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汽車發明至今已逾百年,世界擁有汽車達8億輛之多,已是一門十分成熟的工業,美國早被稱為“建在輪子上的國家”。今天,在內外各種因素的驅動下,汽車工業正迎來巨大變革。
首先,汽車市場轉向新興經濟地區。原先生產的汽車大多銷往發達國家,但隨著全球化的發展,整體經濟水平的提高,新興經濟國家或地區買得起汽車的人不斷增加,需求殷切。據報道,今后發達國家汽車市場預計年均增長率還不到1%,而中國則達到36%。2009年,中國新車銷量超過1300萬輛,超過世界第一經濟大國――美國(受金融危機影響,當年汽車銷量跌破千萬輛),成為世界最大的汽車市場,業界震撼。
當今世界每百人擁有的汽車量,美國約80輛,日本60輛,歐洲50~70輛,金磚四國中俄羅斯和巴西為10~20輛,而中國只3.8輛,印度更僅1.5輛,發展潛力很大。只要中、印汽車普及率達到歐美的一半――百人30輛,中印人口總和為2s億,簡單計算即為7.5億輛,設其使用年限為7~8年,則每年即需約1億輛。中印度之外,還有約30億人口的“第三世界”,其中大部分國家的收入水平都高于這兩個國家。如此說來,汽車供有所需,前景樂觀。日媒預測,當下世界汽車年銷量為6000余萬輛,到2025年可望增長到2億輛,年均增長率超過8%,市場可期。
其次,由于礦物能源的日益短缺和對綠色環保的不斷追求,汽車將逐漸電動化。外媒議論甚多,資訊公司Roland Berger的一份名為《2025年汽車展望》研究報告預測,到2025年世界電動車(EV)將占新車產銷約10%,混合動力車(HEV-Hybrid Electric Vehicle)發展更快,市場占有率將突破40%大關。網媒《技術在線》署名作者預測,2025年新車銷量中約1/3將是電動車,數量在6000萬輛以上。雖然發達國家的電動車比例也會增加,但原動力是中國和印度。美國頁巖氣大規模開發成功,歐洲環保意識雖強,但人卻保守,認為“電動車缺乏趣味性”,俄羅斯石油豐富,巴西生物乙醇生產繁榮,因而這些國家地區的發動機車估計還會長期存在下去。中國和印度則因人口眾多和經濟發展迅速,交通工具需求迫切,確保穩定的能源供應已成當務之急。因為電動車價格便宜,運行成本低廉,中國和印度勢必將以電動為主軸,迅猛發展電動化以適應社會之需。市調公司Databeans最近報告稱,電動車近幾年內將快速發展,2011年出貨量約200萬輛,對比內燃車的6400萬輛,僅占3%,而到2016年,電動車和混合電動車將增長到1000萬輛以上,可占到汽車總量的14%(表1),2011~16年的年均增長率達39%,其中亞洲和南美市場增長最決,分別達42%和40%。實際出貨量也以亞洲居冠,屆時超過500萬輛,幾乎占一半。
德國Robert Bosch公司則預計,2010年世界汽車市場為7100萬輛,其中電動車為120.3萬輛,占2%,2020年市場將增長到1億輛,電動車增長到900萬輛,占整個汽車市場的9%。《日經電子》報道,2020年世界混合電動車年產約1000萬輛,其中插入式混合電動車(PHEV---Plug in HybridElectrical Vehicle)超過100萬輛,電動車100萬輛以上。本世紀初業界原對燃料電池車(FCV)抱以極大期望,認為是新一代汽車革命之源,但隨著時間的推移,人們把注意力轉向了電動車,并成主潮流,燃料電池車大大放慢了腳步,預計到2015年才會上市,到2020年也不過10萬輛的規模,要到2030年或可能走向普及。
汽車電子邁向第三代
汽車將逐漸失去身份的象征,豪華大型車趨向邊緣化而轉向電動化、小型化,廉價化,而技術發展的另一關鍵因素一一汽車電子化卻將不斷增強,一方面消費電子和通信等進行整合,配備不同規模的電子娛樂和信息設備,一方面是增強通信能力,與外界通信基礎設施或其他移動設備實施無縫連接。汽車電子在整車成本中所占比例日益增高,據報道已占到25%左右,在一些豪華轎車上甚至超過了50%,這種趨向特別受到年輕人的青睞,已成為換車的驅動力,推銷的熱賣點。
汽車電子化始于上世紀70年代,在傳統汽車收音機之后最初出現了電子點火裝置,而后隨著微控制器的應用發展,出現了自動門鎖、車輛導航、防抱死系統、撞車預警、胎壓監控、故障診斷等等,應用范圍不斷擴大,至今已大致可分為四大領域:車體與引擎、傳動系統、安全系統和娛樂信息通信系統,各司其職,圍繞著安全、舒適和環保方向繼續前進。最近,歐盟為縮短交通事故的救援時間而開發了一種稱為eCall的系統,在發生交通事故時可自動緊急呼叫,內容包括事發時間和精確位置,以便及早救援,歐盟規定2013~1s年間所有新車必須將eCall列為汽車標準配置。
據市場調研公司Strategy Analytlcs的預測,世界汽車電子市場2009年為1250億美元,2014年將成長到2100億美元,年均增長率11%,2020年將進一步提高到2440億美元,在較長時期內的年均增長率也將達到9%,表現不錯。汽車電子發展至今已歷三代,第一代汽車電子系統的特點是單向溝通,包括救援、防盜、偵察等設備,以安全為核心。第二代進步到雙向互動,建立在V2I(Vehide to Infrastructure---汽車到基礎設施)的平臺上,實現了汽車導航、交通信息更新及音樂下載等。第三代則是汽車電子智能化,也稱智能交通系統(ITS-IntelligentTransportation System)時代,具有從v2I擴展到v2v(Vehicleto Vehide)和V2R(Vehide to Road)等特點,通過各種電子技術的應用和運算,加上配置偵測疲勞駕駛感測器和車道偏離報警器等,以保證交通安全,避免事故發生。具體設備包括自動停車、主動車距控制巡航系統(ACc,Active Cruise Control)、車道偏離預警系統(Lane DepartureWarning System)、由陀螺儀、加速度計和胎壓傳感器三大傳感器組成的電子車身穩定系統(ESC-Electronic StabilityControl)等等,實際上,它包括了主動安全、遠程信息處理(Telematics)、汽車信息娛樂(infotainment)、綠色環保等各個方面,成為未來新車的標準配備,人在車中不論對辦公室還是家庭均可隨時隨地聯系,隨意處理各項事務,日歐美等地的新車中都已開始采用這類汽車電子新技術。美國IEEE(電氣電子工程師協會)專家表示,未來5年內借助ITS實施“最省油路線規劃(eco-routing)”,全球將可減少20~30%的能源消耗和汽車排放量,10年內能避免90%以上的交通事故,令人震奮的同時也使人擔心,駕駛人會不會過于依賴技術而變得懶惰起來,一旦技術發
生故障,后果不堪設想。
在汽車電子化發展中,智能手機將扮演萬用終端的角色,市調公司IHS iSuppli報告,今年所有車用導航設備中,采用智能手機的將超過一半,并將逐漸取代傳統PND(便攜導航設備)。此外,有公司如NXP可提供相應API等介面連接智能手機或平板電腦以實施遠程診斷、在線升級、語音瀏覽、被盜追蹤、車隊管理等服務。 汽車用半導體在半導體業中的地位日見重要,估計其銷售值已約占8%,盡管當下經濟衰退疑云迷漫,而市調公司Databeans對汽車用半導體市場仍持有信心,預測將從2011年的250億美元成長到2016年的400億美元,年均增長率為9%,高出整個半導體業增長率一倍之多(見圖1)。
目前歐洲獨占汽車用半導體市場的32%,隨后依次是日本和亞太地區,像許多其他電子產品一樣,未來幾年內亞太將是增加最快的地區,年均增長率14%,達到兩位數。安全和環保將促使未來新車無論豪華車還是普通車都須裝備更多更新的電子設備,諸如集成在線播放(Internate Radio)、導航、氣象等。汽車用娛樂信息設備仿佛便攜設備,豐田和現代車內裝備的綜合系統,包括了許多的在線服務,有在線播放、社交網站、文本書寫、收發郵件、谷歌地圖、第一時間反映緊急事故的自動安全系統等等。據IHS iSuppli公司報告,汽車配置收音機娛樂已有75年的歷史,而現時的汽車在線播放服務更將引發革命,掀起。有關設備的銷售將從2010年的16.8萬臺竄升到2018年2600)5臺,年均增長率高達84%。經由汽車內的主設備未來可接受云計算服務,并可通過智能手機提供資信、娛樂、遠程診斷及導航等服務。美國約有50款車諸如BMW、Ford、Lincoln、Mercedes-Benz、Buick、Chevrolet等已經或在明年即具有在線播放功能,歐洲至今只有BMW和 Mini,而中國卻也有4款豪華車即將配置該項功能。
電動車沒有發電機供電而為低功率器件創造了應用的機會,最佳NXP公司通過改進CAN聯網系統有了巨大的突破,可自動分配各種電源,提高了功效。電動車也為改進的逆變器/換流器系統和大量充電站的生產建設提供了發展空間,用以保證車輛的散熱和快速充電。
在政府的強制規定下,汽車安全至關重要,不可或缺。據Gartner公司發表的數據,汽車安全系統用半導體將由2009年的22億美元,增長到2014年的43億美元,年均增長率達14.1%。汽車安全系統需大量使用傳感器和MEMS,據Databans公司預測,有關產品未來5年的年均增長率可達9%,屆時氣囊用傳感器的銷售值近4.3億美元,仍占40%的最大份額。如按2011年的統計,則氣囊用傳感器占62%,防抱死系統應用占29%,其他應用占9%。
在本文中,根據汽車電子工作中的相關經驗和實踐分析,對電子電氣架構設計系統需求以及電子電氣架構設計措施進行分析,保證為其提出有效的參考意見。因此,在本文中,對汽車電子電氣架構設計進行了分析,并為其提出有效的優化措施,以供相關人員參考。
【關鍵詞】
汽車;電子電氣;架構設計;優化措施
1汽車電子電氣架構系統的需求
對于汽車來說,電子電氣架構的設計需要遵循科學、合理的設計原則,能夠在總體上降低汽車的20%重量,也能在實際上降低生產成本的30%。因此,對汽車的電子電氣架構進行設計,將發揮十分重要的意義。為了對電子電氣架構進行合理設計,保證工作實施的更科學,要基于電子電氣結構的實際條件,明確其需求因素,為其建立整體平臺,保證在該基礎條件下,能夠實現電子電氣系統的完善發展。在該過程中,對存在的需求條件進行研究。在該工作執行期間,才能實現管理工作在工程中的優化分析。基于需求因素的研究,設計人員在工作執行期間還需要根據功能性、非功能性條件的研究,實現合理的分析與研究工作。在主要分析工作中,主要對電子電氣架構系統的需求方面進行闡述和思考。
1.1基于電子電氣架構系統的需求,研究其存在的可操作性因素
對電子電氣架構可靠性的分析和研究,能夠保證電子電氣架構系統設計工作與開發工作的嚴格研究,也能在較大程度上滿足外部條件。同時,基于電子電氣架構可靠性需求條件的分析和研究,還要在幾方面進行分析。首先,在多個方面操作工作中,分析電子電氣架構系統需求條件。然后,促進需求分析工作以及量化工作的執行,保證在驗證工作執行下,符合實際條件下的客戶需求。其次,促進假象示例分析圖示的構建,在特殊條件下,要對潛在需求、可能存在的潛在需求進行分析,保證運行狀態能夠滿足功能需求,并對存在的硬件故障進行分析與研究。
1.2基于電子電氣架構系統的需求,研究其存在的功能性因素
在工作中,根據目標的建立,對系統需求進行分析,保證其符合一定需求,對設計工作的執行和發展具有十分重要的意義,同時,對系統的功能性需求條件研究是十分重要,也具有十分重要的意義。但是,如果無法確定出準確性與完整性,將影響功能性需求模型的構建。所以,需要對功能性模型進行分析,期間,當存在的所有需求為完整,該現象能滿足功能的使用需求。還可以對功能需求模型進行合理的調整與更改,相關負責人也能對該系統進行分析,這樣才能實現動態性模型的合理形成。所以說,基于功能需求模型的形成,改變了電子電氣架構工作中的需求不足,也促進了工作的嚴格執行,并為其制定出科學、合理的行為準則。
2汽車電子電氣架構系統需求的實現
首先,對系統存在的約束條件進行分析與研究,保證電子電氣結構在使用期間,能提出合理的實施方案。比如:ECU數量以及ECU通信方式的分析,如圖中所示。基于系統的集中約束,分析ECU通信資源以及架構方案。基于多種功能需求條件的分析和研究,實現工作的分部分執行。尤其是對于非功能性需求條件,要對其進行相應的分配工作,保證能夠符合安全性、可靠性原則基礎上,實現執行工作的可靠執行。在對汽車電子電氣架構進行構建期間,需要多個設計方案的執行,并對各個設計方案進行綜合分析,促進分析工作與評估工作的執行,這樣才能促進汽車電子電氣架構評估方案的合理構建,如圖1所示。
3汽車電子電氣架構系統的優化措施
3.1優化數據庫
該工作在實際執行期間,主要表現為兩個部分。(1)促進數據庫優化的更為標準,通過該數據的建立,對全球內的汽車廠家進行分析,實現多個車型機構的詳細分析和信息研究。(2)根據對市場整體發展趨勢的分析和研究,對數據庫進行了優化,保證能夠將全球的汽車數據都充分滲透到工作分析系統中去,并為其制定出科學、合理的設計方案,促進產品的優化設計。(3)實現解決方案數據庫的優化工作,隨著數據的不斷完善,將其與電子電氣架構設計數據庫進行對比,保證為其建立合理的實施平臺。在該執行方式下,對系統進行分析,促進了評估工作的詳細性,保證解決方案數據庫的完整建立。
3.2合理的優化工具
電子電氣系統在使用期間與設計工作過程中,要促進工具使用的優化性。電子電氣系統在設計工作中,是采用工具來完成的,所以,在優化工作中,對管理工作進行合理執行,促進設計工作的優化配置。因此,在對電子電氣架構進行設計期間,要為其選擇出合理的工具,比如:PREEvision。其存在的優勢能夠具備圖形化的用戶接口和數據庫支持系統。基于設計結果的利用,不僅能對電子電氣構建工作進行重新設計,還能促進學習功能的充分展現。
3.3通信網絡設計的執行和工具的優化
網絡設計、工具的優化選擇執行期間,需要選擇出更為成熟的工具,比如:VECTOR公司產生的工具,不僅能對整車的結構進行優化設計,還能滿足電子電氣架構的實施要求。
4汽車電子電氣架構的實施流程
當前,國際通用的開發模式為V型開發流程。針對電子電氣架構流程的設計,需要根據主要的設計流程,促進電子電氣架構整體設計工作和流程的優化性。其中,需要遵循六個程序進行。(1)對汽車的功能需求進行定義。在該階段實施期間,需要根據市場對汽車的實際需求、客戶的具體需求進行分析,并對這些數據進行整理、分析以及統計等工作,保證在初期工作中,能夠對整車需求進行統計與評估,也能對電子電氣系統需求進行定義,這樣才能使電氣測試規范的制定滿足相關需求。(2)對整個電子電氣系統的架構進行設計,保證其制定的合理性。期間,需要根據電子電氣系統的實際需求,對各個系統以及電氣加工方案進行合理制定,在整體上,保證整車電子電氣架構方案物理、邏輯架構的充分設計。(3)對電子電器件進行具體設計。在實際工作執行期間,需要根據一個環節,對電子電氣架構方案進行物理、邏輯的優化設計,保證在真正含義能夠促進電氣電器件解決方案的優化設計。對于電子電氣系統,其中存在電氣器件、軟件、機械等,基于其中的相關需求,促進設計工作的有效執行,保證愛測試的規范性以及操作工作的合理性。(4)電子電器件、相關設備的開發。在該階段實際執行過程中,需要對電子電器件進行合理研究。基于設計系統硬件、軟件、機械系統需求的設計,保證各個分工工作在零件供應商方面進行完成。在工作中還需要注意到:零件供應商的工作階段,要根據自身測試規范,對電子器件進行合理驗證,以保證電子器件的構建滿足汽車廠家的設計要求,符合硬件、軟件、機械系統的開發。(5)對整車系統架構的設計方案進行驗證。在實際驗證工作中,要基于相關的測試規范,為其找出適合整車電子電氣架構方案驗證工作。(6)在對整車電子電氣架構設計目標進行驗證期間,需要對存在的目標可信性進行思考,保證電子電氣架構設計需求目標得以優化實現。
5總結
基于以上的分析和研究,對汽車電子電氣架構進行設計,能夠為以后工作的執行提供有效意見,促進工作新思路的執行,將其應用到汽車中,促進交通工具更舒適、更安全。同時,汽車電子電氣架構的設計還能滿足人們的現實需求,保證汽車行業的穩定進步。
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【關鍵詞】汽車電子;安全;應用;控制
1.引言
隨著近幾年電子信息科學與技術的高速發展,智能電子技術已經由傳統的家用電器領域向汽車智能控制領域衍進,大大提高了汽車舒適性,可操作性,安全性。自從1886年德國人卡爾·佛里特立奇·本茨發明了世界上第一輛三輪汽車開始,汽車安全與汽車發展便如影隨形。當今社會汽車行駛安全性更是消費者最關心的問題。美國偉世通公司曾經做過一項調查,結果顯示:汽車行駛安全位于客戶對汽車要求的核心。大部分消費者認為,汽車安全性比汽車動力性、舒適性、經濟性重要。關注汽車安全,不僅是為了司機和乘客,更為了道路上更多的人。本文將用淺顯易懂的文字介紹車載智能電子控制技術對提高汽車安全性能主要控制技術的應用。
2.汽車電子防滑控制系統
汽車電子防滑控制主要包括制動防滑、驅動防滑和轉向行駛防滑等三個方面的控制。汽車防滑控制系統是汽車上的一種安全附屬裝置,可以防止汽車在制動、起步、加速和轉向時出現的側滑、跑偏、喪失轉向能力和滑轉等,從而起到保護乘客和車輛的作用,大大降低因制動、驅動等而引起交通事故出現的概率。
2.1 制動防抱死系統(Anti-locked Braking System,簡稱ABS)
汽車在剎車時,由輪胎提供摩擦力讓汽車停止運動。又由于靜態摩擦力(輪胎轉動)遠遠大于滑動摩擦力(輪胎打滑),所以ABS系統能夠讓汽車獲得更大摩擦力使其更快停止。汽車制動防抱死制動系統(ABS)是汽車在任何路面上緊急制動時,汽車智能電子系統接收到車輪轉速傳感器信號,自動控制和調節車輪的制動力,使車輪處于轉動與滑動的臨界狀態,防止車輪完全抱死,使車輪獲得最大制動摩擦力,獲得最佳制動效果。從而避免制動過程中的跑偏、側滑、和喪失轉向操縱能力等,提高了汽車汽車操縱性能和穩定性能(如圖1所示)。同時,汽車還能獲取最大制動力,縮短30%的制動距離,提高汽車的制動性能,對保證汽車安全具有重要意義。
總之,“人工點剎”的時代已經過去,高智能的ABS在行車安全上給予我們很多保障。縮短30%的剎車距離無疑能夠在很多時候成為救命稻草,剎車保證方向可控更是提供了駕車保障。
2.2 驅動防滑系統(Acceleration Slip Regulation,簡稱ASR)
汽車在起步或加速時,特別是下雨、下雪、冰雹、路凍等摩擦力較小的特殊路面上行駛時,往往會發生驅動輪打滑現象,這在山路上非常危險的。為了保證汽車行駛安全穩定性,控制車輪不出現滑轉現象,主要通過汽車車載智能控制單元接收到輪速傳感器信號,控制發動機電子點火部分和供油,通常通過改變節氣門開度和點火提前角的方式調節發動機的輸出轉矩,確保車輪與地面之間最大附著力和牽引力,使車輪的滑移率達到最佳范圍內(15%~20%)。如果車輪打滑得不到控制,車子就會失控。所以,別以為只有剎車時車輪抱死會出危險,起步時車輪打滑一樣會出問題。
2.3 車輛電子穩定系統(Electronic Stability Program,簡稱ESP)
車輛電子穩定系統(EPS)當車輛在轉向、制動或打滑時,電子控制單元ECU接收到包括來自轉向角度傳感器(檢測方向盤的轉向角度)、輪速傳感器(監測各個車輪的轉動速度)、G(側滑)傳感器(監測車體繞垂直軸線轉動的狀態)、橫擺率(橫向加速度)傳感器(測汽車轉彎時的離心力)、減速度傳感器,對車輛的的運行狀態進行分析、計算和判斷然后發出指令,把制動執行器內的壓力泵產生的的液壓傳送到相應的車輪制動器的輪缸。從而實現對前輪側滑和后輪側滑的控制,使車輛不偏離正確的行駛軌跡。例如,當汽車后輪出現側滑時,ESP系統立即把制動力加到正在轉彎的外前輪上,迅速制動前輪使汽車產生一種相反的轉矩,以保證汽車在原來的車道上行駛;當汽車前輪出現“飄動”現象時。ESP系統把制動力施加到兩個后輪上,迅速制動后輪使汽車保持在原來的車道上行駛。不難看出車輛電子穩定系統(EPS)是傳統ABS(防抱死剎車系統)、ASR(驅動防滑系統)的進一步擴展,ESP最重要的特點就是它的主動性,如果說ABS是被動地作出反應,那么ESP卻可以做到防患于未然。更智能化提升了汽車的穩定性能和安全性能。
2.4 緊急制動輔助系統(Elemental Battle Academy,簡稱BAS)
由于大度數駕駛員在緊急情況下會優柔寡斷,不能有效的采取制動措施。制動系統性能不能有效發揮,制動距離明顯延長。為了縮短縮短在緊急制動的情況下的剎車距離,梅賽德斯-奔馳公司研制了制動輔助系統(BAS)。從1997年開始,這個系統成為所有梅賽德斯-奔馳轎車的標準裝配。具體的工作流程如圖2所示。
梅賽德斯-奔馳對制動輔助系統(BAS)的功能和作用方式已做了詳盡的試驗。例如:在駕駛模擬器中:在這里,駕駛員會不經警告而遇到危險情況,此時他們必須實施緊急制動。在干燥的路面上,如果沒有使用制動輔助系統,大多數測試者最多需要達73米的制動距離,才能把速度為每小時100公里的汽車完全停下。而利用這個系統時,僅僅經過40米后汽車就完全停下了。這相當于制動距離縮短大約45%。裝配上這個系統的新車在撞車事故方面,使事故發生的頻率降低了百分之八,在行人事故方面,使事故發生的頻率降低了百分之三十。
3.安全氣囊防護系統(SupplementalInflatableRestraintSystem,簡稱SRS)
汽車與阻礙物的撞擊為第一次碰撞,人與汽車上相應部件的撞擊為第二碰撞,一般在第一次碰撞發生的60ms發生碰撞,人的傷亡由第二次碰撞造成。當汽車第一次碰撞發生后,第二次碰撞發生前,傳感器感受汽車碰撞強度并將其傳給控制器,SRS的ECU接收與處理傳感器的信號,當SRS的ECU判斷有必要打開氣囊時,立即發出點火信號觸發氣體發生器,氣體發生器點火后迅速產生大量氣體并快速展開氣囊(氣囊的整個充氣過程大約需要30ms),完成安全氣囊整個工作過程,阻擋乘員(主要有正面、側面、膝部、頭部)與車內相應構件之間可能發生的碰撞,通過氣囊上的排氣節流空的阻尼作用吸收乘員的動能,從而打到保護乘員的目的。
4.汽車電子防撞系統
國家統計局網站公布的2012年統計公報獲悉,中國2012年末全國民用汽車保有量達12089萬輛(包括三輪汽車和低速貨車1145萬輛),比上年末增長14.3%。道路上行駛的汽車密度越來越大,碰撞事故與日俱增。為了防止高速行駛車輛之間或者行駛車輛與與路邊車輛之間的碰撞,現已研制和開發出一種自動控制的防汽車追尾系統——汽車電子防撞系統。當汽車正常行駛時,該系統處于非工作狀態,當后車車頭非常接近前車車尾、障礙物時,該系統裝有測距傳感器,由該傳感器利用光線、激光或超聲波,測得汽車與障礙物間的距離,將這個距離信號和車速信號以及車輪轉角傳感器的信號送入ECU,通過計算求出汽車和前方車尾實際距離以及相互接近的相對速度,并向駕駛員發出預告會車、超車的警告,顯示前方物體的距離;當快要撞車時,ECU向制動器和節氣門控制電路發出控制指令,即可使汽車及時制動,從而有效的避免追尾、撞車。
5.電子駐車制動系統(Electrical Park Brake,簡稱EPB)
大多駕駛初學者在上坡起步都會面臨一件非常棘手的難題——倒溜,有時由于與后車保留的安全距離不足造成不必的擦掛。電子駐車制動系統(EPB)能夠有效的預防這樣的事故。這個系統在上坡起步時主要通過坡度傳感器監測出坡度然后將信號傳輸到ECU并計算給出準確的駐車力,智能調節制動力,在上坡起動時,駐車控制單元通過離合器距離傳感器,離合器捏合速度傳感器,油門踏板傳感器等提供的信號通過計算,當驅動力大于行駛阻力時自動釋放駐車制動,從而使汽車能夠平穩起步。能夠避免車輛不必要的滑行,簡單的說就是車輛不會溜后,保障上坡起步安全。
6.輪胎壓力監測系統(Tire Pressure Monitor System,簡稱TPMS)
也許你會問,爆胎在各種交通事故中的比率真的很高嗎?我們通過一組數據來向您證明,1998-2000年之間,廣東省交通部門在廣深高速公路上共統計2484起交通事故,其中848起交通事故出現爆胎情況,爆胎發生概率達到34.14%,而所有會造成爆胎的因素中胎壓不足當為首要原因。所以廣大的有車一族,我們要經常檢查輪胎胎壓力,TPMS就是專門檢測輪胎壓力保證行車安全的系統。一種是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,簡稱PSB),顧名思義,這種系統要在每個輪胎里安裝壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓,利用無線射頻發射器將壓力信號從輪胎內部發送到中央接收器上,然后對每個輪胎氣壓數據進行顯示。當輪胎氣壓低于門限值或漏氣時,系統會發出警報。另一種為間接式(Wheel-Speed Based TPMS,簡稱WSB),這種系統是通過共享汽車ABS系統的輪胎轉速傳感器信號通過處理器計算,來比較輪胎之間的轉速差別,以達到監測胎壓的目的。還有一種為復合式(TPMS),該系統是將直接式輪胎壓力檢測系統(PSB)和間接式輪胎壓力監測系統(WSB)結合而成,吸取了前兩種系統的優點,提供更安全穩定的胎壓數據。
7.結束語
自電子技術在汽車安全方面得到應用后,整車的安全性能便得到很大提高,但是能否安全行車,不僅僅由汽車安全配置的好壞決定,如若酒后違規駕車,麻痹大意,開車打電話,高速飆車等違法駕車行為,即使安全性能再高的汽車,也不能保障行車安全。因此廣大車主只有具備了安全意識,堅決不酒后駕駛,不疲勞駕駛,不超速,不搶道,文明駕車才能做到真正意義上的汽車安全。汽車安全為了自己和車上最親最愛的人,更為了道路上更多的人。
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從車主的需求來看,電子通信系統的安全性至少要保證資料的隱秘性與一致性,認證的安全性和技術的可靠性。隨著汽車電子通信技術越來越復雜,承擔的功能越來越多,包括了移動通信、移動辦公、車輛調度、車輛導航、車況檢測、智能鑰匙等諸多功能。并且隨著科技的發展,汽車電子通信系統還會承擔更多的功能。所以在這個過程中,要保證數據的傳輸不被竊取。這就要求電子通信系統要有可靠的認證功能,以確保數據傳輸的安全性,保證數據在傳輸過程中,不被惡意復制和篡改。還要保證車輛在發生事故的時候,系統核心功能不能中斷,因此數據中心不僅要做好備份,還要提高整個系統硬件的可靠性。
二目前汽車電子通信的技術漏洞
1資料保密度差
汽車電子通信系統在運行過程中,會自動記錄車主的通信信息,包括通話記錄、上網信息,甚至還會記錄車主利用通信系統進行的支付記錄。這些信息記錄一旦出現泄露,在汽車被盜的情況下,很可能造成車主信息的泄露。目前的汽車通信系統中,數據資料的保密度較差,車主的隱私得不到保障。
2網絡平臺管理
松散汽車電子通信系統實現了駕駛員之間的信息共享,可以使駕駛員實時了解車輛擁堵信息,避開高峰路段和時段,提高出行效率。但是在這個過程中,目前的網絡平臺管理松散,虛假車況、路況信息。由于認證機制缺失,造成路況信息的可信度降低。甚至還存在一定程度的惡意散播虛假信息的行為,這就為車主的出行造成了不便。
3信息無法同步
傳輸信息的同步傳輸是實現信息共享的重要途徑,但是在現階段由于技術上的漏洞,經常出現網絡平臺延遲信息傳輸的情況,導致延誤駕駛的現象,網絡平臺的密鑰管理也不健全,有意或者無意的行為,都會導致信息的混亂和泄露,導致車主無法實時獲取有用的信息,延誤車主出行。
三汽車電子通信的安全技術
1安全協議
由于汽車電子通信系統的開放性,極易遭受其它節點的竊聽與監控。目前的安全協議中,主要有Ariadne、SAODV和SRP。Ariadne主要用于驗證信息的真實性和完整性,這種單項的消息鑒別認證機制,可以有效的確保節點身份認證的可信度,組織虛假信息發起的攻擊行為。SAODV是利數字簽名來進行安全驗證,可以防范鏈路被攻擊和修改。SRP則是利用安全鏈接和共享密鑰來進行消息的鑒別,確認數據傳輸的安全級,認證節點身份,阻止服務攻擊。
2密鑰管理
安全技術加密是確保信息安全的常用手段,也是基本手段之一。電子密鑰是數據加密的技術基礎,但是傳統的密鑰管理主要是密鑰分發和證書認證,但是對于汽車通信系統并不適用。目前最常用的技術是自發式證書、局部分布式認證和完全分布式認證三種方式。自發式證書不需要授權就可以接入節點自行證書,靈活性和安全性都較高,也是使用最廣泛的技術。但是由于缺乏證書撤銷機制,容易造成系統冗余。局部分布式認證可以定期更新證書,保證有效性和安全性,但是其離線公鑰問題還需要技術上更多的支持,應用并不廣泛。完全分布式認證離線反應能力較強,但是其更新較為復雜,影響服務使用。
3入侵檢測安全技術
入侵檢測技術是通過對技術進行實時分析,檢查是否存在違反安全策略的行為,是安全防護的必要補充措施,可以發現系統是否遭受攻擊,以便對系統進行實時保護。由于汽車電子通信僅使用無線技術,因此入侵檢測技術僅能進行本地檢測和局部檢測,而對于短暫性故障與真正的入侵分辨,還存在技術上的不足。
四提高汽車電子通信安全的對策
1完善安全機制
車載安全機制首先要從技術的角度進行完善,加強汽車電子通信系統的管理,不斷升級系統,實現軟件上的革新,彌補信息安全漏洞。政府和企業還要加大在技術創新上的支持,鼓勵專業人才發展,實現各個機制系統之間的協調統一。
2提高保密程度
保密程度關系到車輛行駛效率和安全,要提高保密工作,首先要提高資料的隱秘性,防止車輛信息、駕駛員信息等被惡意攻擊而泄露。對于車輛信息和路況信息,借助于各種網絡手段,實現信息的整合與備份。對于數據加密,要采用最安全的加密手段,不僅要在軟件端加密,還要對數據儲存和收發的硬件加密,防止數據被復制和盜竊。
3加強網絡監管
政府要加強對網絡平臺的監管,確保信息平臺信息的真實性與可靠性。一方面,網絡平臺要利用自身優勢,對路況信息進行整合。另一方面,還要對投放和播報的信息進行甄別,防止惡意信息被投放。此外,還要加強工作人員的管理,提高技術人員的水平,特別是信息的分析和整合能力。
4打擊惡意信息
以及經美國汽車協會認證為汽車工業的合格供應商。產品已被廣泛地應用于通訊產品、軍工產品、航天工業、汽車電子等高可靠性需求的場合。相信在國內汽車電子工業里,道康寧系列硅膠也能為獲得出色的高可靠性而提供最佳的解決方案。下面即對汽車電子用硅膠加以介紹。
汽車電子與保護材料
汽車行駛于道路上除了須藉由充沛的動力系統驅動外,更有賴于其靈敏與復雜的操控系統控制,使汽車能安全地在最佳條件下行駛。操控系統是一部汽車的神經中樞,它包含許多復雜而精密的控制機構和控制模塊,藉由各種輸出、偵測、診斷、反饋等訊息操控系統指導著各部件的運作。隨著汽車工業與電子工業的發展與結合,各種電子式控制機構和模塊逐漸被導入操控系統中以獲得更精準、更敏捷的控制,從而提高汽車的性能。
汽車行駛于道路時必須承受風、砂、雨、雪、高低溫、振動等各種地型天候與污染物的侵蝕。因此各種精密的電子式控制模塊必須藉由適當的保護材料來保護以確保它的穩定性和可靠性。在汽車電子應用領域中對保護材料的選擇除了基本要求絕緣、防潮、防污、防蝕、導熱等特性外,特別要求具有低應力和耐熱、耐寒等性能。有機硅材料因為同時具備這些性能,因此在汽車電子領域中的應用特別受到重視,在汽車電子中的應用領域也越來越廣。
有機硅的特性
有機硅是一種人工合成,結構上以硅原子和氧原子為主鏈的一種高分子聚合物。由于構成主鏈的硅-氧結構具有較強的化學鍵結,因此有機硅高聚物的分子比一般有機高聚物對熱、氧穩定得多。盡管有機硅在室溫下的力學性能與其它材料差異不大,但其在高溫及低溫下的物理、力學性能表現卓越,溫度在-60到250℃多次交變而其性能不受影響,因而有機硅高聚物可在這個溫度區域內長期使用。有些有機硅高聚物更能在低至-100℃下正常使用。又由于有機硅分子內有偶極作用,它能有效緩沖和減弱外部電場的影響,從而對連接在硅原子上的羥基有保護作用,使之不易受物理因素或化學試劑的侵蝕。用聚有機硅氧烷制成的各項產品除基本具有耐腐蝕、耐輻照、耐高低溫外,還具有低吸濕性、高絕緣電阻、低介電常數、低應力、減振、環保、低毒性、難燃、和可返修等特性。因此有機硅被制成各式各樣的粘接密封劑、灌封膠、絕緣涂料和硅脂等成品應用于各種電子裝置中。
有機硅材料在汽車電子上的應用
有機硅應用在汽車電子裝置上有:粘接與密封劑、灌封膠、凝膠、絕緣涂料、導熱膠等材料。這些材料被用于保護發動機控制模塊、點火線圏與點火模塊、動力系統模塊、制動系統模塊、廢氣排放控制模塊、電源系統、照明系統、各種傳感器、連接器等等。
粘接與密封劑:使用在各類控制模塊中做為對線路板上元器件的粘接固定,或是對大型元器件,例如電容、電感、與線圈做輔固定以防止元器件因受振動而脫落,有固定與減振的功能。另外也用做模塊外殼粘接與密封,起到密封、防潮、防污、防蝕的功能。若使用導熱性粘接劑則同時具有粘接與散熱功能,可以用來固定功率器件或粘接散熱板以達到粘接與散熱功能。道康寧DC7091在各類控制模塊外殼的密封、連接器的粘接處得到了廣泛的使用。發動機控制模塊中線路板與鋁質散熱外殼間的粘接則是導熱性粘接劑的典型應用,道康寧1-9226導熱粘結劑非常受歡迎。
灌封膠:使用于各類控制模塊上,對元器件做整體、一般性的灌封,以達到防潮、防污、防腐蝕的基本要求。使用有機硅灌封膠可達到減低應力與承受高低溫沖擊的功能。對于高功率的控制模塊則采用導熱性灌封膠,以達到散熱的功能。雨刷控制器與電源系統模塊等器件廣泛的應用了有機硅灌封材料。HID(HighIntensityDischarge)燈模塊的灌封就是典型的應用。HID模塊包含了點火器和轉換器。使用的灌封膠必須具有良好的粘結性能和優異的介電性能,能防塵和防滲水,起到足夠的絕緣保護作用;灌封膠必須比較柔軟,能防止焊點的脫落;由于模塊內部含有一些發熱元件,所以灌封膠需要具有一定的導熱作用;為了防止揮發性物質在燈管和折射器上發生霧化,灌封膠最好是精煉型的;最后灌封膠必須是UL94V-0阻燃級別。道康寧SE1816CVMA&B雙組份灌封膠應用于HID模塊中就非常合適。
凝膠:凝膠灌封材料是汽車電子裝置中的最主要用膠。功能與灌封膠相似,但提供更進一步的減低應力與減振的功能。對于精細線路在承受振動和承受極低溫的情況下的線路保護特別具有功能。有機硅凝膠灌封材料的極低應力與有機硅原有的絕緣、防潮性能使得有機硅凝膠灌封材料成為汽車電子中主要的灌封保護材料。保護發動機控制模塊、點火線圏等便是其中典型的應用。而最先進的汽電共享發動機的動力模塊更使用了道康寧SE1885MA&B低溫有機硅凝膠做為其灌封保護材料。這種灌封材料需要具有優異的防塵和防滲水性能,并且要求柔軟度高,可以保護連線不受應力影響,甚至在-55℃環境下依舊保持高柔軟度。
絕緣涂料:涂布于各類控制系統或模塊中的線路板上或半導體元件上,以達到防潮、防污、防蝕的目的。也可以涂布于電壓或電流較高的電極上以防止跳火與短路。通過涂覆,能夠使線路板和元件表面形成一絕緣和防潮層,也避免污染物引起短路,減少元器件與環境的接觸并延阻腐蝕。并且保護電子裝置中的金屬接點免受環境的損壞,從而使產品的耐環境可靠性有一個質的飛躍。保護各種模塊中的線路板和傳感器等是其中典型的應用,例如雨刮器中的線路板就可以使用道康寧3-1953無溶劑型敷形涂料加以保護,起到防水及其它液體的侵蝕。
導熱材料:各種電子式控制模塊中有許多高功率元器件在使用中會伴隨產生大量的熱,這會使得模塊在工作中溫度逐漸升高。為避免溫度過高而損壞元器件和線路,必須有適當的散熱途經以維持控制模塊于適當的溫度中工作。無論采用何種散熱途經都必須使用導熱材料做為介質來減低界面接觸熱阻,增加散熱效能。有機硅材料中包括具有導熱性的粘接劑、灌封膠、凝膠灌封材料,其中導熱粘接劑被用來粘結固定功率組件與散熱片。導熱性灌封膠和凝膠被用來做為模塊灌封,在發動機控制模塊和動力系統模塊中便使用了該技術的材料,例如道康寧1-9226導熱粘結劑。