時間：2023-03-08 15:34:13
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1.線控技術DBW
汽車的各種操縱系統正向電子化、自動化方向發展，在未來的5～10年里，傳統的汽車機械操縱系統將變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統。如汽車將采用電氣馬達和電控信號來實現線控駕駛、線控制動、線控油門和線控懸架等，采用這些線控系統將完全取代現有系統中的液壓和機械控制。在新一代雅閣V6轎車上采用的DBW就是新技術之一。DBW是線控油門的英文縮寫，也可稱之為電控油門，即發動機的油門是通過電子控制的。傳統的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板，由油門拉索直接控制發動機油門的開合程度，從而決定加速或減速，駕駛員的動作與油門動作之間是通過拉索的機械作用聯系的。而DBW將這種機械聯系改為電子聯系。駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉索。但拉索并不是直接連接到油門，而是連著一個油門踏板位置傳感器，傳感器將拉索的位置變化轉化為電信號傳送至汽車的大腦ECU(電子控制器)，ECU將收集到的相關傳感器信號經過處理后發送命令至油門作動器控制模塊，油門作動器控制模塊再發送信號給油門作動器，從而控制油門的開合程度。也就是說駕駛員的動作與油門的動作之間是通過電子元件的電信號聯系的。雖然從構造上來看，DBW比傳統油門控制方式復雜，但油門的控制卻比傳統方式精確，發動機能夠根據汽車的各種行駛信息，精確調節進入汽缸的燃油空氣混合氣，改善發動機的燃燒狀況，從而大大提高了汽車的動力性和經濟性。使用線控技術的優點很多，比如使用線控制動無需制動液，保護生態，減少維護；質量輕；性能高(制動響應快)；制動磨最小(向輪胎施力更均勻)；安裝測試更簡單快捷(模塊結構)；更穩固的電子接口；隔板間無機械聯系；簡單布置就能增加電子控制功能；踏板特性一致；比液壓系統的元件更少等。
2.CAN總線網絡
隨著電控單元在汽車中的應用越來越多，車載電子設備間的數據通信變得越來越重要，以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。大量數據的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網絡系統的要求。在該網絡系統中，各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其它處理機需要時提供數據服務。汽車內部網絡的構成主要依靠總線傳輸技術。汽車總線傳輸是通過某種通訊協議將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯接起來，從而構成的汽車內部網絡。其優點有：減少了線束的數量和線束的容積，提高了電子系統的可靠性和可維護性；采用通用傳感器，達到數據共享的目的；改善了系統的靈活性，即通過系統的軟件可以實現系統功能的變化。CAN總線是德國博世公司在20世紀80年代初開發的一種串行數據通訊協議。它的短幀數據結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通訊方式，使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對總線的實時性和可靠性的要求。目前，國外的汽車總線技術已經十分成熟，并已在汽車上推廣應用。國內引進技術生產的奧迪A6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、寶來、波羅、菲亞特的派立奧、西耶那、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術。此外，部分高檔客車、工程機械也都開始應用總線技術。預計到2005年CAN將會占據整個汽車網絡協議市場的63。在歐洲，基于CAN的網絡也占有了大約88的市場。目前使用CAN總線網絡的汽車大多具有兩條或兩條以上總線，一條是動力CAN總線，主要包括發動機、ABS和自動變速器三個節點，通信速率一般為500kbps；另一條是舒適CAN總線，主要包括中央控制器和四個門模塊，通信速率一般為62.55kbps或100kbps。
3.汽車巡航控制系統CCS
汽車巡航控制系統是汽車在運行中不踩加速踏板便可按照駕駛員的要求，自動地保持一定的行車速度，減輕駕駛員的勞動強度，提高汽車舒適性的自動行駛裝置。汽車巡航控制系統簡稱為CCS。根據其特點又稱“汽車巡航控制系統”、“恒速控制系統”、“車速控制系統”、或“巡航控制系統”等。目前，不少車輛特別是高級轎車已把巡航控制系統作為配屬設備或選配設備。例如日本的皇冠、凌志、佳美，美國的別克、凱迪拉克、德國的奔馳、寶馬等車均裝有巡航控制系統。轎車裝上巡航控制系統后，當車速在40min/h以上時，該裝置可自動按照駕駛員所要求的速度保持行駛，并保持這一恒定速度，駕駛員不用踩加速踏板。采用這種裝置后，當在高速公路上長時間行車時，就可使駕駛員踩加速踏板的腳得以休息，不致因長時間駕車控制加速踏板穩定車速而產生疲勞，減輕了駕駛員的操作負擔。由于電子系統能準確地控制車輛的工況，從而使高速行駛的車輛更加安全、平穩、耗油量減少，提高了汽車的燃油經濟性和駕駛的舒適性。此功能特別適用于在高速公路上行駛的車輛。巡航控制系統如果在安裝有自動變速器的汽車上使用，更能發揮其優點。汽車巡航控制系統的主要優點是:(1)保持車速穩定，無論由于風力和道路坡度引起汽車的行駛阻力怎樣變化，只要在發動機功率允許范圍內，汽車的行駛速度便可保持不變。(2)提高汽車行駛時的舒適性，尤其是汽車在郊外或高速公路上行駛，舒適性體現得更為明顯。駕駛員不需頻繁地用腳踏踩加速踏板，故疲勞強度大大減輕。(3)提高經濟性和環保性，在同樣的行駛條件下，對一個有經驗的駕駛員來說，可節省燃油15。在巡行控制系統中使用速度穩定器后，可使發動機燃料的供給與功率之間處于最佳的配合，降低了燃油消耗率，大大減少了排氣中有害氣體成分。(4)延長發動機壽命，可使汽車工作在發動機有利轉速范圍內，使汽車的供油與發動機功率間處于最佳配合狀態。汽車巡航控制系統發展至今已有30多年的歷史，經歷了機械控制、晶體管控制、模擬式微機控制和數字式微機控制4個階段。日本豐田公司從1965年起就開始在車上裝用機械控制的巡航系統，之后德國VDO公司也研制出氣動機械式巡航控制系統。1968年德國奔馳公司開發了晶體管控制的巡航系統，并在莫克利汽車上裝用。
4.汽車導航系統GPS
GPS為全球定位系統，是美國繼阿波羅飛船和航天飛機之后的第三航天工程。開始它只用于軍事方面，但隨著電子技術的發展，GPS也逐漸應用于汽車導航。裝有導航系統的汽車，在駕駛室內有一顯示屏。上面顯示著某個城市的交通圖(稱為電子地圖)，以及當時汽車在圖上所處的位置。如果駕駛員輸入目的地的地名、在圖上的位置，那么圖上就會顯示一條從汽車所處位置到目的地的最佳路線和行駛方向，引導汽車行駛，起到導航作用。這樣，駕駛員可以安心地駕車到達陌生地區以及在夜間安全行車。此外，GPS還能夠隨時告訴駕駛員當時的交通狀況，指出什么地方交通擁擠，什么地方車流暢通，以及什么地方有空缺位置可以停車。使駕駛員能繞過擁擠路段，較快到達目的地，避免交通阻塞,提高綜合行車效率。整個導航系統由GPS導航、自律導航、地圖匹配器、信號處理單元、存貯器、顯示器、傳感器等幾部分組成。GPS導航由GPS天線和GPS接收機組成。GPS衛星發射出電波發射時刻信息，而接收機可根據電波到達的時刻，算出電波行走的時間。將這時間乘以電波傳播速度就可以知道衛星與接收機的距離，即衛星與裝有該接收機的汽車的距離。同時，各GPS衛星的軌道位置也被發射出去。因此，接收點位置可由以三個衛星為中心的三個球面交點求出，即可確定該車在電子地圖上的位置。當汽車行駛在地下隧道、密集森林、高層建筑群等接收不到GPS信號時，汽車會進行自律導航。行駛開始前先由駕駛員對車輛位置設置一個初始值。在行駛中，檢測每經過一定時間的行駛距離和行駛方向，從而確定車輛的位置。其中行駛距離由車速傳感器得出，而方向信號由光導纖維傳感器測出。GPS導航和自律導航得到的汽車狀態及位置的一些信號要經過地圖匹配器處理后才能準確無誤地在電子地圖上顯示出來。電子地圖是這樣制成的：首先利用城市航空測量拍到的全貌照片，經過實際調查、標記、補充形成一張精確的地形圖，它包括各城市道路交通圖、公路網及沿線地名。然后將地形圖通過數字化儀、掃描儀，送入PC機中，并用專門軟件進行數據采集和編輯處理，生成數字地形模型。再經疊加、分類、標記形成一張電子地圖并制成只讀光盤。汽車導航系統的發展非常迅速，目前已有一些系統上采用32位的CPU嵌入實時操作的微處理單元，便于高速行駛的汽車進行快速處理數據。激光技術的應用，產生大容量數字化視盤可以存貯更多的信息。使用薄膜晶體管有源液晶顯示器可使圖像更加清晰。汽車導航系統能實時提供自身位置和目的位置坐標、全部行駛的直線距離、時間、速度、前進方向等。當遇到道路阻塞、路段施工或走錯路等情況，GPS能夠及時進行檢索，提供新路線。此外，為了讓駕駛員事先了解行駛中路面情況，GPS還能進行語音提示。若將汽車導航系統與其它部門進行聯網，駕駛員能夠隨時獲得交通狀況的最新信息，從而使汽車避開阻塞和擁擠路段，實現自動道路選擇和無阻擋行駛。汽車導航的普及使用，將會給21世紀的城市交通帶來新的面貌。
5.汽車電控制動系統EBS
汽車電控制動系統EBS是在ABS的基礎上，用電子控制取代傳統的機械傳動來控制制動系統，以達到良好的制動效果，增加汽車制動安全性。汽車制動時，車輪的制動力與地面附著系數有關，當車輪處于半滑動半滾動狀態時，地面附著系數可以達到最大，即制動力可以達到較大，此時的側向穩定性也較好。當車輪完全抱死無滾動時，地面附著力有所下降，而側向穩定性為零。極易出現側滑和甩尾現象,容易造成事故。ABS防抱死制動系統就是在汽車制動時，使車輪始終處于即將抱死又未能完全抱死的狀態。即保證汽車獲得最大的附著力，同時又能保持相應的側向穩定性，徹底解決常規系統中，要么車輪未抱死制動力不夠，要么完全抱死，使汽車失去橫向穩定性的問題。汽車制動時，ABS系統不斷檢測車輪的轉動情況。當車輪將要抱死時，ABS系統發一信號給壓力調節器，以控制制動器的制動力，使制動力停止增加。這時制動器中的制動液少量回流減壓，然后又增壓，制動力增長，如此連續幾次達到最佳的制動效果，可以達到10～20次/秒。EBS系統比ABS系統增加了各種傳感器，包括三維力傳感器、制動器摩擦片磨損傳感器等。制動時，制動踏板位置信號傳給電控單元，同時各力傳感器把載荷、地面附著力和制動氣壓信號傳給電控單元，由電控單元自動調節制動壓力，形成閉環控制。該系統用電子控制取代機械傳動，減少制動系統機械傳動的滯后時，縮短制動距離，在低強度時，使摩擦片磨損最小；中等強度時，利用ABS達到最佳的道路附著系數利用率；高強度時，施加最大的制動壓力，從而獲得最佳的控制制動力。摩擦磨損傳感器可以監測得各制動片的摩擦情況，控制各制動器壓力分配延長使用壽命。EBS系統可以與其它電子控制系統一起由一個電控單元進行集中統一控制。實現各種不同要求的控制功能。
6.乘員感知系統OPDS
本田第7代雅閣V6轎車裝備了前排側氣囊，因此在前排乘客座相應地配備了乘員感知系統。乘員感知系統的作用是，當前排座椅上坐著小孩或者小孩側著頭打瞌睡時，乘客座椅側氣囊將自動關閉，從而減小側撞事故發生時安全氣囊對兒童的傷害。那么安全氣囊是怎么知道這一切的呢?原來在看似跟普通座椅一樣的乘客座椅內暗藏了7個傳感器，座椅靠背內的6個傳感器負責觀察乘員的坐姿高度，來判斷坐著的是兒童還是大人，或者飲料瓶等其它東西；靠背側邊的一個傳感器則專門檢查兒童是不是側著頭打瞌睡，判斷兒童的頭部是不是處于側氣囊展開的范圍內。OPDS傳感器是根據乘員的導電體量來做出這些判斷的，座椅在出廠之前已經設定了一個座椅自身的導電體量，座椅安裝到車上并坐了人后，OPDS系統檢測出一個總體的導電體量，總導電體量減去座椅的導電體量就是乘員的導電體量，如果乘員導電體量低于系統初始設定的判斷臨界值，則OPDS系統認為坐著的是兒童或兒童的頭部處于側氣囊引爆的范圍中，從而自動關閉安全氣囊，同時儀表板上的“SIDEAIRBAGOFF”黃色指示燈亮起，告訴駕駛員側安全氣囊已經關閉。有了OPDS這樣一個關懷備至的“看護人”，兒童就可以在旅途中盡情地享受自己的夢鄉了。
7.移動多媒體系統
運用移動多媒體技術可開發出汽車娛樂系統，這種音響--圖像技術包括全彩屏幕、游戲設備、DVD機、錄像機、DVD機和放唱機等。移動多媒體技術還體現在智能無線產品、遠程通訊設備和信息處理產品等方面，其中包括提供語音識別系統，支持多種語言，使駕駛者不用于動操作娛樂系統，從而騰出雙手控制轉向盤。它還能將Internet的功能集成到車輛中，使人在車上就可以上網測覽、收發郵件、進行股票交易，同時采用“即插即用”的方式使汽車消費者可以方便快捷地更新他們的多媒體產品，享受更豐富的全新服務。數碼影音娛樂媒體方面的配備實際上已開始普遍化，車上的卡拉OK、VCD視聽功能都屬于此種設計。甚至還能將車室營造成影、音、聲、光效果俱佳的DVD劇院。數字技術的進步，給汽車AV世界帶來了巨大變革，全新概念的汽車多媒體已經開始出現。歌樂公司與微軟公司合作，利用windows操作系統，綜合運用汽車音響、計算機技術、導航技術及自動語言識別技術，開發出了世界上第一臺擁有車載計算機系統,將車載多媒體技術推向了一個新的階段。預計，將聲音、圖像、辦公通訊融為一體的汽車多媒體不久將成為現實。那時,坐在汽車里,除了可享受高品質音響及導航外,還可預定飯店、餐館、機票等，輔助駕駛也成為可能。
8.電氣系統電壓升級
目前全球汽車制造商將共同為未來電子系統電壓制定一項新標準，即36V/12V雙電壓系統將和42V電壓系統一起使用。預計第一個運用42V電壓系統的汽車將在幾年后出現，而且在隨后的十年里國際汽車業將會發生一個長久、徹底的變化。幾年前在底特律召開的SAE年會上，也有很多關于這方面的討論，即如何去發展42V電壓系統:目前面臨的困難是什么:如何解決等等。
隨著我國汽車業的迅速發展，汽車工業也在與時俱進進行科技創新，傳統機電產品正逐漸被淘汰，取而代之的是現代的高新技術產品，汽車產業不斷更新換代，成為高新技術裝備起來的產業。汽車和發動機系統微處理器得到了大量應用，應用的規模日益增大，汽車微處理器應用廣泛，LIN和CAN等網絡控制廣泛在汽車上安裝，IC也將不斷趨于集成化。隨著電子科技的創新和發展，IC的功能得到了極大的完善，現在一個IC的功能已經很強大，相當于之前幾個IC才能實現的功能。汽車發動機廣泛采用了電子技術，未來汽車上還將普及電控電噴系統，可以使動力系統的效率得到極大的提升。隨著線控、驅動系統的迅速發展，機械系統將會被線控系統所取代，汽車底盤將發生革命性的變化。汽車電子信息技術正在向綜合控制的方向發展，汽車智能化將不斷升級，汽車的整體性能將更加人性化，汽車的安全性將得到極大的提升。
二汽車電子的未來發展前景
未來汽車電子將由最初的基礎功能性應用逐漸向高級交互式應用發展。近年來，隨著汽車領域傳感器技術的應用，以及互聯網在汽車上的逐步滲透，汽車的電子化趨勢發展迅猛，表現得越來越明顯，出現了高度電子化和高度智能化的產品，前者以特斯拉為代表，后者以谷歌無人駕駛汽車為代表。隨著今后科技的飛速發展，汽車電子的滲透率將會更快。在未來，隨著汽車安全性、人性化、智能化、娛樂性等方面需求的增長，汽車安全、智能以及娛樂系統的開發，將成為汽車電子技術的亮點，發展前景廣闊。
（1）智能化
隨著近年來信息化建設的快速發展，在車輛、道路、交通系統中，大量的實時信息開始在三者之間得到共享，這就是智能化。智能化為人們的出行提供很多方便。未來國內外汽車發展領域，智能汽車將成為發展的重點和熱點，也是未來汽車發展的大趨勢。
（2）安全化
隨著我國汽車數量的逐年增多，汽車安全的重要性不言而喻，如何最大限度地提高汽車的安全性，是汽車設計與制造領域的重要問題。新型汽車安全系統越來越智能化和自動化，相應的技術要求也日益苛刻。例如汽車的安全氣囊系統，目前一些制造企業已經開始了技術升級，通過使用安全總線和協議來為汽車的被動安全提供保障。
（3）網絡化
今天，汽車制造行業日益復雜的安全性、動力、底盤以及車身系統協調統一問題，都需要一個以可靠方式提供極高數據速率的網絡。FlexRay總線作為一種高速網絡，近年來被提出應用在汽車領域。FlexRay作為下一代汽車網絡協議，在技術支持方面，可以為汽車提供帶寬、實時響應能力，可提高汽車行駛的可靠性，幫助汽車實現線控應用。
三總結
[論文摘要]汽車是當前重要的交通工具，汽車的發明和汽車相關技術的發展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員的流通。
隨著汽車工業與電子工業的不斷發展，在現代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術與電子技術相結合催生出汽車電子技術概念。電子技術在現代汽車工業中的廣泛應用加快了電子汽車的發展趨勢，推動了汽車功能的多元化和便捷化。
一、汽車電子技術
現代電子技術與汽車工業的結合促成了電子汽車概念的誕生和實現，概括地來說當前的汽車電子技術主要包括：智能化集成傳感器：提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作坊大處理。同時，他還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質量不受影響；嵌入式微處理機已廣泛地應用與安全、環保、發動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術：隨著汽車電子技術應用的增加，對有關控制軟件的需求也相應增加，并可能要求進一步計算機聯網。因此，要求使用多種語言，并開發出通用的高水平軟件，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網絡將大大地依賴于軟件；多通道傳輸技術，多通道傳輸技術的采用，對電子控制集成化的實現是十分必要和有效的。采用這種技術后，使各個數據線成為一個網絡，以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網絡：汽車電子設備發展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應用，車載電子設備間的數據通信變得越來越重要。為了進一步提高行使的經濟性，溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。集成化技術：汽車電子技術的一個發展趨向是功能集成化，從而實現更經濟、更有效以及可診斷的數據中心。光導纖維：汽車電子技術的進步，已使各系統控制走向集中，形成整車控制系統。這一系統除了中心電腦外，甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執行部件，組成一個龐大而復雜的信息交換與控制系統等。
二、國內汽車電子技術發展
電子技術在汽車工業中的應用加快了汽車技術的升級和突破，自20世紀80年代以來，汽車工業的長足發展，也是以電子技術（特別是計算機、集成電路技術）為動力而實現的。采用電子技術是解決汽車所面臨的諸多技術問題的最佳方案。因此一國電子產業的發展水平及其在汽車工業領域的應用情況決定了其在未來軌跡汽車行業競爭中的地位和影響力。目前，國產汽車的電子技術應用多數還處于初級階段。只有少數廠家，主要集中在一些中外合資和國內較為先進的汽車生產廠家，開始將電子控制裝置應用在汽車工業中。國內現在采用的電子裝置主要包括發動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊，ABS等領域，而且多數為直接引進國外產品組裝，國內科研院所目前有關汽車電子技術應用的研究也主要集中在發動機控制、電控懸架、ABS系統等幾個方面，在汽車的電子網絡化技術、GPRS導航及智能交通系統的研究等方面與國外還有一定差距。
三、現代電子技術促進汽車智能管理的發展
隨著經濟的快速發展和人民群眾對汽車工業要求的逐步提高，當前的電子技術在汽車工業領域里得到了很好較快較好的應用。汽車智能管理系統就是這一應用的重要體現。車輛智能管理儀（以下簡稱管理儀）硬件構成主要由CPU，數據存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛星的信號，經過計算后可得出車輛所處的經緯度、行駛速度、行駛方向等參數。管理儀還能夠采集與司機操作有關的數據，如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關等參數。管理儀根據預先設定的時間間隔和特殊事件的觸發，將有關數據保存入IC（IntelligentCard）卡中。根據這些數據，車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進行檢查、管理，以確定車輛是否按照規定的要求運行。管理儀還能夠對最近15次停車前，每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄，GPS數據的采集速度受GPS系統的限制，每秒鐘記錄1次，其他參數每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數碼照相機的控制接口，可以根據外部觸發信號，對車內的情景拍照。
汽車工業是高科技工業，汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術、新工藝的運用。電子技術是21世紀推動經濟發展和社會變革的重要技術之一，電子技術的發展及其在汽車工業領域的廣泛應用將有效提升汽車工業的發展水平。
參考文獻：
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1）汽車發動機基本原理和構造
當今世界上的汽車發動機工作過程基本上都由四個沖程組成，即進氣、壓縮、膨脹和排氣。利用燃料和空氣的混合氣在氣缸內燃燒產生的高溫高壓氣體的膨脹，發動機借助于曲柄連桿機構通過曲軸對外輸出扭矩而作功。發動機按照所用燃料可分成汽油機、柴油機和燃氣發動機；按照點火方式可分成點燃式和壓燃式；汽油機按照空氣和燃油的比例可分成理論當量燃燒和稀薄燃燒；按照汽油噴射地點可分成中央噴射、進氣口噴射和缸內噴射。
發動機的各個部分按其功能可分成燃油供應系統、進氣排氣系統、點火系統、曲柄連桿傳動機構、系統、冷卻系統和輔助系統如發電機、起動機、空調壓縮機和各種泵等。
發動機工況可分成冷起動、起動后、暖機、怠速、部分負荷、全負荷、加速、減速和倒拖滑行等。這些工況主要根據負荷與轉速，結合發動機溫度（即冷卻液溫度）來區分。
2）電子控制在發動機中的重要意義
汽車電子控制始于發動機電子控制。電子控制之于1957年引入發動機以及于1967年商品化，其初衷是為了滿足越來越嚴格的排放法規要求，同時提高汽車的動力性、燃油經濟性和舒適性。現代汽車和發動機技術離開了電子控制是不可思議的。電子產品的產值在整個汽車中所占的比例隨著汽車級別的提升而升高，可達30以上。
3）發動機電子控制的核心問題
汽油機電子控制的核心問題是燃油定量和點火定時。柴油機電子控制的核心問題是燃油定量和噴油定時。
2．汽車和發動機電子控制系統的組成
汽車和發動機電子控制系統跟其它電子控制系統一樣，也是由傳感器、電子控制單元（ECU）和執行器組成。
1）傳感器
（1）目前汽油機電子控制系統常用的傳感器有：
l進氣岐管絕對壓力傳感器（提供進氣岐管絕對壓力信息供計算負荷等）
l燃油壓力傳感器（提供油軌燃油壓力信息）
l燃油箱壓力傳感器（提供燃油箱壓力信息）
l機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）
l冷卻液溫度傳感器提供（提供發動機溫度信息）
l進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息供計算空氣密度等）
l空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）
l空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）
l空氣流量傳感器（提供空氣流量信息供計算負荷等）
l節氣門位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）
l油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息等）
l霍爾傳感器（提供轉速信息、曲軸位置和相位信息）
l感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）
l燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）
l爆震傳感器（提供發動機機體接收到的振動信息）
l排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）
l氧傳感器（提供過量空氣系數l是大于1還是小于1的信息）
（2）目前柴油機電子控制系統常用的傳感器有：
l增壓壓力傳感器（提供增壓壓力信息）
l燃油壓力傳感器（提供共軌燃油壓力信息）
l機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）
l冷卻液溫度傳感器（提供發動機溫度信息）
l燃油溫度傳感器（提供燃油溫度信息）
l進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息）
l排氣溫度傳感器（提供排氣口和排氣管的溫度信息）
l空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）
l空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）
l空氣流量傳感器（提供空氣流量信息）
l節氣門位置傳感器（提供節氣門位置信息用于排氣再循環控制）
l轉角傳感器（提供分配泵軸轉角信息）
l油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）
l霍爾傳感器（提供轉速和曲軸相位信息）
l海拔高度傳感器（提供海拔高度信息）
l車速傳感器（提供車速信息）
l感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）
l燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）
l排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）
l氧傳感器（提供過量空氣系數l的具體數值）
l壓差傳感器（提供微粒物捕集器的壓差信息）
lNOX傳感器（提供排氣后處理系統的NOX濃度信息）
2）電子控制單元
電子控制單元（ECU）接受傳感器提供的各種信息并加以處理，根據處理向執行器發出指令給，對發動機實施控制。電子控制單元由微型計算機和模擬電路組成。隨著發動機技術的不斷發展，電子控制單元的信息處理量越來越大，現在所用的芯片已經達到32位，晶體管數量可超過700萬個，匹配參數可超過6000個，針腳數目可超過150個。
3）執行器
（1）目前汽油機電子控制系統常用的執行器有：
l電動燃油泵
l電磁噴油器
l點火線圈
l各種怠速執行器
l炭罐控制閥
l排氣再循環控制閥
l電動節氣門（又稱電子油門）
l液壓回路電磁閥（用于可變氣門定時控制等）
l氣動回路電磁閥（用于可變進氣管長度控制等）
l全可變氣門電子控制執行器
l渦輪增壓廢氣放空控制閥
l電動二次空氣泵
l三效催化轉化器加熱執行元件
l冷卻風扇
l空調壓縮機電磁離合器
l發動機上的其他輔助設備
（2）目前柴油機電子控制系統常用的執行器有：
l電動輸油泵
l各種燃油噴射泵
l噴油量執行器（集成于燃油噴射泵內）
l噴油提前角執行器（集成于燃油噴射泵內）
l燃油切斷閥（集成于燃油噴射泵內）
l共軌高壓泵
l共軌壓力控制閥
l各種共軌噴油器
l單元噴嘴系統和單元泵系統的高壓燃油電磁閥
l熾熱塞
l排氣再循環控制閥
l電動節氣門（又稱電子油門）
l可變氣門控制執行器
l可變進氣管長度執行器
l渦輪增壓廢氣放空控制閥
l冷卻風扇
l空調壓縮機電磁離合器
l發動機上的其他輔助設備
一部分柴油機傳感器和執行器集成于燃油噴射設備之內，因所用的柴油噴射設備而異。
3．汽油機基本的電子控制項目
1）燃油定量。這是汽油機最重要的電子控制項目。控制對象是進入發動機的空氣與燃油的質量比例，由ECU根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等參數決定。負荷就是駕車人對發動機的扭矩要求，通過吸入空氣量或油門踏板位置傳遞給ECU。執行器是電動燃油泵和電磁噴油器。燃油定量影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。
2）點火定時。點火定時通常用點火發生時活塞在壓縮沖程上止點之前多少度曲軸轉角，即點火提前角來表征，也要根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等工況參數決定。執行器是點火線圈。點火定時同樣影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。
3）爆震控制。汽油機爆震會損壞發動機，惡化排放和燃油經濟性。通過電子控制避免爆震的主要途徑是減小點火提前角。所以爆震控制通過點火定時控制實施。但是過小的點火提前角會影響燃油經濟性。爆震控制的目的就是使點火提前角保持在恰好不發生爆震的臨界點。
4）油箱蒸發排放物控制。油箱蒸發排放物都是碳氫化合物，是有害物質，必須利用活性炭罐加以吸附，并在適當的時候用新鮮空氣清洗活性炭罐。清洗氣流通過進氣管送入氣缸燃燒。并不是任何工況下都可以進行清洗，所以要利用炭罐控制閥對清洗氣流加以控制。
4．柴油機基本的電子控制項目
柴油機基本的電子控制項目就是燃油定量和噴油定時。這兩者都由噴射設備根據轉速、負荷和冷卻液溫度等信息控制。這里，負荷信息由油門踏板傳感器提供。如果說汽油機可以采用，也可以不采用油門踏板位置傳感器的話，那么柴油機必須采用。
5．擴展的發動機電子控制項目
1）擴展的汽油機電子控制項目
l可變進氣管長度電子控制。用于提高發動機動力性。
l可變氣門電子控制。用于提高發動機動力性、經濟性和舒適性，降低有害物質排放。
l增壓壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。
l排氣再循環電子控制。用于降低發動機氮氧化物排放。
l二次空氣電子控制。用于滿足歐4以上法規對碳氫化合物和一氧化碳排放的要求。
l三效催化轉化器燃油加熱或電加熱電子控制。用于滿足歐4以上法規對排放的要求。
l停車-起動運行電子控制。用于提高發動機經濟性和滿足歐4以上法規對排放的要求。
l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發動機經濟性，降低有害物質排放。
l噴油壓力和噴油定時控制。用于汽油直噴，提高動力性和經濟性，降低有害物質排放。
2）擴展的柴油機電子控制項目
l噴油壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。
l噴油規律電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質和噪聲排放。
l多次噴油電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質和噪聲排放。
l可變進氣管長度電子控制。用于提高發動機動力性。
l可變氣門電子控制。用于提高發動機動力性、經濟性和舒適性，降低有害物質排放。
l增壓壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。
l排氣再循環電子控制。用于降低發動機氮氧化物排放。
l停車-起動運行電子控制。用于提高發動機經濟性和滿足歐4以上法規對排放的要求。
l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發動機經濟性，降低有害物質排放。
l微粒物捕集器再生電子控制。用于降低發動機微粒物排放。
6．展望和結語
1）發動機電子控制系統是一個非常有潛力的市場。隨著排放法規的逐步趨嚴和燃油經濟性要求的逐步提高，發動機技術正在飛速發展，新的電子控制技術還在不斷涌現。
2）都說世界制造業的重心正在向中國轉移。汽車行業，包括汽車電子行業，也在一定程度上出現了這種趨勢。但是，目前中國發動機電子控制系統的原配套產品基本上都出自外資企業。這些企業組裝產品用的元件幾乎都不是在中國生產的。由此我國喪失了許多GDP和就業崗位。國營和民營企業技術水平低下，只能仿造外資企業的產品，跟在外資企業后面從維修備件市場分一點殘羹冷飯。有的甚至還偷偷摸摸地打著外資企業的招牌，干著生產假冒偽劣產品的勾當。這種局面應當扭轉。政府應當看到，這個行業的發展將會帶來巨大的GDP增長，并創造大量的就業機會。所以政府應當做出規劃，對這一行業加以扶植和整頓。
在改進汽車電工電子實驗的基礎上，進一步實行開放式實驗教學，可更好地提高學生的創新能力和培養創新精神。可采取讓學生自愿報名的方法進行預約，讓學生利用業余時間，自己擬定題目，經老師同意后，從原理設計、元件采購、印刷電路板設計與制作、產品的組裝調試、故障排除等所有的環節均由學生去完成。教師只需在實驗過程中給出必要的指導就可以了。最后根據學生的產品給出成績，這樣可以大大調動和激發學生學習的創造性和主動性。在開放實驗過程中，注意培養學生的創新能力，培養有想象能力及科技素質的人才，強調發展學生的個性，強調在著力培養學生綜合素質的基礎上，突出創新意識。要合理選擇實驗教材，或自編教材，使實驗教學內容符合汽車專業需求，讓學生在實驗教學過程中有較大的思維空間和活動空間。要使開放式實驗教學收到較好的效果，必須具備以下條件：
（1）要有一支高素質的師資隊伍，教師要向雙師型轉化，在實驗過程中才能更好地幫助學生提高工程實踐能力和培養創新能力。
（2）加強實驗室的建設，增加實驗經費，保證實驗室的實驗設備滿足開放實驗的要求。要有有效的實驗室管理方法，可通過計算機或校園網使實驗管理的工作簡化。應適當提高擔任實驗教學的教師待遇。
（3）學生要有學習的自覺性，才能保質保量按時完成實驗，才能取得一定的效果。
二、開展開放式實驗教學的作用
Keywords:automotiveelectronics,reconfigurablecomputing,reconfigurable-logicdevice,dynamicreconfigurabletechnology.
1引言
汽車歷經百余年的發展，其機械結構已經達到了近乎完美的程度，業界對汽車機械性能的改善已經很難再有更大的提升空間。為了提高汽車的可靠性、功能性和舒適性，電子技術在汽車上被廣泛應用。電子技術與機械結構的結合，被認為是當前汽車技術發展過程中的一次“革命”。
汽車電子技術是汽車設計中的核心技術。汽車電子化的程度是衡量一個國家汽車工業發展水平的重要標志。汽車的設計者利用汽車電子技術開發新的車型，把它作為改善和提高汽車整體水平所采用的最重要的技術方案；汽車制造商則通過加快汽車電子化的進程，把增加汽車電子裝置的數量等措施作為汽車的新賣點和奪取未來汽車市場的最重要手段。目前在國際上的中、高檔轎車的設計中，汽車電子產品平均已經占到了汽車制造成本的27。這個數字還在不斷創造新高。據英飛凌（Infineon）公司預測，到2010年用于轎車上的汽車電子裝置的支出平均將占到整車制造成本的50。而在我國，每輛汽車的平均汽車電子設備應用比例要比國際水平低5.5倍[1>。汽車電子技術的發展與應用是目前我國汽車產業進步所面臨的一大契機和挑戰。
可重構計算技術成形于上個世紀九十年代中期[2>。如圖1所示，其主要思想是利用可重構邏輯器件（如FPGA）的可重構特性，通過不同的器件配置文件來改變器件實現的功能，從而能夠以硬件的性能靈活實現多種應用。可重構計算技術避免了微處理器計算模式因為取指、譯碼等步驟導致的性能損失，同時也消除了專用集成電路（ASIC）計算模式因為前期設計制造的復雜過程帶來的高代價和不可重用等缺陷。可重構計算技術目前已經應用在了很多領域，如目標匹配、大數值運算等等，都取得了非常好的效果。
圖1：微處理器、可重構計算、專用集成電路等三種計算模式的比較
汽車電子產品有著很多特殊的需求，而可重構計算作為一項新興的技術，具有的高性能、高靈活性、低開發周期、低成本等特征非常適合于汽車電子領域的應用。
2汽車電子領域的需求分析
從1950年美國通用公司開創了將半導體技術應用于汽車制造領域的先河—將晶體管收音機安裝在汽車上開始，汽車電子產業歷經50多年的發展，目前已經形成了功能多樣化、技術一體化、系統集成化、通信網絡化、技術標準化等技術特征。當前，汽車電子技術已經進入了優化人-汽車-環境的整體關系的研究階段。汽車在滿足安全、節能、環保的同時，將進一步滿足人們生活的需要，向舒適、便利、高效、數字化、信息化和智能化方向發展。
汽車電子技術主要有兩個大的應用領域：一個是汽車電子控制系統，另一個是車載汽車電子裝置[3>。其中，汽車電子控制系統是機械和電子相結合的汽車電子產品，它的工作狀況會直接影響到汽車的性能。而車載汽車電子裝置則是可以在汽車環境下獨立使用的電子裝置，它的性能好壞并不影響汽車的性能。相比之下，汽車電子控制系統的設計與開發涉及到了機械和電子兩個學科領域，這兩部分的研發要協同進行，所以整個過程比較復雜。車載電子裝置是IT行業中的應用在汽車領域的擴展，種類較多，例如遙控中央門鎖、車載電話、后座娛樂系統、GPS導航系統、車載計算機等等。這些產品因和整車的性能無關，可以獨立地進行開發，所以和汽車電子控制系統相比，在開發的環節上比較簡單。
汽車電子領域對電子技術發展的主要需求有如下幾個方面：
·性能高。目前在汽車電子產品中對性能要求最高的部分是車內的信息娛樂系統。一個信息娛樂系統可能包括多通道音頻系統、DVD播放器、GPS導航系統以及免提移動電話等等。這些子系統中涉及到的功能（如視頻處理等操作）需要強大的信號處理能力，對性能要求極高。另外，隨著汽車主動安全理念的深入人心，新的汽車安全系統開始采用圖像、視頻和雷達處理，同時引擎和剎車控制系統也將采用更復雜的計算控制策略，計算量龐大的實時運算將在應付突發事件的時候發揮重要作用。這也給相關的汽車電子產品的處理能力提出了挑戰。
·靈活性強。汽車的設計者和制造商都面臨的一個嚴峻問題是必須保證汽車電子設備的壽命與汽車的壽命相匹配。汽車電子設備的生命周期很短，不斷出現的新興的汽車標準以及標準本身的不斷變化進一步導致選擇標準時必須考慮到其壽命、靈活性以及被接受的廣泛程度。為了保證汽車電子產品能夠緊跟汽車產業的發展，就要求汽車電子產品具有相當的靈活性使其能夠根據需求做適時的改動。在當前各種新的技術標準層出不窮，而業界又缺乏占據有絕對優勢的標準的時候，對汽車電子技術的這一需求顯得尤其重要。
·可靠性高。汽車作為一類特殊的產品，經常會工作在惡劣的環境下，這對應用在其中的電子產品的可靠性提出了嚴格要求。電子產品的精密性使它成為影響整車可靠性、安全性的重要因素。特別是在汽車電子控制系統中，高溫的工作環境往往會給電子產品帶來損傷，這極大地增加了整車的危險性。這就要求電子產品能夠抵御住惡劣工作環境的干擾，同時具有適當的容錯能力，能夠在受到部分損傷的時候將其造成的影響降到最低。
·開發時間短。盡量縮短新車型新產品的研發時間是汽車設計者和制造商追求的目標之一。圖2顯示出在汽車電子產品方面的新技術研發周期是非常短的。這就要求汽車電子技術的研發需要有方便快捷的開發平臺，并且在技術研發上有延續性和可復用性，盡量縮短開發時間。特別是在車載汽車電子裝置的研發中，因為它們與汽車本身的性能無關，所以更可以不受到整車其它部分研發進展的約束，需要在盡量短的時間內開發出適合需要的產品。
·成本低。汽車產業對價格的影響十分敏感。價格是決定汽車產品競爭力的重要因素之一。選用合適的技術、材料和器件對汽車工業的發展起著舉足輕重的作用。隨著汽車電子產品在整車成本中所占份額的增加，盡量降低這部分電子產品的成本是一個極為關鍵的問題。
圖2：汽車領域項目創新周期和開發時間示意圖[4>
以上我們討論了在汽車電子領域對電子產品技術的一些基本需求。除此之外汽車電子產品還需要盡量降低能耗以及減少占據的空間等。
3可重構計算技術在汽車電子領域的應用前景
在當前的汽車電子產品中，大量使用了微處理器和專用集成電路實現關鍵功能。可重構計算技術的出現為汽車電子產品提供了另一個高效靈活的選擇。
可重構計算技術的發展主要依賴于可重構邏輯器件技術和動態重構技術的發展。隨著半導體技術的進步，目前商用的可重構邏輯器件在單片上已經可以集成數以百萬計的基本邏輯門單元和其它各種復雜的計算邏輯，甚至有的高端器件上已經集成了多個微處理器核進一步加強器件的計算能力[5>。這為原來只是用于實現簡單的膠合邏輯和原形系統設計的可重構邏輯器件能夠逐步占領計算系統的核心地位提供了基本支持。動態重構是當前可重構計算技術的研究熱點之一，它是指在不影響當前系統正常運行的前提下，將可重構邏輯器件上的部分資源配置為新的功能，從而提高資源利用率和增加系統性能。動態重構是可重構技術的發展方向，目前主要集中在如何減少器件重構開銷、優化資源調度等方面的研究上。
與傳統的采用微處理器和專用集成電路的汽車電子產品相比較，利用可重構計算技術的汽車電子產品具有以下優點：
·可重構計算技術能夠高效實現特定功能。可重構邏輯器件上都是硬連線邏輯，它是通過改變器件的配置來改變功能的。器件的配置信息一旦被加載，整個系統就可以以硬件的性能大大加快功能的實現。汽車電子產品中那些計算量龐大的功能，典型的例子如視頻處理，其核心算法是定點數據上的算術密集型信號處理操作。經過研究發現，這些操作是適合在可重構邏輯器件上高效實現的。將可重構邏輯器件用于加速核心算法的執行，再補充另外的微處理器與之耦合用于執行輔助功能，如輸入、輸出等操作，是很好的可重構計算系統的構建方式。目前已經有多個利用可重構計算技術的高效的視頻處理系統，并已經在汽車電子領域廣泛使用[6>。
·可重構計算技術能夠通過動態改變器件配置來靈活滿足多種功能需求。動態可重構特性使得同一可重構邏輯器件能夠滿足不同的設計需求，這一點是傳統的專用集成電路計算模式不能夠達到的。汽車電子產品不同于一般的電子產品，它受到了很多因素的束縛。例如車型的限制，采用相同基本設計的同一款汽車會有經濟型、標準型和豪華型等不同型號。這就要求針對不同的型號都要有相應的電子產品支持。為每個型號的汽車都分別設計專門的計算核心單元和電路的代價是高昂的，可重構計算技術就可以消除這個障礙。汽車設計者可以僅開發出一款運用了可重構邏輯器件的原型系統，然后根據不同的車型要求靈活地將可重構邏輯器件配置為相應的功能。另外，由于在業界缺少占有絕對優勢的標準，采用何種技術標準也是設計者必須解決的難題。例如，當前車上總線就有LIN、CAN、MOST等多種標準共存，不同標準的技術參數都有很大差異，為了使這些總線標準間不發生沖突，就可以考慮利用可重構邏輯器件作為各標準間的橋接邏輯。
·可重構計算技術適合惡劣工作環境下的應用。當前的可重構計算技術已經經受住了很多極端工作環境的考驗，例如NASA的“勇氣”號和“機遇”號火星車上就使用了大量可重構邏輯器件。在汽車應用領域，溫度會給汽車電子產品帶來最大的損傷。業界最高的節點溫度是150攝氏度，而用于惡劣環境下的可重構邏輯器件的特殊封裝足夠保證系統在此情況下的正常運行。利用可重構邏輯器件的另一個優勢是不需要微處理器必需的散熱系統，大大減少了電子產品占據的空間。另外可重構邏輯器件具有的大量的冗余可重構邏輯資源，使得當器件的某些區域被破壞的時候，系統可以使用動態重構技術自動避開這些區域同時利用周邊的其它邏輯資源組合替代該區域被破壞的功能。
·可重構計算技術具有強大的技術支持來加速產品開發。不同于專用集成電路的設計，可重構計算技術不需要大量的NRE（Non-RecurringEngineering）工作。器件廠商會配合不同的可重構邏輯器件提供相應的開發工具和流程，同時還會提供大量參考設計和IP核以減少設計者的重復勞動并提高設計的可靠性。還有很多技術已經成熟的仿真工具和驗證工具可以在設計的各個階段用于保證設計的正確性，減少了出錯返工導致的時間浪費。
·可重構計算技術的使用能夠大大降低系統成本。系統成本的降低主要體現在兩個部分：一個是在設計過程中，另一個是在運行過程中。目前的車用可重構邏輯器件的單價最低已經降至1.5美元，而且利用它實現應用的開發成本又遠遠低于專用集成電路。可重構邏輯器件的靈活性使得它不必像專用集成電路一樣，一個細微的修改就會導致整個電路的重新設計與制作。同時，在系統運行的時候經過分析可以確定有的功能不會同時被使用，那么設計者就可以考慮利用動態重構技術在不同的需求時段里分別實現這兩個功能，做到“一片多用”，節省了資源、空間和成本。
從上面的討論可以看出，將可重構計算技術應用于汽車電子領域有著很大的優勢，是切實可行的技術方案。當前，業界也已經注意到了可重構計算技術的應用前景。
4可重構計算技術在汽車電子領域面臨的問題
雖然可重構計算技術當前已經在多個領域取得了長足進展，但是在汽車電子領域具體應用的時候，還會面臨很多問題。下面列舉幾個最典型的問題：
·可重構邏輯器件的選型。目前生產商用可重構邏輯器件的幾大廠商：Xilinx，Actel，Altera和Lattice等都已經開始關注汽車電子領域并陸續有產品推出。這些產品的硬件結構、處理能力和市場價格等都各不相同。如何針對應用進行合適的器件選型是一個非常重要的問題。當前的可重構邏輯器件基本都是基于SRAM、Flash或者反熔絲技術。這三種技術各有千秋，其中主流的基于SRAM的器件目前已經具有非常強大的處理能力；基于Flash的器件較少但是性價比較高；基于反熔絲技術的器件不具有多次重構的能力但是可靠性較好。所以針對不同的應用場合進行器件選型需要在對應用和器件信息都非常熟悉的基礎上進行。
·可重構邏輯器件上應用的實現。雖然目前已經有多種方法簡化了利用可重構計算技術實現應用的開發過程。但是用硬件描述語言或者硬件原理圖來設計由可重構邏輯器件執行的應用程序對于大部分應用開發者來說還是陌生和困難的。為了排除軟件設計者在軟件算法的硬件化實現中碰到的困難，已經有多種類高級語言的硬件描述語言被開發出來，但是這些技術還并不成熟。由EDA軟件廠商推出的各種硬件應用設計軟件，也還存在著一些局限和缺陷，而且不能夠完全發揮出可重構計算技術的威力。這就要求汽車電子產品的設計者務必掌握利用可重構計算技術的設計思想并將其滲透到產品的設計中去。
·可重構邏輯器件的可靠性保證。不同于傳統的微處理器和專用集成電路計算模式，可重構邏輯器件是通過改變器件配置來改變功能的。特別是基于SRAM的器件，是由存儲在器件上的配置信息來控制器件中各邏輯單元間的硬連線的。因此通過配置端口輸入其它的配置信息就可能改變甚至損壞器件的功能，而在以前則不會出現類似情況。為了防范這些問題，就需要在關鍵電子設備上采用基于反熔絲技術的只能一次重構的可重構邏輯器件或者使用對配置信息加密等方法。
·動態重構技術的研發與使用。雖然動態重構技術在理論上已經有了很大發展，并且有很多原型系統已經被開發。但是由于技術條件限制，目前缺乏具有普適性的研發方法，真正使用在產品上的技術也還有一些不足。這需要業界和學術界協作，針對汽車電子領域的關鍵應用進行攻關，盡量多地將當前已經成熟的動態重構技術應用在汽車電子產品上，帶來高效率、高資源利用率等優勢。同時開展對動態重構技術的方法學的研究，為將動態重構技術更廣泛地應用在電子產品領域提供技術保障。
（一）操作穩定的電子系統
以往基本都是通過改進輪胎、轉向系以及傳動系等性能，來提高汽車的操縱穩定性。近幾年來，隨著車載微處理器、傳感器以及執行機構的快速發展，一些現代汽車開始安裝先進設備，改善操縱性能。本文主要介紹了以下幾種操作比較穩定的電子系統：第一，電控自動變速器。有了電控自動變速器之后，可以不踩離合器就完成換擋，并且此時發動機也不會熄火。這一裝置可以實現變速比的有效控制，促使汽車在行駛過程中處于最合適的擋位。電控自動變速器具有以下優點：高傳動效率、低油耗、延長變速器的使用壽命等。第二，電控制動力分配系統。這一系統的功能就是在汽車制動的時候，計算四個輪胎的摩擦力數值，然后對制動裝置進行調整，確保車輛安全、平穩行駛。第三，加速防滑系統。當汽車在加速的時候，加速防滑系統可以將車輪的空轉滑動控制在一定的范圍內，避免驅動輪出現快速滑動的現象，從而使得牽引力得以提高，最終保證汽車的穩定行駛。第四，電子穩定程序系統。當汽車在行駛過程中，電子穩定程序系統會借助傳感器來對駕駛者的轉彎方向、車速、車身傾斜度等進行監控。然后調整發動機的轉速，修正轉向中存在的問題。
（二）行駛安全性的電子系統
近幾年來，交通事故數量呈現明顯上升趨勢，因此人們不斷提高對汽車安全性能的要求。汽車開發商開始研發出可靠的、安全的汽車電子安全裝置，并且將這些汽車電子安全裝置應用到汽車上。本文涉及到的汽車電子安全裝置，主要有以下幾種：第一種，防抱死制動系統。防抱死制動系統可以對制動液壓力的收放進行有效控制，從而達到控制車輪的目的。通過安裝防抱死制動系統不僅可以改善汽車的制動性，而且可以提高汽車緊急制動安全性。第二種，智能化安全氣囊系統。該系統是由通型安全氣囊、與之相配套的計算機系統組成的。該系統紅外線傳感器根據熱量來判斷座椅上是人還是物體；該系統超聲波傳感器，可以準確判斷出乘員的具置。第三種，汽車自動避撞系統。此系統充分利用現代信息技術、傳感技術，提高了駕駛員的感知能力，在發生緊急情況的時候，可以自動采取措施來控制汽車，讓汽車主動避開危險，確保車輛的正常行駛。第四種，汽車輪胎壓力檢測系統。在汽車的每一個輪胎上要安裝傳感器，對行車狀態下輪胎的各種參數進行實時監視。第五種，前照燈電子互控系統。這一系統能夠促使相向行駛的車輛在相距150米以內的時候，其中一方關閉遠光燈打開近光燈，另一方也會主動關閉遠光燈打開近光燈，這就增強了夜間駕駛的安全系數。
（三）乘車舒適休閑的電子系統
當前，人們不僅追求汽車操作的可靠以及安全行，而且還追求汽車乘坐的舒適性，這就推動了汽車電子技術的快速發展。第一，智能化汽車空調。汽車空調裝置借助電控單元ECU，控制轉換風扇、加熱繼電器等，并且根據客戶的不同需求，調節車內的溫度。第二，電控自動座椅。電控自動座椅是將人體工程學與電子控制技術充分結合起來，提高座椅的舒適度。第三，電控主動懸架系統。在這一系統中，結合了電控技術與隨動液壓技術，按照車輛運行的實際情況以及路面狀況來對阻尼特性參數進行控制以及調整，確保車輛的平穩行駛。第四，車載多媒體以及遠程通信系統。在此系統中包括了游戲設備、DVD、車載GPS等設備。
二、汽車電子技術的發展趨勢
電子技術與汽車工業充分結合起來，促使汽車電子技術向著智能化、規范化、總線化以及模塊化方向發展。其一，智能化發展方向。目前在汽車電子各系統中，微處理器開始得到了廣泛的應用，有效提高了控制技術智能水平，并且增強了裝置的使用性能。其二，規范化發展方向。雖然多種多樣的汽車電子技術逐漸涌現出來，但是這些技術在汽車上實施還需要一段時間才能夠被確認下來。其三，總線化發展方向。各電子控制單元在通信的時候借助了總線，將當前的信息傳輸出去，總線化推動了汽車電子系統的革新。其四，模塊化發展方向。電子技術與高新技術充分結合，更新汽車零部件產品，同時還簡化了配套以及整車制造工藝，從而促使產品的品質得到提高。
三、結語
用中文來解釋TRIZ理論，其實質意識就是:發明問題解決理論。1946年，前蘇聯發明家根里奇阿利赫舒勒（G1S1Altshuller）創立了TRIZ理論,該理論的創立是建立在研究世界各地250萬份高水平專利基礎上,發展出的面向人、基于知識的的解決發明問題的系統化方法學。普遍認為TRIZ理論就是使人變聰明的理論,TRIZ理論一度成為了前蘇聯國家的較為重要的機密,在工業、軍事、航天、航空等領域TRIZ理論發揮著舉足輕重的作用。被西方國家稱為”點金術”,自1970年起,前蘇聯開始為將TRIZ理論引入中小學生教學課程，取得了喜人的成績。美國、西北歐、臺灣、日本等地出現了以TRIZ為基礎的咨詢機構、研究機構以及公司,有一部分大學甚至將TRIZ技術列為大學必修課程之一。轉眼間，已經過去半個多世紀了,TRIZ理論和方法也已經逐步發展，成為一套解決新產品開發實際問題的方法體系和成熟理論,TRIZ理論和方法經過多年的實踐檢驗，已經具備了超強的實用性,現已經廣泛應用于世界各地,創造出成千上萬項重大發明,為眾多知名企業取得了重大的經濟效益和社會效益。
二、TRIZ理論在汽車電子技術課程教學中的應用
隨著TRIZ理論的不斷發展，TRIZ理論和方法的應用也越來越廣泛,現階段，TRIZ在創新教學、創新設計、創新科研等得到了廣泛的應用,取得了傲人的成績,筆者從TRIZ理論和方法的角度出發并在汽車電子技術教學中應用這一理論，旨在促進汽車行業的進一步發展，為汽車服務工程的創新性人才培養提供一條途徑。
（1）改革汽車電子技術課程教學的內容,進一步培養學生的創新意識。
眾所周知，汽車電子技術課程涉及到的較多內容,如汽發動機原理、汽車構造、汽車故障檢測、汽車電子技術等等,在涉及的這些課程中，有的課程具有很強的實踐性和設計性,對于這樣的課程，就必須對其教學內容進行改革,對學生的創新意識進行強化。從實質上來說,想要靈活的運用汽車教學過程中的基礎理論，最重要的一點就是創新，正因如此，在講授這些實踐性和設計性較強的課程的時候，一定要調動學生的主動性，啟發學生的思維，采用不同的應用實例來解釋一個原理或一個方法。教師在授課過程中，如果在講到電子巡航中應用的磁阻式轉速傳感器時,可以通過與學生之前學過的轉速傳感器的各種形式與現在學的內容進行比較，幫助學生記憶。從實際出發，理論聯系實際是改革汽車電子技術課程教學內容的關鍵所在。汽車電子技術作為汽車服務工程的重點，其自身具有很強的實踐性,如果在運用“偏理論、清實踐”傳統的教學模式，那么必然會打擊學生的積極性,使學生產生畏懼心理。所以一定要加大汽車電子技術課程教學的實踐性，充分利用學生的視覺、感性認識，將汽車電子技術的應用過程以及應用的不同形式,鼓勵學生積極的動手實踐。
（2）改進和完善汽車電子技術課程的教學手段和教學方法,培養學生的創新思維
首先，在汽車電子技術課程教學中可以制作精美的電子課件,如果能夠在汽車電子技術課程的教學過程中引入CAI技術，那么勢必會給汽車電子技術課程的教學帶來質的改變。隨著社會的不斷發展，網絡技術和多媒體技術也日趨完善，CAI技術（computerAssistedInstruction）以其特有的效果（直觀性和互動性）,被廣泛應用在課堂教學中。將CAI技術應用到汽車電子技術課程教學中，采用動畫、三維等描述，既可以提高學生的興趣，還能夠加深學生的印象，可謂是一舉多得。在汽車電子技術課程的教學過程中，培養學生對汽車服務工程類課程的學習興趣,尤其是汽車電器、汽車構造這些課程,要盡可能的多加一些視頻,以最直觀的方式幫助學生了解汽車部件的裝置遠動過程，以幫助學生深入的了解汽車的基本原理和基本結構。其次，對于學生的作業形式，筆者認為可以采用論文作業的方式，之所以采用這種方式，其主要原因是它能夠引導學生的創新思維。在授課接近尾聲的時候，用論文的形式布置作業，有利于培養學生的發散思維，培養學生的創新意識，激活學生的創新思維。最后，要訓練學生的思維方法和創新思維技法，講完一個基礎理論，我們就可以采用TRIZ理論中40個發明創造原理中的一個方法,促進學生之間的相互啟發,激發學生他們的聯想思維、想象思維、靈感思維,進而得到創新的成果。
（3）在汽車電子技術課程教學中應當重視實踐環節,進一步提升學生的實踐創新能力
論文關鍵詞：汽車電子技術，同步開發，節能環保，安全舒適
1．引言
汽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要和車上機械系統進行配合使用，即所謂“機電結合”的汽車電子裝置，包括發動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制電子控制自動變速器、電子動力轉向等；車載汽車電子裝置是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關系，包括汽車信息系統、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等【1】。
汽車電子化被認為是汽車技術發展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是現代汽車水平的重要標志，是用來開發新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。汽車制造商增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。汽車電子產品市場將在汽車產業發展的保障下穩步發展，各類汽車電子產品在汽車中的普及率將持續提高，隨著未來汽車市場的快速發展和汽車電子的價值含量迅速提高，汽車電子產業將形成巨大的經濟規模效應，汽車電子產品占汽車的成本將進一步提高。汽車電子系統的發展趨勢主要來自三個方面的驅動因素：一是綠色性，也是環保的要求；二是生產更安全的汽車，即安全性的要求；三是滿足駕乘人員更舒適的連通性和對信息娛樂的要求。
2．汽車電子系統發展的重要技術趨勢
汽車電子在汽車中占據了越來越重要的地位，汽車已經進入電子控制時代，汽車將由單純的機械產品向高級的機電一體化產品發展，成為所謂的“電子汽車”。
2.1綠色環保成為汽車電子領域的熱點
最終改變汽車行業的不是豪華氣派的車身和時尚潮流的色彩，而是用于車輪、底盤以及儀表板那些微小的電子測量、控制和驅動元件。電子技術實現綠色環保的關鍵領域分為三個部分，無論哪一部分，傳感器都是功不可沒的【2】。
第一部分是胎壓。駕駛時輪胎適當充氣不僅具有重要的安全意義，而且還可以節約燃料。由于胎壓不足，每天有四百萬加侖的燃料白白浪費掉。胎壓監測傳感器正日益成為新型汽車的標準配置。
第二部分是車載網絡。一輛典型的新型汽車有多達一百個電子控制模塊（如ABS、ESP、自動車窗、為兒童設計的后座娛樂系統等），所有模塊都通過銅線實現相互通信。用于寶馬新款的FlexRay網絡及類似技術通過單個總線系統來運行，完全摒棄了銅線，從而使車體重量大幅減輕，并將每箱燃料的行駛里程增加五英里，如果將此技術應用于全球所有車輛，每年可減少向大氣排放1500萬噸的二氧化碳。
第三部分是引擎。油箱中燃料所生成的百分之七十五的能量會因引擎和動力傳動系統的低效及空轉而損失掉。當今汽車的電子控制單元可實現控制和提供實時信息，以便計算機操控引擎的排量狀態。汽車的電子控制單元可讀取位于引擎曲軸和凸輪軸處的傳感器，從而調節燃料流量和相應進氣量，甚至可調整各種轉速和引擎負荷情況下的打火時間。在引擎內部的惡劣條件下，對耐高溫精密測量系統的設計是極為復雜的，不過一旦應用此系統即可顯著節約燃料。
2.2汽車電子系統智能安全的新科技
近年來世界各國政府都加大制定安全法規的力度，我國也相繼出臺多項有關汽車安全的強制性國家標準，對汽車的安全性提出了越來越嚴格的要求，促使各汽車制造商采取各種措施滿足法規要求。為貫徹執行這些法規使汽車更加安全可靠，同時也為提高自己產品的市場競爭能力，汽車廠商和零部件供應商開發出先進的汽車電子技術，不斷推出新的汽車電子裝置來提高汽車的主動、被動安全性能，生產更安全的車輛【3】。
1.全力自動剎車功能的碰撞警示系統。這套系統采用的是一種極為精確的警示系統，即平視顯示視覺警告。當與前車距離過近或路中間有行人時，會通過類似于剎車燈的警示燈亮起，提醒駕駛者注意。如果駕駛者未能對警告作出反應，該系統判定即將發生碰撞時，汽車會自動激活全力自動剎車。該系統可以使駕駛者在車速與行人的相對速度小于20公里/小時，以及與汽車的相對速度小于25公里/小時，完全避免碰撞。如果相對速度高于25公里/小時，碰撞速度將會被減小20公里/小時，盡可能減小碰撞時的車速，降低碰撞造成的損害。
2.駕駛員警示控制系統。該系統由一個攝像頭、若干傳感器和一個控制單元組成。攝像頭裝在風擋和車內后視鏡之間，不斷測量汽車與車道標志之間的距離；傳感器記錄汽車的運動；控制單元儲存該信息并計算是否有失去對汽車控制的危險。如果評估的結果是高風險，即通過聲音信號向司機發出警示。在儀表盤上還顯示一段文字信息，用一個咖啡杯的符號提示司機休息一會兒。在車速超過60公里/小時，該系統激活；當車速超過65公里/小時，系統便開始進行干預。通過中控臺上的一個按鈕可以激活車道偏離警示系統，如果駕駛員在行車過程中跨越其他車道，但沒有轉向操作（如打轉向燈），該系統會發出輕微的警示音。該系統也是通過一臺攝像機監測車輛在車道線之間的位置，當車速超過60公里/小時，該系統激活；當車速超過65公里/小時，系統便開始進行干預。
3.車內智能安全網絡。該網絡最大特點能及時提醒并消除駕駛者的各種失誤，如當駕駛者昏昏欲睡或與前行車未保持足夠的安全距離時，該系統的就會自動發出預警信號，提醒司機。如未有反應，會主動降低車速；通過方向盤監測駕駛者脈搏，發現駕駛員疲勞駕駛時，便啟動警告系統；最初，它只是搖晃駕駛座位，當駕駛者仍無反應時，系統就會自動熄滅而強行停車。
4.汽車會“說話”。豐田、日產、寶馬、奔馳等絕大多數車廠都意識到，下一個能為改善交通安全帶來重要推動力的就是汽車與汽車間的“交流”。這一功能的原理雖然簡單，但卻非常有效：如果汽車能互相進行信息的溝通，即使危險尚處在下一個彎道甚至遠在地平線的另一端，汽車駕駛員也能提前識別到即將發生的危險。支持這項技術的硬件條件，如發射與接收裝置等已不是問題，汽車完全可以向500米范圍內的所有車輛發送必要的警告信息。但如何打破廠與廠之間的隔閡，建立統一的標準這才是最大挑戰。實際上，幾乎所有車廠都建立了類似的系統，旗下車型能夠互相對話，但不同車廠的車型之間卻是“語言不通”。只有所有汽車生產廠商和主管機構共同合作，才能建立一個專為所有交通參與者架設的無線局域網絡（WLAN）。只有足夠多的車輛裝備了這項技術，才可能實現有效的自發無線網絡。
5.帶排隊輔助功能的自適應巡航控制系統。這是一種經過升級的自適應巡航控制系統，在0~200公里/小時之間的車速范圍內激活，可以通過隔柵中的雷達傳感器監測到前面的車輛并測量與它的距離，系統會自動調整車速以保持與前車的距離。
2.3汽車電子系統將提供更加舒適的配置
現代的汽車設計是要追求人與車協調，要以人為本，圍繞人的需求而生產。要使人乘駕汽車感到舒適、方便和不容易疲勞，汽車設計就要符合汽車人體工程學的要求。而且對車內的配置，還要求具備信息、通信電子裝置和工作條件，成為流動辦公室；還要求具備視聽娛樂電子裝置，成為舒適休閑娛樂的場所【4】。
1.智能交通系統。汽車智能化相關的技術問題已受到汽車制造商高度重視，其主要技術中“自動駕駛儀”的構想必將依賴于電子技術實現。智能交通系統的開發將與電子、衛星定位等多個交叉學科相結合，它能根據駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛星導航。從全球定位衛星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動篩選出最佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會是由計算機控制的智能汽車。
2.自動可調式電子避震系統。采用電子無段可調避震系統，可根據不同的路況，行車速度以及負重等駕駛條件主動、自動地調整最適合的避震阻尼力，使車內人員始終享受最舒適的行車過程。另外，電子遙控和預設定技術的使用，使汽車發動機啟動、汽車空調啟動、座椅預熱、位置預調整等人性化功能得以在人坐進汽車前即可實現，從而增加了人們用車的舒適度。這些功能必將在未來廣泛使用于各種汽車中。
3.由無線通信、車載電腦、互聯網和全球定位GPS技術整合而成的車載無線通信網絡系統技術的發展，使汽車的通訊功能已不只限于收聽廣播和用車載電話通話，汽車已能讓你閱讀或發送電子郵件和傳真，收看天氣預報和股市行情，訪問互聯網，甚至訂機票或一束鮮花。在車內能使用辦公室的一切，例如數據庫、電話號碼、通訊錄、約會記錄、筆記本、參考資料、尋呼機、計算器以及銀行業務等，使得汽車不僅成為人們可靠的交通工具，還將成為人際間交往的流動辦公室，成為人們舒適的休閑娛樂室，成為人類社會活動中的重要場所。
3．圍繞汽車電子發展的三大趨勢做同步開發
當前汽車市場的潮流所向是綠色環保、安全和舒適，尤其在舒適性的需求上，汽車已經越來越演化成消費品，具有了和家電等消費電子產品的相似性【5】。
與電子行業的整機、IC同步開發相似，隨著汽車產品市場需求的多元化和車型市場生命周期越來越短，整車設計越來越需要在第一時間推出不斷調整的市場所需要的車型和產品，這就越來越需要汽車的整體系統設計與整體解決方案。同步開發成為汽車產品開發的主流模式。一方面要求汽車電子零部件供應商融入整車配套體系，理解整車設計的需求，能夠完全根據整車廠的時間計劃節點配合整車的開發進度，并在第一時間同步推出對應設計和產品。另一方面也是對整車設計的挑戰，整車廠商要適應消費市場快速調整的需求，就必須與汽車電子零部件供應商密切合作、同步開發。
參考文獻
[1]劉艷梅.電子技術在現代汽車上的發展與應用[J].中國科技信息，2006（01）.
[2]別輝，過學訊.現代電子技術在汽車上的全面應用[J].北京汽車，2006（04）.
[3]危明飛，高偉，包艷，魏輝.電子技術在現代汽車上的應用及發展趨勢[J].重型汽車，2005（06）.
