浅谈机电一体化在汽车领域发展概论

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中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）02-0145-01

摘要：汽车的发展与完善是人们智慧与勤劳的结晶，随着汽车工业的不断发展，机电一体化技术的日益成熟，电子技术广泛用于汽车发动机，传动，悬架，制动，仪表等各个系统。实现了汽车动力性，燃油经济性，安全性，操纵舒适性以及尾气的排放污染减少，机电一体化使汽车的总体结构，工作原理，以及使用维修等方面发生了翻天覆地的变化。可以说今天的汽车已经入了电子控制的时代，并向自动化智能化方向发展。

关键词：ECU 燃油经济性 变速器 汽车局域网

电子技术在汽车上第一次应用是本世纪30年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机，到1946年世界上第一台计算机的发明1948年晶体管的发明以及1958年第一块集成电路的诞生为机电一体化技术在汽车上的应用 拉开了序幕。随着像微电脑等高科技电子产品的不断更新，极大地促进了汽车电子控制技术的发展，这些电子产品的可靠性不断提高，制造成本不断降低，用于汽车的电子产品尺寸不断减少，人们深深感受到现代电子技术广泛应用于汽车控制上所带来的显著地经济效益和社会效益，现代汽车电子技术在改善汽车动力性，经济性，安全性和舒适性等方面发挥着不可替代的作用。

一、自动变速器电子控制技术

汽车自动变速器能自动改变传动比，调节或变换发动机动力输出性能，大大提高发动机与传动系统的使用寿命。自动变速器能较好地适应外界负载与道路条件的需要。降低了驾驶员的劳动强度，提高行车的安全性，并且，自动变速器的应用可使发动机经常处于低有害气体排放的区域内运转，从而降低了废气污染，搭载自动变速器的汽车换挡动作准确，及时，工作稳定可靠，乘坐起来极其舒适。自动变速器在汽车的应用起源于1939年美国通用汽车公司，它被首次应用于轿车上，随着电子技术以及微处理机广泛应用于变速技术，自动变速技术有了突飞猛进的发展。目前，常用的电子控制变速器有：

1、电控无级变速器（CVT）。从结构和原理上来讲与传统的手动变速器以及自动变速器都有很大的不同，它的速比变化是无极的，可以实现发动机与变速器的最佳匹配，使发动机长时间工作在最佳工况下，因此，可以有效提高汽车的动力性，经济性和排放功能。CVT在汽车变速器的发展史上具有变革意义，近20年来，CVT不仅在中国，在世界上都得到快速发展。

2、双离合器自动变速器是一种最新型的电控机械式自动变速器，它不仅拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性，而且还能提供无间断的动力输出，一般的电子控制机械式自动变速器（AMT）在换挡时要切断动力，再次启动必然引起传动系统冲击，造成动力损失，影响车辆的乘坐舒适性和动力性。DSG的出现从根本上解决了这一问题，DSG的换挡极为迅速，不产生动力间断，也没有顿挫感，明显提高引擎动力，传输效率和降低油耗，排放等优点。

二、底盘电子控制技术

1、驱动防滑控制系统（ASR）。ASR是在汽车防抱死系统ABS的基础上发展起来的，它的基本功能是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑，尤其是在下雨下雪，冰雹结冰等摩擦力较小的路面上，ASR通过控制制动轮制动力矩或控制发动机与传动系的牵引力，驱动时将车轮滑移率控制在一定范围内，以获得最大驱动力和良好的转向性能，保持汽车的行驶稳定。

2、电子控制悬架系统。电子控制悬架系统经过传感器的检测信号通过计算机处理能自动控制车辆悬架的刚度，阻尼系数以及车身高度，根据汽车载质量，车速和路面情况的变化而改变悬架特性。突破传统被动悬架的局限性，使其与道路状况和行驶状态相适应，保证了汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性，适应了现代汽车对乘坐舒适性，行车安全性更高的要求。

3、电子稳定程序（ESC）。ESC作为ABS/ASR功能上的延伸，不仅成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，也出色解决了汽车转向行驶时的方向稳定性问题。汽车转向行驶时，ESC能够提高地面侧向附着能力，从而避免最高80%侧滑事故的发生。

4、巡航控制系统（CCS）。CCS又称为车速控制系统或恒速控制系统，它利用先进的电子技术，使汽车在行驶中根据行驶阻力的变化自动调节节气门的开度，从而对速度进行自动调节。CCS工作时，驾驶员无需操作油门踏板就能保证汽车以设定的车速匀速行驶，既能减轻驾驶操作疲劳程度，又提高了汽车的乘坐舒适性，也能改善汽车的燃油经济性和发动机的排放性能。

三、车载电子信息系统

它采用车载专用中央处理器，基于车身总线系统和互联网服务形成的车载综合信息系统，能够实现包括三维导航实时路况，IPTV，辅助驾驶，故障检测，车辆信息，车身控制，移动办公，元件通信，基于在线的娱乐功能及TSP服务等一系列应用，极大的提升了车辆电子化，网络化以及智能化水平。

1、CAN总线在现代轿车的设计中已成为汽车网络的标准装备，奔驰宝马大众等汽车公司以及美国通用福特汽车公司都采用了CAN作为控制器联网的手段。CAN具有多主节点，开放式结构，错误检测及自恢复能力，实现无线传输等优点。

2、全球定位系统以及车辆导航系统。GPS为具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它使用24颗卫星高度为20200km的导航卫星组成，卫星星座分布在六条近圆轨道上，它可以在全球范围内，实现全天候实时为用户提供静态或动态目标的精确位置，速度和高度等信息。车辆导航系统用来实时动态地显示车辆在路网中的位置，并优化车辆到达目的地的最佳路线，降低所需时间，改善了车辆行驶的安全性及效率，提高了道路通行能力，有利于缓解车流量，解决交通堵塞，能源节约等问题。

3、电子收费系统（ETC）。ETC作为智能交通系统的一个重要组成部分，实现了车辆经过收费站无需停车交费，当车辆通过收费站，由计算机等设备自动完成对车辆通行费的征收工作，从根本上克服由于收费造成的交通延误以及交通堵塞，减少了停车次数，提高了燃油经济性，有利于环境保护。

四、机电一体化在汽车上应用的前景

采用电子技术对汽车进行更为精确的控制，测量和通信是不断提高汽车燃油经济性，环保性，安全性和舒适性的最重要手段。随着人们快节奏生活的提高以及对汽车各项性能的更高要求，汽车电子技术在汽车上的应用也将越来越多，我相信随着科学技术的飞速发展和不断完善，机电一体化技术的日益成熟，未来汽车将以更高的速度换代更新，未来汽车将以实现无声，无污染，高燃油效率以及全自动驾驶等目标发展，随着神经网络计算机的研制进程，可模拟人类神经系统的汽车自动驾驶系统使它掌握驾驶员的驾车风格，进行全自动驾驶将成为一种现实。一切问题只是时间问题，机电一体化系统将使汽车驾驶的更智能化，更安全化，达到一个个科技的高峰。

参考文献：

[1]曹红兵 现代汽车电子控制技术[M] 机械工业出版社2012.

[2]付百学 汽车电子控制技术[M] 机械工业出版社，2012.

[3]史立伟，曲金玉，张学义 汽车电子技术[M]国防工业出版社，2012.

[4]张育华，徐士鸣 汽车电子控制技术与故障诊断[M]大连理工大学出版社，1995.