现代汽车电子技术的发展及汽车驾乘智能化.docx

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现代汽车电子技术的发展及汽车驾乘智能化

目录

前言-1-

摘要-2-

第一章操纵稳定的电子控制系统-3-

1.1电控自动变速器（EAT）-3-

1.2电控制动力分配系统（EBD）-3-

1.3加速防滑系统（ASR）-3-

1.4电子稳定程序系统（ESP）-4-

第二章行驶安全性的电子控制系统-5-

2.1防抱死制动系统（ABS）-5-

2.2智能化安全气囊系统（SRS）-5-

2.3汽车自动避撞系统（AVCSS）-5-

2.4汽车轮胎压力检测系统（TPMS）-6-

2.5前照灯电子互控系统-6-

第三章乘坐舒适休闲的电子系统-6-

3.1智能化汽车空调-7-

3.2电控自动座椅-7-

3.3电控主动悬架系统-7-

3.4车载多媒体和远程通信系统-7-

结语-8-

前言

随着现代汽车技术的高速发展,汽车的动力性、经济性、环保性、安全性、操纵性、舒适性和娱乐性得到了极大的提高,特别是各种先进电子装置在汽车上被广泛应用,使汽车的驾驶操作变得更简易可靠,乘坐更舒适安全,智能化程度越来越高。

汽车不仅是人们出行的可靠交通工具,还正变成人际交往中流动的办公室和舒适的休闲娱乐室,成为人们社会活动的重要场所。

这些变化,正是汽车向电子化方向发展给人们带来的智能化驾乘享受。

据有关统计,有的汽车电子装置造价已占整车造价的1/3甚至更高,高级轿车有的装备了几十个微处理器、上百个传感器,电子化程度可以说是衡量汽车高档与否的重要标志。

下面就汽车操纵稳定性、行驶安全性、驾乘舒适性等方面体现汽车驾乘智能化的电子控制系统进行介绍。

现代汽车电子技术的发展及汽车驾乘智能化

摘要

就现代汽车操纵稳定性、行驶安全性、乘坐舒适性等方面的智能化电子控制系统作了分类介绍与综述,对了解现代汽车电子技术的发展状况具有一定的指导意义。

关键词:

汽车电子技术;自动程序;电控;智能化;安全性;舒适性;ABS;EATESP;EBD

第一章操纵稳定的电子控制系统

提高汽车操纵稳定性,过去一直局限于改进轮胎、悬架、转向系和传动系等的性能来实现。

随着车载微处理器、传感器和执行机构的迅速发展,突破了这些局限,一些现代汽车安装了各种显著改善操纵,稳定性更具智能化的电子控制系统。

1.1电控自动变速器（EAT）

驾驶员特别是新手操纵普通变速器的时候,常常在坡道、路况复杂等驾驶条件下,因须频繁换挡而手忙脚乱。

有了电控自动变速器,可以不踏离合器就能实现换挡,而且发动机不会熄火。

电控自动变速器能根据发动机节气门开度和车速等行驶状况,按照换挡特性,精确地控制变速比,使汽车行驶处于最佳挡位。

它具有提高传动效率、降低油耗、改善换挡平顺性和汽车行驶平稳性以及延长变速器使用寿命等优点。

1.2电控制动力分配系统（EBD）

制动时,如果四个轮胎附着地面的条件不同（如四个轮子与地面的摩擦力不同）,汽车就可能出现打滑、倾斜和侧翻等现象。

EBD的功能就是在汽车制动的瞬间,快速计算出四个轮胎由于附着条件不同而各异的摩擦力数值,然后调整制动装置,使其按照设定的程序在运动中快速调整,让制动力与摩擦力相匹配,以保证车辆的行驶平稳和安全。

电控制动力分配系统在本质上可以说是汽车防抱死制动系统（ABS）的辅助功能,它可以提高ABS的功效。

所以EBD在安全指标上,使汽车的操纵平稳性能更胜一筹。

当重踏制动时,EBD在ABS作用之前,依据车辆的重量和路面状况,自动以前轮为基准去比较后轮的滑动率,如发觉此差异程度必须被调整时,制动油压系统将会调整传至后轮的油压,以得到更平衡且更接近理想化的制动力分布。

所以EBD+ABS就是在ABS的基础上,平衡每一个车轮的有效地面附着力,改善制动力的平衡,防止出现甩尾和侧滑带来的操纵失控,保证了汽车操纵的可靠平稳,并缩短汽车制动距离。

1.3加速防滑系统（ASR）

在汽车运行时,当驾驶员操作不当、离合器接合过快、猛踏油门等情况时,会造成后轮（驱动轮）空转打滑现象,使功率无谓消耗,更严重的是影响到转向的稳定性,这种情况在路面溜滑时更易发生。

因此一些汽车上安装了加速防滑装置（ASR）,它能有效防止这种现象的产生。

ASR常与ABS同时使用,已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准配置。

加速防滑系统（“别克（Buick）”车称之为“牵引力控制系统（TCS）”）,汽车的牵引力控制可以通过减少节气门开度来降低发动机的输出功率或者由制动器控制车轮打滑来实现,装有ASR的汽车综合这两种方法来工作,也就是所谓ABS/ASR。

ASR能在汽车加速时将车轮的空转滑动控制在极小的范围内,从而防止驱动轮的快速滑动,达到提高牵引力和保持汽车行驶稳定性的目的。

行驶在易滑的路面上,没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑,如果是后驱动的车辆容易甩尾,如果是前驱动的车辆容易方向失控,安装了ASR的汽车在加速时就能避免或减轻这种现象的产生。

转向时,如果发生驱动轮打滑会导致车辆侧滑而使方向失控,而有ASR时就能控制车辆沿着正确的路线转向。

在装有ASR的车上,从油门踏板到汽油机节气门（或柴油机喷油泵操作杆）之间的机械连接被电控油门装置所代替,当传感器将油门踏板的位置及轮速信号送到电控单元（ECU）时,ECU就会产生控制电压信号,伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置）,然后将该位置信号反馈至ECU,以便及时调整制动力。

1.4电子稳定程序系统（ESP）

电子稳定程序系统是ABS和ASR两种系统功能的延伸,称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式,目前正成为我国一些中高级轿车（如上海大众生产的桑塔纳“世纪新秀”轿车）的标准配置。

ESP系统由控制单元和执行机及各种传感器:

转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。

汽车行驶过程中,ESP系统通过不同传感器实时监控驾驶者转弯方向、车速、油门开度、制动力大小,以及车身倾斜度和侧倾速度,由此判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距。

然后通过调整发动机的转速和各车轮上的制动分布,以此来修正过度转向或转向不足。

ESP在提高汽车行驶稳定性方面效果显著。

有ESP的汽车与只有ABS及ASR的汽车,它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应,而ESP则能够主动探测和分析车况并纠正驾驶的错误,防患于未然。

ESP对过度转向或不足转向特别敏感,例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯过急）时会产生向右侧甩尾,控制单元接收到传感器监测到滑动信息就会迅速向执行机构发出指令制动右前轮使其恢复附着力,从而产生一个相反的转矩使汽车保持在原来的车道上。

总之,ESP具有三大特点:

（1）实时监控:

ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态,并不断向发动机和制动系统发出指令。

（2）主动干预:

ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用,但不能调控发动机。

ESP则可以通过主动调控发动机的转速,并调整每个轮子的驱动力和制动力,来修正汽车的过度转向和转向不足。

（3）事先提醒:

当驾驶者操作不当或车轮与路面附着力异常时,ESP向驾驶者亮起警示灯报警。

第二章行驶安全性的电子控制系统

交通事故给生命财产带来极大的威胁,使人们对汽车的安全性能要求越来越高,为此而研发出了许多可靠的汽车安全装置,并在汽车上得到推广应用,取得了很好的安全效果。

一些电子安全装置已经发展到非常“聪明”的智能化阶段,一些原来光靠人本身难以完成的动作,先进的电子控制系统都能帮助自动实现。

2.1防抱死制动系统（ABS）

在没有安装ABS的汽车紧急制动时,四个车轮被完全抱死,这时汽车只要在轻微侧向力作用下（比如倾斜的路面或者地上的一块小石头）,就会发生侧滑,导致汽车急剧摆动,甚至完全调头,而更加危险的是,当汽车行驶在弯道时,由于前轮抱死,汽车将丧失转向能力,这时转动方向盘虽然也能带动前轮转向,但由于车轮缺乏足够的附着力使汽车无法转向而失控,汽车将沿着惯性方向前进直至停止。

有了ABS就可以通过控制制动液压力的收放,来达到对车轮抱死的控制。

当车轮制动时,安装在车轮上的传感器立即能感知车轮是否抱死,并将信号传给ECU,ECU会马上降低被抱死车轮的制动力,车轮又继续转动,转动到一定程度,ECU又发出制动指令,保证车轮处于既受到制动又不致抱死的状态,这样不断重复直至汽车完全停下来。

ECU能在一秒钟之内对车轮进行几百次的检测,并同时对制动系统进行数十次的操纵,在“抱死-松开-抱死-松开”的循环工作过程中,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态。

因此,安装了ABS的汽车能显著改善汽车的制动性,具备一定的转向避让能力,提高了紧急制动安全性。

2.2智能化安全气囊系统（SRS）

为了克服普通安全气囊的缺点,更好地发挥它的保护作用,近年来,提出了智能型汽车安全气囊系统的概念。

智能化安全气囊系统是在普通型安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机系统而成的,其质量传感器能根据质量感知座位上是大人还是小孩;其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物体;其超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。

计算机系统则能根据乘客的身高、体重、所处的位置、是否系安全带以及汽车碰撞速度和碰撞程度等,及时调整气囊的膨胀时机、膨胀速度及膨胀程度,使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。

2.3汽车自动避撞系统（AVCSS）

在高速公路上追尾是件非常可怕的事情,自动避撞系统可以防止这类“灾难”。

它是利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶员的感知能力,能从路况、车况及驾驶员的综合信息中判断是否构成安全隐患,并给予提示;在紧急情况下,能自动采取措施控制汽车,使汽车能主动避开危险,保证车辆安全行驶。

汽车自动避撞系统包括以下几个部分:

车载传感器（如微波雷达、激光雷达、摄像机等）、车载微处理器和控制执行机构。

行驶中的车辆通过车载传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离等情况,微处理器立即对这些信息进行分析处理,实时对驾驶员提出警报,在紧急情况下,强制车辆制动。

有的还特别设置了在汽车倒车时,显示车后障碍物的距离并发出警报的装置,协助驾驶员倒车,能有效的预防倒车事故的发生。

这种汽车主动安全技术,使汽车的智能化程度更高,安全性能显著加强。

2.4汽车轮胎压力检测系统（TPMS）

汽车轮胎压力检测系统是在汽车的每一个轮胎上安装高灵敏度的传感器,在行车状态下实时监视轮胎的各种状态参数,通过无线方式发射到接收器,并在显示屏上显示出来,任何原因（如利器扎入轮胎、气门芯漏气、长时间运行等）导致的轮胎漏气、温度升高,系统都会自动报警,是一种防患于未然的主动安全装置,从而避免汽车行驶中突然爆胎造成的交通事故,同时延长了轮胎的使用寿命。

2.5前照灯电子互控系统

驾驶员在驾车时所获得的有关交通状况的信息中,90%依靠视觉器官,而在夜间由于能见度降低,眼睛的视觉功能会降低至4%.如果晚上行车相向行驶时互不关闭远光灯,对双方驾驶员造成的强光刺激就更容易引发交通事故。

前照灯电子互控系统能使相向行驶的车辆在相距150m内,只要有一方主动关闭远光灯打开近光灯,被动方也能自动由远光灯切换成近光灯。

会车过后,被动方则会自动恢复远光灯,很好解决了光污染,避免了对双方驾驶员的强光干扰,从而克服了很多驾驶员会车不愿变光的陋习带来的交通安全隐患,提高了夜间驾驶的安全系数。

第三章乘坐舒适休闲的电子系统

人们在不断追求汽车操纵简便可靠和安全的同时,也在追求汽车乘坐的舒适性,甚至希望把休闲、娱乐和工作能带到车上进行,先进的汽车电子技术已把这些愿望变为现实。

3.1智能化汽车空调

智能化汽车空调装置突破了单一的空气温度调节功能,它能根据设置在车内外的各种传感器（车内温度、大气温度、日照强度、蒸发器温度、发动机水温等）输入的信息,由电控单元ECU进行平衡温度演算,对进气转换风扇、混合风门、加热继电器、压缩机、鼓风机等进行控制,根据乘客要求,把车内温度、湿度等调节到最佳值（人体感觉最舒适的状态）。

3.2电控自动座椅

电控自动座椅装置是人体工程学与电子控制技术完美结合的产物,它能使座椅适应乘坐者不同体型,满足驾乘者的乘坐舒适性,消除了久坐带来的疲劳。

3.3电控主动悬架系统

利用电控和随动液压技术,使得弹簧刚度和减振器的阻尼特性参数变成可调的电控主动悬架能根据车辆运行工况和路面状况变化进行控制和调整阻尼特性参数,达到汽车行驶平顺和操纵稳定的目的,使行驶中的车身振动降到最低程度,让乘坐者感到平稳舒适。

3.4车载多媒体和远程通信系统

车载多媒体和远程通信系统包括了车载计算机、显视器、DVD、游戏设备、远程通信设备、车载GPS设备等。

有了这些,乘客在车上就可以欣赏到影片和音乐、收看移动电视节目、玩电子游戏,集成了因特网（Internet）功能还可以网上浏览、收发E-mail、股票交易等活动。

安装了车载GPS导航系统的汽车能获得车辆所在位置信息,利用自备预装的电子地图,就可确定至给定目的地的最佳行车路线,并可在显视器上实时显示行车地图和汽车所在位置,这就是通常所说的汽车导航仪。

利用导航仪可以提供就近的兴趣点,如加油站、超市、饭店、旅馆等的位置信息,它还能提供语音和地图提示沿途的左转右拐。

车载GPS导航系统还可用于安全防盗报警,找回被盗车辆,利用可动报警或点名应答功能,能够获取汽车所在位置信息,及时发现和追回被盗车辆。

车主还能对汽车通过移动电话等方式遥控汽车引擎和门锁开关。

车载GPS导航系统同时也可用于对汽车状态进行监测,如汽车蓄电池电量和油量不足时告警。

结语

以上介绍了部分汽车电子控制系统,其中有的已成为现代中高档汽车的标准配置,有的技术已经很成熟正处于推广使用阶段。

电子技术在汽车各领域的应用,极大的改善了汽车综合性能。

可以看出,电子技术在汽车上的应用已是大势所趋,更新、更先进、更实用的电子控制技术（装置）将会不断涌现。

目前,汽车电控技术的最新动态正向自适应控制、模糊控制、神经网络控制、鲁棒控制、最优控制等方向发展,“智能化”、“人性化”在汽车上将体现得淋漓尽致,届时驾乘汽车简直就是一种乐趣和享受。

参考文献:

[1]冯崇毅.汽车电子控制技术.北京:

机械工业出版社.

[2]刘乔华.电子技术在汽车中的应用研究及分析.电子工程.

[3]杨忠敏.汽车电子技术的发展趋势.汽车电器.

[4]张孟俊.汽车电子技术的现状与发展.电子产品世界

[5]肖永清.21世纪汽车技术的关键是微电子技术.北京汽车.

[6]黄建军.发展中的汽车主动安全.中国科技财富.

[7]李靖.汽车安全气囊的应用和智能化发展趋势.中国科教博览.

[8]赵方秋.车用传感器技术发展趋势.汽车维修与保养.

致谢语

论文完成，三年的大学生生活即将结束，感慨万千！

    首先，感谢导师马俊教授。

我想，言语并不能完全表达我对马老师的感激之情。

三年来，马教授严肃的科学态度和精益求精的工作作风，是使我一生受用的人格魅力。

马老师的言传身教，使我学到了许多书本上没有的东西，这也是我获得的最宝贵的财富。

再次向我的导师马俊教授表示深深的敬意和感谢！

    感谢胡高户老师，他在学习上、生活上，都给了我很大的关怀。

感谢他对我工作、生活的鼓励与帮助，感谢他教我做人、做事的道理，感谢胡老师让我三年的大学生生活过得充实、快乐。

    最后我要感谢我的同学朋友。

是他们，给了面向未来的勇气与自信；是他们，在我跌倒彷徨的时候，给了我冷静思考的空间；是他们，在我的生活空间默默的付出。

我爱我的老师，我爱我的朋友、同学和家人。

因为他们，我才有力量面对一切可能。

    感谢所有关心和帮助过我的老师、同学、朋友，谢谢你们！