汽车电器的现代电子控制技术研究

汽车电器的现代电子控制技术研究

陈永彬

上海龙创汽车设计股份有限公司保定分公司，河北 保定 071000

摘要：随着科学技术的日新月异，推动着汽车行业的不断发展，汽车中电器的更换是更加为先进的。现代的电子控制在汽车中的应用所带来的便捷，能够实现汽车电器控制的智能化和自动化，使得汽车更加安全稳定，并且提高了汽车的舒适性。 关键词：汽车电器；现代电子控制 中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)21-0324-02

1 现代汽车电器控制技术的发展

传统的汽车电器的控制技术，主要是对汽车中各部分的机械部件进行控制，其主要的目的就是形成一种机电一体化的机械产品。传统的汽车电器技术中，在汽车的照明方面、信号方面以及各种仪器和仪表、安全性能等方面进行操控的时候，重点是需要驾驶人员通过实际的操控来实现具体的控制效果。传统的汽车电器在控制的方式和方法上存在着很多的问题和不足，主要体现在以下几点：

(1)汽车内部的电线数量庞大，大量的线束在整理和分布上都存在较大的难度，并且大量的电线会占据车体内部的很大一部分的空间。

(2)汽车内部的接点数量较多且复杂，接点过多就会导致汽车整体的安全性和稳定性受到一定的影响，当汽车内部出现故障的时候，在维修的环节上也会形成很大的麻烦，并且现在的汽车维修基本都是需要人工修理，这也就间接加大了汽车维修人员的劳动强度。

(3)汽车电子的控制系统和其他操控系统之间的相互作用达不到有效的协调，在一定程度上影响到了汽车的智能化层次。

汽车电子主要涵盖了汽车电器和电子控制两个方面。伴随科技技术的不断创新和发展，汽车的整体车身构造、汽车电子系统、汽车内部构造以及汽车发动机等方面已经成为了汽车重点的构成部分。从当前来看，电子技术在汽车领域中得到了广泛的应用，并且取得了良好的效果展现，例如汽车的自动变速、汽车燃料的电控喷射、ASR 技术以及 ABS 技术等方面的技术都日益成熟和完善，并且在汽车的生产领域中得到了广泛的应用。

通过汽车内部的电控技术，对原有的机械控制系统实施了改变，并且达到了依据车辆的实际运行状态，通过汽车内部的电子信息处理设施实现对应的机械结构动作，大大降低了汽车驾驶人员的驾车强度，解决了传统机械设施中不足和功能方面的缺陷，进而从整体上提升了汽车的可靠性和舒适性。

2 汽车电器电子控制系统的结构和工作原理

由于汽车电器在汽车上的布置比较分散以及机械结构复杂性的，采用单一ECU集中控制并不能实现减少线束的目的，因此系统采用按汽车整车电器布置进行分区的结构。如图1所示，将汽车电器布置分为左前区、右前区、左后区、右后区、驾驶室区、仪表信号区，各区分别用一个ECU对区域内的电器进行控制，然后用信号总线(图中较细的公共实线)将各个ECU连接起来并连到集中控制区的ECU上，同时，各个区域用一根电源线(图中较粗的公共实线)连接起来接到蓄电池上，以提供电器及控制电路工作所需电能。集中控制区主要负责接收、检验和执行从机电转换装置得到的驾驶员控制指令和相关传感器信号，通过软件产生控制信号，并将这些控制信号发送到总线上，同时发挥总线主节点的作用来协调各区域ECU的工作，如图2所示。 324 2015年21期

图1 电子控制的汽车电器系统结构

图2 集中控制区工作原理

各区域ECU主要是接收总线上属于该区域的控制信号和其他区域的控制协调信号，并采集只和本区域有关的传感器

信号，来控制区域内电器的工作。各区域工作原理基本相同，如图3所示。图2，图3中箭头表示信号流向，调压器的作用是产生控制电路工作所需电压。

图3 各区域工作原理

3 汽车电子控制系统的主要功能

在系统运行的过程当中，技术性的措施和安排，能够将系统的各项功能逐步完善。但是主要功能的实现，才能彻底帮助汽车摆脱一系列的问题。汽车电器电子控制系统的一般功能主要包括汽车点火、启动、照明、信号指示以及检测功能。除了上述的这些功能以外，还有一些必须具备的辅助性功能，比方说洗涤、空调、刮水等等。汽车电子控制系统在功能的要求上，比传统的系统更加完善。首先，汽车电子控制系统的各项功能要相互，各个功能负责的汽车部件不同，互相之间不能发生冲突，要让汽车随时都保持一个最佳的状态。其次，汽车电子控制系统的各项功能要具有较强的兼容性。在汽车运行的过程当中，有时候需要同时运行多个功能，这些功能都是为了汽车能够更好的行驶而准备的，功能之间的兼容性越强，运行的效率就越高，效果就越好。比方说，为解决传统汽车机电式仪表存在的问题，利用液晶显示屏等仪器实现仪表信号数字化，并通过软件设计，将各种信息转化为驾驶员容易理解的信息内容，如将燃油量信息转化为续航里程信息等。

4 现代化汽车电器电子控制系统中应用的关键技术

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4.1 容错技术和故障自行诊断技术

自从采用现代化汽车电器电子控制技术之后，汽车系统已经完全将传统的汽车电气路线抛弃，在各种电子元件及信号控制总线的帮助之下实现强大的汽车系统功能。在现代化汽车电器电子控制系统中，各类电器之间的联系较以往更加密切了。为了进一步提高汽车在运行过程中的安全性和可靠性，保证汽车系统中的某个电器信号出现故障后不影响整体系统的正常工作，就必须使系统具备一套完善的容错功能和自我诊断功能，对发生的故障进行自动检测，并将具体的故障信息显示出来。在现代汽车电器电子控制系统中，有效应用了容错技术，该技术主要是依靠备件来实现。汽车实现系统无论是在元件数量还是功能方面必然会存在一些重复状况，在备件设计的作用之下，一旦系统内某个区域的电器发生故障，故障部位的备件部分便会自动出现并替代故障元件进行工作，使系统不会由于个别元件的损坏而停止工作，有效地保证了整个系统的稳定性。在对汽车电器进行设计的过程中，如果应用分区技术对各个区域的功能进行划分，每个区域所负责控制的元件量并不是很多，因此设计人员可以通过提供备件的方式来实现汽车电器电子控制系统的容错功能和自我诊断功能。容错功能和自我诊断功能能够在系统电路发生故障时发挥重要作用，确保整个系统运行的安全性和可靠性。但若发生灯丝烧毁等类型故障时，首先应利用汽车故障自行诊断技术对故障部位及故障发生原因进行自我诊断，再将诊断结果转换为易于读取的信息传递给驾驶人员，确保驾驶过程中的安全。

4.2 电子通信技术

采用电子控制系统后，能够大大减少导线数量，其关键技术就在于各区域间的通信上。由于对电器的控制在速度和响应时间以及抗干扰方面要求较低，因此采用基于事件触发方式的单线控制器局域网( CAN) 串行多路传输技术( 传输速度为 10 kb/ s)，将各区域用信号总线连接起来即可。CAN 数据传输以数据帧的格式进行，一个数据帧中除了包含传递数据的数据域外，还有帧起始、仲裁域、控制域、CRC 校检码域、应答域、帧结束等用于总线同步和确保正确传输的辅助信息。数据域中要传送的数据可以为 0～ 8 个字节( CAN2. 0B 以上版本可以有更长的数据域)，传送时高位在前低位在后，这样就可以通过软件方便地实现区域寻址和各区域电器数量的增减。

随着 CAN 总线在汽车电子伺服技术领域的普及，该系统使用 CAN 通信技术也有利于与其他电子控制系统进行通信，提高汽车的网络化、智能化水平。

5 结语

随着人们对生活质量要求的提高，汽车的安全稳定性和其舒适度也是需要提高以满足人们的需求的。如今的汽车电器中的电子控制技术不单只实现了汽车电气系统中各个电器之间的联网，同时也满足了汽车电气系统中电器与其他系统之间的联网，使得汽车的网络化及智能化程度更上一层楼。但汽车行业需要不断加大研究力度，利用更加科学和合理的手段来完善电子控制技术，以促进汽车行业的发展。

参考文献

[1]朱俊.现代汽车的电子控制技术[J].电力电子，2013(2)：42-47,54.

[2]杜晓辉.汽车电子控制技术的应用现状和发展趋势[J].科技创新导报，2013(8)：36-37

[3]王忠良.汽车电子控制技术的应用及分类[J].现代商贸工业，2012(10).

2015年21期 325