汽车电气与电子控制系统的研究

李爱军

南京技师学院江苏南京210000

摘要：随着人们生活水平不断提高，汽车作为出行代步的工具，人们的要求也越来越高。除了要安全、快捷、运载和操作使用方便等基本功能，人们还越来越多地要求汽车具有环保、舒适、娱乐、灵活、优美等特性。为了满足人们对汽车的这些要求，使汽车能最大程度地为人们的旅行及居家生活提供方便，一些新的电气设备不断地被装上汽车。可以说，汽车电气系统已经成为现代汽车的重要组成部分。电控技术的应用，突破了以往传统的机械控制系统，减轻了驾驶人员的劳动强度，在汽车安全性和可靠性方面做出了极大的贡献。

关键词：汽车；电气；电子系统

1关于汽车电子和电气系统

汽车电子控制系统一般由三部分组成：传感器、控制单元（电脑）和执行机构。在汽车电子控制系统中，电子控制的一般过程是这样的，汽车在运行时，各传感器不断减持汽车运行的工作状况等信息，并将这些信息实时的通过输入接口传送给ECU，ECU接收到这些信息后，根据内部预先编写好的控制程序，进行相应的决策与处理，并通过其输出接口输出控制信号给相应的执行器，执行器接收到控制信号后，执行相应的动作，实现某种预定的功能。

汽车电气系统是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性和尾气排放等各个方面。传统的汽车电气系统包括电源部分、点火、起动、照明、仪表、音响等装置。现代汽车电路的组成主要有：电源电路、启动电路、点火电路、照明与信号电路、仪表电路、电动刮水器与洗涤器控制电路、空调控制电路、发动机电控系统控制电路、制动防抱死系统（ABS）控制电路、辅助电器电路、音响及通信控制电路、防盗控制电路等。概括而言，汽车电气系统可分为六部分，即电源系统、起动系统、照明与信号系统、传感器及信息显示系统、辅助电器系统及汽车电气设备线路.

2标准汽车电子电气架构系统

通常电子电气构架从宏观方面来说会表现为两种形式，一种是物理架构，另一种是逻辑架构；而在微观上来说主要是通过每一个电子电器件当中的集成或者是分布两种形式进行汽车的电子电气架构。

2.1集成式汽车电子电气架构系统

这种形式的电子电气架构系统一般会有较高的集成度，能够将几个不同的系统具备的功能都集成起来。集成式的优势主要表现在启动需要的价格比较低，简单便捷，更容易实现标准化；劣势主要表现在包装以及装配的过程中操作较为复杂，而且灵活性比较差。

2.2分布式汽车电子电气架构系统

这种形式的电子电气架构的应用主要是从结构上来表现的，根据每个系统的具体功能进行划分。分布式的主要优势表现在包装的体积比较小，具有较高的灵活性，更容易实现标准化；劣势主要表现在启动的价格比较高，在设计过程中也较为复杂。

3先进技术在汽车电气系统的应用

3.1电子控制系统中电子开关的应用

该器件主要有以下几种元件构成：晶闸管、功率场效应管、大功率晶体三极管、绝缘栅双极型晶体管等。能够按照各种工作参数与用途来对各种器件及型号进行区分。将其引入到汽车电子控制系统里面，可以减少机械触点开关，降低电子干扰延长使用寿命，在设计时必须注重控制综合目标，例如其工作极限参数、控制方式以及性能特点等诸多方面。现阶段，汽车电子控制模块逐渐趋向于集成化，通常情况下，一个电子控制模块将2个或更多的控制单元及相关辅助电路进行集成。该种电子控制模块能很好的改善了电子装置的工作效率与可靠性，同时还使其重量与体积得以减少，明显改善了其综合性能指标。

这类电子控制模块是整个控制系统里面的核心部件。其作用是实现对各种电气设备或系统的有效控制，所以其必须满足一系列的性能要求，例如可靠性、安全性、易操作性以及耐用性等各个方面。伴随集成化程度的不断提升，现在控制单元的设计推出，即混合封装成智能电子控制模块的形式，并且日益普及，其具有非常突出的优势，经济性与技术性相对较高。

3.2总线技术在电气系统的应用

随着电子控制系统的数量的持续增加，传统的线路传输系统已不能满足信号传输的要求。现代总线技术包括CAN总线技术、LIN总线技术、MOST总线技术及FlexRay总线技术，其中CAN总线技术在汽车电气系统中应用最为广泛。针对不同总线技术的特点，汽车制造商根据所需连接的电子控制单元的不同而选择合适的总线技术。一般控制器局域网络（CAN）总线技术多用于传动系统和制动系统控制单元的连接。由于局域互联网络（LIN）总线技术适用在通信不太密集的情况，所以这种总线技术一般应用在汽车的控制车镜和车窗升降装置上。MOST总线技术多用于汽车的多媒体娱乐系统，除此之外的控制系统的连接可以用FlexRay总线技术作为补充。

3.3电气系统中智能电器的应用

随着数字技术的发展，今后通信数字化将成为电子控制系统智能化发展的特征。具体来说，在汽车上的应用主要涉及到汽车智能执行器与传感器，数字信号传输技术等方面。一般由微处理器、模数转换器、存储器等部件构成，深受人们的欢迎，且日益普及。因其能够改善传感器的准确度、完成模拟信号采集、数字转换及传输等。而对于智能执行器来说，在从前的执行装置基础上配置了诸多复杂功能，包括自我调节、控制等。汽车中的典型装置主要有智能轮胎、智能雨刮器等。

4汽车电气系统的发展趋势

随着汽车电子技术的快速发展，汽车电气系统进入网络化时代。因此，汽车电气系统以网络为纲目，并重新划分，逐渐发展成电力网络和数据网络两大部分。其中，电力网络由电源、开关、配线盒、电路保护装置、继电器和电力线路等组成；数据网络则由电能管理系统、动力系统、信息娱乐系统、舒适系统四大部分组成。今后，汽车电气系统将主要通过材料创新应对汽车电气和电子应用的挑战。首先，为了提高生产效率和可靠性，通过易于使用的有机硅密封与粘结解决方案，使部件组装和仪表透镜更牢固。其次，为了保护电气系统的完整性，将有机硅和氟硅弹性体应用于接头密封件和垫片，以及高压绝缘电缆。再次，需要设置可靠的接头垫圈和密封条。可试用预固化有机硅凝胶垫片和零件，其在穿刺试验过程中表现出了自修复功能。第四，为了防止由摩擦腐蚀引起的间歇性故障，可评估特种润滑剂的优势，以提高部件的可靠性和使用寿命。第五，关于先进系统的设计和生产，可大力推广应用硅基电子材料。该材料可用于设备制造、保护、组装以及热能和照明管理。

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