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汽车电子化及元器件应用
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■清华大学清华汽车工程开发研究院宋 健 王会义
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Automotive Electronic Control Technique And Devices
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汽车的电子化
随着对汽车产品要求的不断提高，特别是对安全、环保和节能的要求日趋严格，很多法规规定的条款采用传统的机械手段已无法达到，只有运用电子技术等高科技手段才能实现，这使得电子技术在汽车整车和零部件上的应用越来越广泛。
电子技术在汽车上的应用
可以将汽车电子的应用分为四个方面。
① 汽车动力总成--汽车动力总成中应用电子技术主要是为了实现低油耗、低污染，减少动力系统的冲击，减轻驾驶员操纵的疲劳强度，提高汽车的动力性、经济性和驾驶舒适性。汽车动力总成中应用的电子控制技术主要有：电控燃油喷射控制、稀薄混合气燃烧、废气再循环控制和发动机转速控制系统；电液自动换档控制、机械式自动换档控制和无级变速控制系统；以及动力总成的整体控制和电动车、混合动力车和燃料电池车的能量管理系统等。
② 汽车底盘系统--汽车底盘系统应用电子技术主要是为了提高汽车的舒适性、安全性和动力性等。应用的主要电子技术有：主动/半主动悬架及车高自动调节系统；制动、防滑电子控制系统与动态稳定性控制系统；四轮转向电子控制系统；电动助力转向系统；电控四轮驱动系统；电子制动系统；和主动避撞系统等。
③ 汽车车身--汽车车身的电子技术主要用于增强汽车的安全、舒适和方便性，应用的电子技术主要是：电子控制安全气囊、电控安全带、中央防盗门锁、婴儿门锁、自适应空调、太阳能天窗、车内噪声控制、座椅控制、自动刮水器、自动车窗以及满足多种用电设备需求的电源管理系统等。
④ 汽车信息通信系统--汽车信息通信系统用于和社会联系，以及协调整车各部分的电子控制功能。该部分主要有汽车综合显示系统、驾驶员信息系统、语言信息系统、导航系统（GPS）、计算机网络系统、状态监测与故障诊断系统、交通管理应答系统、以及车载电话、传真等。
汽车电子技术发展动向
宏观发展动向
① 重视安全、环保与节能是未来汽车发展的大趋势。
② 自动调速汽车与智能化公路将被使用。配有雷达的汽车调速系统是下一世纪初可被开发并投入市场的新的汽车装置，这种系统可以自动使汽车减速，使汽车之间保持安全的距离。
③信息化汽车具有良好的发展前景。除车载无线电广播和电话，信息化汽车能够显示交通和各种信息，让驾车人阅读或发送电子邮件和传真，访问互联网，收看天气预报和新闻等等。
微观发展动向
① 在汽车上采用的计算机微处理器芯片(CPU)数量将会越来越多。1990年，在汽车上使用的CPU的平均数量是14个，而到2000年，在汽车上使用的CPU的平均数量将达到35个；CPU的类型将逐渐从8位机，16位机发展到32位机。
② 车用传感器和执行器的数量增多，精度和可靠性愈来愈高。由于越来越多的新技术应用到汽车上，起触觉作用的传感器和执行器的数量也越来越多，传感器和执行器的精度和可靠性也变得十分重要。
③ 新的计算机总线将会被广泛采用。由于CPU、传感器和执行器的增多，汽车电力电子系统中的电线数量将会达到千根以上，传统连线方式易使汽车的故障增多且很难诊断出故障的所在。目前，
CAN现场控制总线正在被众多汽车厂商广泛采用。
④ 光纤电缆将逐渐取代传统的同轴电线。采用光纤电缆将具有抗电磁干扰能力强、信号传输速度快和音频响应好的优点。同时，采用光纤电缆增强了汽车电子系统的耐久性和可靠性。
我国汽车电子技术与市场
国内在1996年以前，除汽油机电子控制系统外，对于其他应用电子技术的汽车零部件与配套产品，并未开展深入系统的研究。汽车制动防抱死系统、安全气囊、自动变速器和柴油机电控系统等仅在我国部分高等院校和重点企业进行了探索性研究和开发工作，并未进行实际应用。
随着中国加入世界贸易组织(WTO)的临近，我国已经颁布了有关汽车排放和安全方面的强制性法规，使得汽车汽油发动机电子控制技术、ABS技术和安全气囊的应用迫在眉睫。我国电子控制汽油喷射系统(EFI)还刚刚起步，目前尚不能自主设计开发整套EFI系统。为摆脱这种落后状况，促进我国汽车工业的发展，以上海汽车工业集团总公司、无锡威孚股份有限公司等为骨干的国内十多家企业与德国博世(BOSCH)公司合资成立了中国汽车联合电子有限公司，生产急需的EFI系统。根据对国内主要汽车及发动机生产企业的市场调查，对EFI系统的需求将呈现急剧上升的趋势，2000年EFI系统市场需求是137万套，而到2001年将达到175万套。
汽车安全已引起了国家的高度重视，1992年国家标准局已经颁布了GB13594-92"汽车防抱制动系统性能要求和实验方法"的国家标准，并于1999年10月出台了强制性的汽车安全法规（GB
12676-1999），规定：自2003年10月1日起，总质量超过12吨的M3类客车和总质量超过16吨的N3类载重车必须安装符合GB13594规定的ABS。目前能够提供完整的液压制动ABS的厂商只有上海汽车制动系统一家，且能够与之匹配的车型还很有限；能够提供完整气制动ABS的厂商还未见产品上市。到2005年，我国汽车工业的总生产能力预计可达380~450万辆，根据各大汽车厂的规划预测，将需要气制动ABS计12万套，液压制动ABS计80万套。由此可见，汽车防抱制动系统的市场前景是很大的。国家科技部在"九五"期间，组织了有关ABS技术的国家科技攻关计划，已在其相关技术上取得了重大的进展，预计不久的将来，会有我国自主开发设计的ABS产品问世。
汽车安全气囊在国外经过二十年的研究发展，技术已比较成熟。在美国97年已要求轿车的前排100%安装安全气囊，在欧洲也已达到50%。在国内，清华大学十年前就已开始汽车安全气囊的研究工作，并于最近建成了汽车碰撞实验室，近年来结合国家科技部"九五"攻关课题，对安全气囊的关键技术进行了深入研究，已就安全气囊进行了上百次实车和模拟试验。中国汽车技术研究中心、二汽、一汽和交通部试车场也相继建成了碰撞试验台，针对安全气囊开展了相关的研究工作。而在汽车安全气囊产业方面，我国仍处于起步阶段。在国内只有少数几家公司在生产汽车安全气囊，且生产量还很有限。
我国车用传感器的市场十分广阔。可以认为，目前我国的车用传感器尚未形成独立的产业，仍然依附于汽车仪表企业。尽管80年代以来我国的汽车仪表行业引进国外的先进技术及与之相配套的传感器生产技术，基本满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。但是目前的众多轿车、轻型车及部分载货车的新的电子控制系统的使用，需要车用传感器的大批量、高水平的生产能力。而国内现有的最高水平的车用传感器产品也要比国外同类产品落后十多年。能够用于汽车防抱制动、安全气囊等电控系统的传感器均是国外产品，由国内公司代理销售。可以看到，一方面是我国汽车仪表行业生产量小，产品种类少，规格低，另一方面是我国每年还要进口50万套以上的高性能车用传感器。国内车用传感器市场供需之间的差额给仪器仪表行业提供了相当大的发展空间。
随着我国有关汽车的各种法规的出台，在汽车上采用电子控制技术势在必行，由此给我国汽车电子技术的发展带来契机。另一方面，我国加入世界贸易组织（WTO）已为期不远，这既对我国汽车电子技术和产品带来了巨大的挑战，也为其发展创造了机会。
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