門開度等輸入信號參數(shù)控制變速箱變比調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)及加速或減速。從而達(dá)到汽車的最佳運(yùn)行狀態(tài)。
3防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS
汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)簡稱ABS(AntilockBrakingSystem或Anti-skidBrakingSystem)，是指在制動(dòng)過程中，可自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力大小，防止車輪抱死，以獲得最佳制動(dòng)性能，包括最佳方向穩(wěn)定性、正常轉(zhuǎn)向能力和最小制動(dòng)距離的裝置。它是汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成部分。在汽車上裝用ABS可有效地減少交通事故，提高行車安全性。在20世紀(jì)韌，ABS就已被裝在火車上，用來防止制動(dòng)時(shí)車輪抱死造成局部摩擦，使車輪和鋼軌早期損壞。50年代，ABS又被應(yīng)用于波吉飛機(jī)上，用來防止飛機(jī)著陸后制動(dòng)跑偏或前栽，并可縮短制動(dòng)距離。”在汽車上使用ABS技術(shù)始于60年代。1965年，在倫敦汽車博覽會(huì)上出現(xiàn)了第一輛裝有ABS的樣車，但這時(shí)還只是純機(jī)械式的防抱死裝置。1965年，F(xiàn)ord公司與KelseyHayes公司合作研制成名為“SM—Track”的單通道后輪ABS，并裝在1969年的Thunderbird車型上；Chrysler公司與Bendix公司合作研制成3通道4輪ABS—“Sure—Brake”，裝在1971年的Imperical車型上。他們采用的是當(dāng)時(shí)最新的模擬電子技術(shù)，但都是分立元件，體積大，成本高，故障多，可靠性差。目前ABS技術(shù)和工藝都非常成熟，已廣泛應(yīng)用于轎車和重型汽車中。我關(guān)于ABS的研究開始于80年代初．現(xiàn)剛剛進(jìn)入產(chǎn)品試制和裝車試驗(yàn)階段。國內(nèi)研制ABS的單位主要有二汽公司、交通部重慶公路研究所、重慶宏安A踢有限公司、陜西興平514廠、西安公路學(xué)院等單位和部門。二汽公司從80年代初就開始研究ABS．是較早研究ABS的廠家之一，現(xiàn)研究工作的主要目標(biāo)是對國外的產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收。重慶公路研究所相繼開發(fā)出了兩代ABS產(chǎn)品，第一代ABS的ECU采用了z80芯片。第二代ABS產(chǎn)品為FKx—ACl型．該裝置的ECU中的CPU微處理器采用了美國1NTEL公司的MCS—96系列8098單片機(jī)。驅(qū)動(dòng)電路主要采用功率MOSFET。
據(jù)美國統(tǒng)計(jì)，約有40的意外事故是因剎車時(shí)汽車滑行致剎車距離過長而造成的。采用ABS系統(tǒng)可以在制動(dòng)過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)力，防止車輪抱死以取得最佳制動(dòng)效果。
4混合動(dòng)力汽車
汽車發(fā)展的100年，是人類文明和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛的100年。如今，全世界汽車的保有量達(dá)到了6．7億多輛，汽車已與人們的日常生活和生產(chǎn)密不可分。然而，眾多燃油汽車排放所造成空氣質(zhì)量的日益惡化和石油資源的漸趨匱乏，使開發(fā)低排放、低油耗的新型汽車成為當(dāng)今汽車工業(yè)界的緊迫任務(wù)。人們越來越關(guān)注其它燃料的汽車和電動(dòng)汽車的'開發(fā)。使用電動(dòng)汽車(ElectricVehicle簡稱EV)可實(shí)現(xiàn)無污染，并可利用煤碳、水力等其它非石油資源，因此，無疑是解決問題的最有效途徑。但是，由于電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件之一的電池其能量密度、壽命、價(jià)格等方面的問題，使得電動(dòng)汽車的性價(jià)比無法與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相抗衡。盡管目前具有世界先進(jìn)水平的電動(dòng)汽車的性能與內(nèi)燃機(jī)汽車可不相上下，但過高的成本使其難以商品化。在這種環(huán)境下，融合內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HybridElectricVehicle，簡稱HEV)異軍突起，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開發(fā)的熱點(diǎn)。可以相信，在電動(dòng)汽車的儲能部件——電池沒有根本性突破以前，使用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是解決排污和能源問題最具現(xiàn)實(shí)意義的途徑之一。
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)是在一輛汽車上同時(shí)配備電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助動(dòng)力單元(AuxiliaryPowerUnit，簡稱APU)，其中APU是燃燒某種燃料的原動(dòng)機(jī)或由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，APU由原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，通常將這兩個(gè)部件集成為一體。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其電能通過控制器直接輸送到電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)汽車。電池實(shí)際上起平衡原動(dòng)機(jī)輸出功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率的作用：當(dāng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率大于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)(如汽車減速滑行、低速行駛或短時(shí)停車等工況)，控制器控制發(fā)電機(jī)向電池充電；當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)(如汽車起步、加速、高速行駛、爬坡等工況)，電池則向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能。目前HEV所采用的原動(dòng)機(jī)一般為柴油機(jī)、汽油機(jī)或燃汽輪機(jī)。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車將原動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、能量儲存裝置(蓄電池)組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的不足，是當(dāng)今最具實(shí)際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。目前世界各國研究開發(fā)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有不同的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置和組合方式不同，分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式3種組合方式。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和電力電子有密切的聯(lián)系，其電氣系統(tǒng)核心部件：
電機(jī)--發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)/啟動(dòng)機(jī)；電力電子驅(qū)動(dòng)/整流，含傳感器及保護(hù)電路；直流電壓變換器；蓄電池。圖2所示的是一個(gè)42V電氣系統(tǒng)實(shí)物的組成框圖，圖3為其電路框圖。
圖342V電氣系統(tǒng)組成
圖442V電氣系統(tǒng)的電路組成
目前世界各國都致力于開發(fā)先進(jìn)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，在1999年北京舉行的第16屆國際電動(dòng)車會(huì)議暨展覽會(huì)(EVS—16)上，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車成為熱點(diǎn)，展出的部分展品代表了世界混合動(dòng)力汽車發(fā)展的現(xiàn)狀。混合能源車開發(fā)各國都剛起步，其發(fā)展趨勢如下：
串行混合能源車是主流發(fā)展方向，純電動(dòng)車燃料電池車將隨之而來
混合能源車開發(fā)將拉動(dòng)一大批工業(yè)發(fā)展：材料(化工，合金，鋼鐵)，電子，通訊，電機(jī)，電池，機(jī)械加工,環(huán)保等
車載電壓將升至42V以上,但低電壓將并存相當(dāng)一段時(shí)間
皮帶驅(qū)動(dòng)集成起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，曲軸驅(qū)動(dòng)集成起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)將并行發(fā)展
電機(jī)設(shè)計(jì)將與控制方法開發(fā)同步進(jìn)行
混合能源車已經(jīng)并將繼續(xù)促進(jìn)專用電子模塊的開發(fā)
寬速比，高效，可靠性是電氣系統(tǒng)開發(fā)的挑戰(zhàn)性問題
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是當(dāng)今解決汽車節(jié)能與排污問題的有效途徑，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車雖然沒有實(shí)現(xiàn)零排放，但它所能達(dá)到的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)是緩解汽車需求與環(huán)境污染及石油短缺矛盾日益尖銳的理想途徑。因此，我們必須重視混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在汽車發(fā)展過程中的作用，牢牢把握當(dāng)前的發(fā)展契機(jī)，投入必要的人力物力，解決混合動(dòng)力電動(dòng)汽車存在的問題。
現(xiàn)代汽車與電子技術(shù)特別是電力電子技術(shù)密切相關(guān)，汽車中以單片機(jī)為核心的電子技術(shù)的含量在一定意義上決定汽車的自動(dòng)化水平。汽車的自動(dòng)化程度越高，汽車中的電力電子變換和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就越多，越復(fù)雜。因此變換和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量將直接影響整車的效率和性能。近幾年來我國的汽車工業(yè)有了很大的發(fā)展，但是汽車中的電子裝置特別是核心電子裝置則主要依靠進(jìn)口，因此開發(fā)高性能的電子裝置具有廣闊的市場。
【技術(shù)管理汽車電子論文】相關(guān)文章：
汽車電子成本管理的論文06-13
汽車電子技術(shù)專業(yè)論文03-29
汽車電子專業(yè)畢業(yè)論文03-27
技術(shù)管理油茶論文栽培04-12
預(yù)應(yīng)力砼技術(shù)管理的論文06-21
礦山選礦技術(shù)管理措施論文07-02