發(fā)布時間：2022-05-23 08:31:47
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇智能汽車論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1人工智能在汽車制造業(yè)中的應用
概述制造業(yè)是國家的經(jīng)濟命脈，而汽車制造又是戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，它包括了整車、各種零配件廠等生產(chǎn)商，也包括了各地經(jīng)銷企業(yè)和銷售企業(yè)。近年來，我國汽車行業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，原材料、生產(chǎn)、物流成本上漲、利潤下降，以及國際經(jīng)濟形勢的影響。因此，汽車企業(yè)可以運用具有智能分析功能的商務智能系統(tǒng)，通過分析歷史數(shù)據(jù)快捷、及時地輸出各類報告，預測未來的客戶需求和銷售趨勢，在宏觀上為企業(yè)管理人員提供決策依據(jù)。計算機人工智能技術發(fā)展到了今天，已經(jīng)開始使用龐大的知識庫來有效地取代人類器官或機構的記憶方法，近些年來很多的專家決策系統(tǒng)在考慮一定規(guī)則的基礎上對人類的診斷和經(jīng)驗上的分析都能夠做出很好的判斷，甚至處于主導地位。這個系統(tǒng)可以很好地利用知識庫，并從中挖掘出我們想要的問題答案、成功地尋找到其中的關聯(lián)性，并提取相應的模式等。而實際上，這樣的專家系統(tǒng)已經(jīng)在很多領域都有了非常不錯的應用，幫助很多企業(yè)在很短的時間內(nèi)就做出相應的生產(chǎn)計劃、調(diào)度計劃、運輸計劃等，非常有效率，而且可以大大地增加收益，并很好地控制企業(yè)的人力成本。我國工業(yè)機器人是從20世紀80年代開始起步。經(jīng)過二十年余年的努力已經(jīng)形成了一些具有競爭力的工業(yè)機器人研究機構和企業(yè)。先后研發(fā)出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。近幾年，我國工業(yè)機器人及含工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線相關產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已突破十億元。目前國內(nèi)市場年需求量在3000臺左右，年銷售額在20億元以上。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示中國市場上工業(yè)機器人總共擁有量近萬臺，占全球總量的0.56%，其中完全國產(chǎn)工業(yè)機器人行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè)，行業(yè)集中度占30%左右。其余都是從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進的。國產(chǎn)工業(yè)機器人目前主要以國內(nèi)市場應用為主，年出口量為100臺左右，年出口額為0.2億以上。多年來我國汽車零部件生產(chǎn)一直是手工焊、專機焊占據(jù)焊接生產(chǎn)的主導地位、勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣、焊接質(zhì)量不易保證，而且生產(chǎn)的柔性也很差，無法適應現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的需要。
1.1搬運機器人在汽車制造業(yè)中應用
汽車橋箱類零件具有精度高、加工工序多、形狀復雜、重量重的特點。為提高其加工精度及生產(chǎn)效率，各重型汽車生產(chǎn)廠家紛紛采用數(shù)控加工中心來加工此類零部件。而在使用數(shù)控加工中心加工工件時，要求工件在工作臺上具有非常高的定位精度，且需要保證每次上料的一致性。由于人工上料此類的工件具有勞動強度高、上料精度不好控制等缺點現(xiàn)在正逐步被工業(yè)機器人或?qū)C進行上下料所取代。工業(yè)機器人具有重復定位精度高、可靠性高、生產(chǎn)柔性化、自動化程度高等、突出的優(yōu)勢，與人工相比，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，與專機相比具有可實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化、投資規(guī)模小等特點。機器人智能化自動搬運系統(tǒng)作為減速器殼體加工的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，雖然已經(jīng)在國內(nèi)重型汽車廠內(nèi)取得成功的應用，但依然尚未普及。在國家經(jīng)濟建設飛速發(fā)展的進程中，重型載重汽車的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)力水平亟待有一個質(zhì)的飛躍，而工業(yè)機器人即是提升生產(chǎn)力水平的強力推進器。
1.2焊接機器人在汽車制造業(yè)中的應用
汽車行業(yè)的發(fā)展水平，代表了一個國家的綜合技術水平，汽車工業(yè)的發(fā)展將會帶動其他行業(yè)的發(fā)展。各廠商為了在日漸激烈的競爭中立于不敗之地，必須率先實現(xiàn)焊接自動化。因此，今后除了如汽車、摩托車這樣的大批量生產(chǎn)行業(yè)。一些產(chǎn)品多樣化的企業(yè)，為了提高焊接質(zhì)量，也將會考慮使用焊接機器人，如鋼結構等行業(yè)，與此同時，對焊接機器人的要求也必然會逐步提高，如說對焊道的自動跟蹤系統(tǒng)的需求會逐步加大等。作為焊接機器人和焊接機的專業(yè)生產(chǎn)廠家，OTC公司將繼續(xù)為提高中國的高速、高效、自動化焊機做出自己的貢獻。對于在汽車工業(yè)中的點焊應用來說，目前已廣泛采用電驅(qū)動的伺服焊槍。日本豐田公司已決定將這種技術作為標準來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點焊機器人。
1.3裝配機器人在汽車制造業(yè)中的應用
在國內(nèi)外各大汽車公司裝配生產(chǎn)線上被廣泛采用的裝配機器人。一方面使汽車裝配自動化水平大大提高，目前，國外某些大批量生產(chǎn)的轎車的裝配自動化程度已達50%~65%。另一方面，有效地減輕了工人的勞動強度，提高了裝配質(zhì)量并明顯地提高了生產(chǎn)率。在汽車整車裝配中，機器人不僅用于擋風玻璃的密封濟涂覆、安裝和車輪備胎、儀表盤總成、后懸梁、車門、蓄電池等部件的安裝。
1.4噴涂機器人在汽車制造業(yè)中的應用
噴涂機器人在汽車制造業(yè)中可噴涂形態(tài)復雜的汽車工件而且生產(chǎn)效率和很高。多用于汽車車體的噴涂作業(yè)，如噴漆、噴釉等。除了上述機器人以外，汽車制造業(yè)中應用的機器人還有用于特殊加工的激光加工機器人用于部件形狀測量、裝配檢查和產(chǎn)品缺陷檢查的檢測機器人，抑制塵埃粒子大小及數(shù)量的水切割機器人和凈化機器人等。
2人工智能在汽車制造業(yè)中的進展分析
隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，機器人在先進汽車制造中的重要性也越來越凸顯。機器人的產(chǎn)品應用廣泛，覆蓋焊接、物料搬運、裝配、噴涂、精加工、拾料、包裝、貨盤堆垛、機械管理等領域。在汽車行業(yè)的應用主要分為以下五大部分。車身系統(tǒng)中，采用虛擬仿真等手段，主要針對車身覆蓋件不斷開發(fā)出新的標準化、模塊化解決方案，動力總成系統(tǒng)中，提供了涵蓋汽車傳動系統(tǒng)優(yōu)秀部件，發(fā)動機、變速箱和傳動軸的全套裝配測試系統(tǒng)。在沖壓自動化系統(tǒng)方面從卷材與堆垛到零件的碼垛，從提供控制系統(tǒng)到企業(yè)ERP，從設計到生產(chǎn)支持與效率優(yōu)化，擁有全面的工程能力，涂裝自動化系統(tǒng)方面，以高柔性高精度的噴涂機器人來幫助客戶提升涂裝質(zhì)量，減少生產(chǎn)廢料，而在焊接自動化系統(tǒng)中，機器人比較典型的應用是電阻點焊、電弧焊，其最新一代機器人配套提供一系列高度人性化的軟件工具。汽車工業(yè)的最大特點是產(chǎn)量大，生產(chǎn)節(jié)拍快，產(chǎn)品一致化程度高。消費者對汽車質(zhì)量要求越來越高，是促使機器人應用越來越普遍的一個重要原因。機器人本身只是集裝箱里的一個貨物，隨機器人的設備功能越來越精細，客戶的思維在這時候逐漸走向成熟，在采購時不再單單考慮某生產(chǎn)工位的瓶頸，而更多地考慮到長期戰(zhàn)略因素，如維護成本加入的高低，長期投資回報是否劃算，服務涵蓋地域是否廣泛，響應是否及時，全球技術支持能力有多強，中期后期不同階段解決問題的能力有多大等等。這時，產(chǎn)品本身的價格和意義相對弱化而長期的價值越發(fā)凸顯。
3結束語
人類智能主要包括三個方面——“感知能力”、“思維能力”和“行為能力”。而人工智能是指由人類利用人腦特有的智力表現(xiàn)制造出來的“機器”所表現(xiàn)出來的智能。人工智能主要包括“感知能力”、“思維能力”和“行為能力”。人工智能在汽車制造工業(yè)方面的應用體現(xiàn)在問題求解,邏輯推理,自然語言理解,自動程序設計,專家系統(tǒng)等方面,這些方面就體現(xiàn)了自動化的特征,表達了一個共同的主題,即提高機械人類意識能力,強化控制自動化,因此人工智能在汽車制造領域?qū)笥凶鳛椤?
作者：韓旭萍單位：陜西職業(yè)技術學院
21世紀是創(chuàng)新的時代，隨著經(jīng)濟全球化步伐的加快，英語課程在指導思想、教學目標、教學內(nèi)容、練習、實踐、操作方法和手段的選擇等方面都必須不斷推陳出新。我國為了全面實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的目標，對汽車技術應用型人才的需要更趨多樣化。而良好的外語溝通能力已成為汽車人才的需要具備能力。汽車英語課程設計是各類學校重點關注的課程，如何把知識和能力結合的更好，是體現(xiàn)其創(chuàng)造力和競爭力的重要表現(xiàn)。因此，本文把多元智能理論引入汽車英語課程設計，為探討其可行性及策略開辟新的視角，提供新的思路和方法。
一、多元智能理論
多元智能理論（MultipleIntelligencesTheory）由美國哈佛大學發(fā)展心理學家、教育學家霍華德?加德納教授于1983年在《智能的結構》一文中提出后，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了教育的“革命性”變革。我國于20世紀90年代引進多元智能理論，國內(nèi)有專家認為，多元智能理論無疑是我們長期以來一直在努力推崇的“素質(zhì)教育的最好全釋”；還有人指出：多元智能理論與建構主義理論一道，構成了我國新課程改革的強大理論支撐。多元智能理論指出人類內(nèi)涵的能力至少有八種：包括語文智能；音樂智能；邏輯—數(shù)學智能；空間智能；肢體—運作智能；人際智能；自省智能；自然觀察智能。加德納認為，相對于過去的一元智力理論，多元智能理論能夠更全面地描繪和評價人類的智力能力。加德納還指出，人類智能還包含有次級智能和多種次級構成要素。
二、基于多元智能理論的汽車英語課程設計
（一）汽車英語課程設計的基本條件
Posner（1994）認為，課程設計的基本條件包括：了解學生的需求、興趣、能力、知識水平等例如：學生需要什么、需要的原因、已有的能力、待補的能力、已有的基礎或條件，缺乏什么等等。熟悉課程情況例如，有能力識別和解釋該課程的基本概念和技能，全面和細致的有關知識，目前這個課程的開設情況等。擅長聽說讀寫譯五項必備能力，具有豐富教學經(jīng)驗，而不是簡單的拼湊、復制、模仿依據(jù)以上課程設計的基本條件，做好高職英語課程設計就要求教師進行問卷調(diào)查或訪談學生已經(jīng)完成的課程標準或已經(jīng)具備的語言知識，要求通過參考有關著作、論文、同類課程、教材等，與同行交流，收集積累案例或經(jīng)驗等等。
（二）汽車英語課程設計的標準
根據(jù)Furey提出的標準，高職英語課程設計必須把握下列標準：
1.是否有足夠的理論依據(jù)英語課程設計必須基于什么樣的科學理論基礎，是否遵照其本身的科學性和社會性？
2.是否適合學生目標在從事高職英語教學中，教師要因材施教。不但熟悉、掌握學生的自身學習情況、學習興趣，也注重培養(yǎng)學生的實際效果性。
3.是否具有成功實施的可能性和效果的可評性在從事高職英語教學中，教師要不斷自評課程設計的真實效果。
（三）汽車英語課程設計的內(nèi)容
汽車英語課程設計的內(nèi)容取決于授課的理念。針對英語語言，如果認為語言是符號系統(tǒng)，課程設計就由語音、詞匯、語法、句型構成，強調(diào)語言形式的正確性；如果視語言為交際工具，課程設計要考慮的是交際的人，交際發(fā)生的條件、交際的目的等。英語課程設計關注的不僅是語言形式的正確性，還有社交的適當性。在教學研究過程中，在多元智能理論的指導下，根據(jù)調(diào)研結果對課程教學內(nèi)容進行逐步更新，教材從最初的純英文閱讀形式的到單獨開發(fā)學生的專業(yè)英語閱讀能力，從聽、說、讀、寫等能力的平行拓展，汽車專業(yè)英語校本教材內(nèi)容新穎，圖文并茂，根據(jù)主題確定教學內(nèi)容、重點及難點，融專業(yè)英語聽、說、讀、寫訓練于一體，重點突出，實用性強，有利于開發(fā)學生的多元英語語言智能，改善課堂教學氛圍，提高教學效果。
三、多元智能理論下汽車英語課程設計需注意的問題
首先，汽車英語以提高口語交際能力為本位，突出應用性本課程在對汽車企業(yè)英語應用能力需求深入調(diào)研的基礎上，按確定工作任務模塊、同時突出語言技能的要求制訂教學大綱和授課計劃，明確了教學應達到的知識標準和技能標準。其次，課程體系整合突出全面性、邏輯性、典型性和實用性本課程以國際汽車行業(yè)最新的知識體系為基礎，以市場為導向，將傳統(tǒng)汽車英語課程的以訓練專業(yè)英語閱讀能力為主體的教學內(nèi)容，整合成為汽車構成的4大部分分別為發(fā)動機、底盤、車身、電氣設備以及發(fā)動機的兩大機構五大系統(tǒng)和底盤的傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等各個任務模塊以系統(tǒng)的知識主題構成課程內(nèi)容體系。最后，教學手段優(yōu)化，突出多元英語智能培養(yǎng)在教學實踐中，注重將互動教學、角色扮演、案例教學、多媒體聽力、課件加視頻等教學手段相結合，增加學生的學習興趣，提高其用英語分析和理解專業(yè)知識的能力和用英語進行專業(yè)領域的交際能力，并結合具體課程內(nèi)容指導學生進行延伸性思考，以增強學生的創(chuàng)新能力，全面促進學生多元智能的發(fā)展。
總結
多元智能理論可以說是治療教學中片面性的一劑特效藥，也是尋求最佳教學策略的一個突破口。它對于激發(fā)課堂活力、激活學生智能起著舉足輕重的作用，為廣大教師改革教學方法、創(chuàng)新教學途徑、提高教學質(zhì)量指明了方向。在汽車英語課程設計方面，還將繼續(xù)改進整體規(guī)劃，加強課程結構分析和學習領域設計，優(yōu)化教材內(nèi)容、形式和課程考核方式，豐富教學情境設計與課堂教學活動，將專業(yè)英語教學改革推向一個新的階段，全面提高學生多元英語智能培養(yǎng)的實效性。
作者：宋敏 單位：長春汽車工業(yè)高等專科學校公共教學部外語教培室
編者按：本文主要從電子技術在現(xiàn)代汽車中的應用；電子技術在現(xiàn)代汽車中的發(fā)展趨勢；結束語進行論述。其中，主要包括：隨著微電子技術的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動化程度越來越高、汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容、把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類、在發(fā)動機上的應用、現(xiàn)代汽車發(fā)動機的基本功能沒有根本變化、噴油泵在同一時間射出所有燃油、在底盤上的應用、自動變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成、通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動變速器電子控制系統(tǒng)、整車控制技術、集中綜合控制、目前汽車電子技術向集中綜合控制方向發(fā)展、網(wǎng)絡化、汽車上的電子電器裝置數(shù)量急劇增多等，具體請詳見。
[摘要]電子技術在現(xiàn)代汽車上應用越來越廣泛,電子技術的應用對于改進汽車性能、提高行駛安全、降低污染、節(jié)約能源有著非常重要的作用。文章就現(xiàn)代汽車電子技術的應用、發(fā)展趨勢及應用前景進行了綜述。
[關鍵詞]電子技術微處理器電子控制裝置汽車傳感器
隨著微電子技術的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動化程度越來越高。可以說,機械技術構成了現(xiàn)代車輛的筋骨,電子技術則構成了現(xiàn)代車輛的神經(jīng)中樞。汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標志,是用來開發(fā)新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。增加汽車電子設備的數(shù)量、促進汽車電子化是汽車制造商奪取未來汽車市場的重要的有效手段。
汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容:硬件包括微處理器及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數(shù)據(jù)采集、計算判斷、報警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控、自診斷系統(tǒng)等程序。
特別是微處理器的出現(xiàn)給汽車的電子自動化程度帶來了革命性的變化,車輛上微處理器的使用數(shù)量激增,電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例越來越大。例如,一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數(shù)量已經(jīng)達到50個左右,電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上,微處理機將更廣泛地應用于汽車安全、環(huán)保、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、速度控制和故障診斷中,目前電子技術的應用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。
一、電子技術在現(xiàn)代汽車中的應用
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機械系統(tǒng)進行配合使用,即所謂“機電結合”的汽車電子裝置;它們包括發(fā)動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉(zhuǎn)向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能并無直接關系。它們包括汽車信息系統(tǒng)(行車電腦)、導航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設備等。
1.在發(fā)動機上的應用
現(xiàn)代汽車發(fā)動機的基本功能沒有根本變化,但引入了大量的電子控制裝置,極大地改進了車輛的排放性能、燃油經(jīng)濟性和耐用性。發(fā)動機電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子燃油噴射和點火裝置是其重要組成部分,除此外,還有自適應控制裝置、智能控制裝置及自診斷操作裝置等。
現(xiàn)代汽車上,電子控制燃油噴射裝置,因其優(yōu)越的性能,已得到普及。這種新型燃油噴射裝置可以自動保證發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài);電子點火裝置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由計算機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構等部分構成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機各種參數(shù)進行運算、判斷,然后進行點火時刻調(diào)節(jié)。在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)約燃油和凈化空氣。
各公司相繼研制成功了多種新技術,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的計算機控制系統(tǒng)使用嵌入式微處理器技術實時監(jiān)測發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況,確保噴射燃油量恰到好處,使燃油噴射量剛好滿足要求,對清潔這些發(fā)動機大有幫助。
特別是電控直接噴射和共軌燃油系統(tǒng)兩項技術的突破,催生了具有優(yōu)良性能的新型柴油機的出現(xiàn)。這些新型柴油機電控、加速性良好、氣味不濃也不產(chǎn)生煙塵、行程大并且耐用。
在通常的柴油機中,噴油泵在同一時間射出所有燃油,其結果就是產(chǎn)生柴油機標志性的乓乓的敲擊聲。在直接噴射時,燃料射入之前先有一小部分先行射入,這樣當燃料射入時產(chǎn)生的敲擊聲會變得柔和。與此同時也可以降低燃燒溫度,減少NOx(氮氧化物)的排放量。
共軌燃油系統(tǒng)的作用則在于它可以更好地控制燃油數(shù)量和噴射定時。共軌系統(tǒng)有一個高壓泵,當噴油嘴開啟時,高壓使燃油產(chǎn)生很好的薄霧使得燃燒更加充分,同時還減少了尾氣排放。
現(xiàn)代汽車的各種性能(燃油經(jīng)濟性、排放、駕駛性能和功率等)越來越好,而使這一切成為現(xiàn)實的正是電子技術與計算機輔助設計的結合。
2.在底盤上的應用
底盤電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子控制自動變速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要組成部分。現(xiàn)在許多轎車的自動變速器是電子控制的,電子控制也就是微處理器控制。
自動變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成,微處理器根據(jù)傳感器輸入信號和開關信號,通過電磁閥控制換檔和變矩器鎖止這兩個工作過程,達到自動變檔的最佳控制精度。發(fā)動機曲軸與變矩器渦輪之間通過離合器接合的裝置也稱為變矩器鎖止,其作用是減輕變矩器渦輪與葉輪之間的打滑現(xiàn)象,改善燃油經(jīng)濟性。ECAT優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映車輛行駛負荷和道路條件等。
自動變速器的電子控制裝置是由信號輸入系統(tǒng)、計算系統(tǒng)和控制信號輸出系統(tǒng)這三部分組成。信號輸入系統(tǒng)有:變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發(fā)動機冷卻溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、潤滑油溫度傳感器、歧管壓力開關、制動開關等信號。這些信號反饋到ECU(在通用汽車上稱為PCM-動力傳動控制組件),在ECU進行計算然后輸出控制信號,通過換檔電磁閥、離合器電磁閥等控制換檔和鎖止動作。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據(jù)程序計算的結果發(fā)出控制信號接通變矩器的離合器電磁閥電源,驅(qū)使電磁閥啟動,使離合器接合;如果切斷離合器電磁閥電源則離合器分離。ECU是根據(jù)汽車行駛狀態(tài)來操縱電磁閥通電開關開啟或關閉的。當汽車速度比較慢或停止時,ECU不啟動電磁閥,當汽車速度達到一定值時,ECU就會啟動電磁閥使離合器接合。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據(jù)汽車車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及工作溫度、節(jié)氣門位置、歧管真空度、選檔位置等輸入信號參數(shù)選擇換檔。ECU根據(jù)即時變速桿的位置,對照參數(shù)計算選擇最佳的檔位位置,發(fā)出控制信號驅(qū)動換檔電磁閥,令變速器換檔。
通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動變速器電子控制系統(tǒng),根據(jù)與其連接的變速器和發(fā)動機的不同型號而不同,每個系統(tǒng)中的元件和系統(tǒng)的工作過程也隨著不同的變速器而有所變化,但其基本的工作方式及基本部件還是一樣的。
除此外,還有電子穩(wěn)定智能控制裝置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、電控懸架操作裝置等。ESP將多種功能整合在一起,并在此基礎上進行了擴展。與其他牽引力控制系統(tǒng)比較,電子穩(wěn)定控制程序不但控制汽車驅(qū)動輪,而且可控制從動輪。通過安裝在車輛上的輪速傳感器、側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,電子穩(wěn)定控制程序能對車輛的狀態(tài)進行實時監(jiān)控,當感應到輪胎與地面失去附著力,車輛存在側(cè)滑危險時,電子穩(wěn)定控制程序會快速而有選擇地對需要制動的車輪實施獨立操作或降低發(fā)動機輸出,以使車輛行駛方向盡可能保持與駕駛員的預期相一致,從而提升車輛在各種工況下的方向穩(wěn)定性及可控性。
目前電控懸架,汽車的懸架系統(tǒng)一般是彈簧剛度和減振器阻尼特性不能改變的被動懸架,它不能根據(jù)使用工況和路面輸入的變化進行控制和調(diào)整,故難以滿足平順性和操縱穩(wěn)定性的更高要求5近年來,隨著電控和隨動液壓技術的發(fā)展,彈簧剛度和減振器阻尼特性參數(shù)可調(diào)的電控主動和半主動懸架,在汽車上逐步得到應用和發(fā)展。
3.整車控制技術
整車控制技術包括車身電子控制、駕駛電子控制等系統(tǒng)。汽車車身電子控制技術所涉及的內(nèi)容很多,主要包括對汽車照明燈和轉(zhuǎn)向信號燈的電子控制、對電動座椅、電動門窗、電動門鎖、自動雨刮等的電子控制以及多媒體系統(tǒng)等。目的是保證視野性、方便性、舒適性、娛樂性、通信功能等。目前車身電控技術呈現(xiàn)如下的發(fā)展趨勢:進一步滿足用戶個性化的需求;先進的駕駛和乘坐信息系統(tǒng),如車輛遙控檢測、智能型防盜、乘座適應性控制、42V電子系統(tǒng)、環(huán)保設計系統(tǒng)等等。
傳統(tǒng)的機械和液力駕駛控制系統(tǒng)由于結構的原因(間隙、運動慣量等),從控制指令發(fā)出到指令執(zhí)行會有一定的延遲,這在極限情況下是不能允許的。電控駕駛控制系統(tǒng)是沒有機械和液力后備系統(tǒng)的,電控駕駛控制系統(tǒng)主要由三部分組成:控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)駕駛員的意圖和車輛行駛狀況,對執(zhí)行器給出執(zhí)行的設定值。執(zhí)行系統(tǒng)的功能是在控制系統(tǒng)的控制下,完成具體的執(zhí)行動作(轉(zhuǎn)向、制動等)。駕駛電子控制技術在現(xiàn)代汽車中,已大量使用,完全取代傳統(tǒng)的機械和液力駕駛控制系統(tǒng)是必然趨勢。
4.主被動安全系統(tǒng)
汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性是衡量汽車性能的重要指標。電子控制技術的引入為汽車的穩(wěn)定性和安全性提供了保障。
提高汽車的操縱穩(wěn)定性,過去一直局限于通過改進輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動系的性能來實現(xiàn)。隨著計算機、傳感器和執(zhí)行機構的迅速發(fā)展,研發(fā)了各種顯著改善操縱穩(wěn)定性和安全性的電子控制系統(tǒng)如防抱死制動系統(tǒng)(Anti-LockBrakingSystem,簡稱ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem,簡稱TCS,也稱ASR)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS)、車輛動力學控制系統(tǒng)(VehicleDynamicControl,簡稱VDC,也稱VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基礎上,增加轉(zhuǎn)向行駛時橫擺運動的角速度傳感器,通過ECU控制各個車輪的驅(qū)動力和制動力,確保汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,防止轉(zhuǎn)向時車輛被推離彎道或從彎道甩出。
輪胎壓力檢測系統(tǒng)(TirePressureM0nit0ringSystem,簡稱TPMS)是在每一個輪眙上安裝高靈敏度的傳感器,在行車狀態(tài)下實時監(jiān)視輪胎的各種數(shù)據(jù),通過無線方式發(fā)射到接收器,并在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù),任何原因(如鐵針扎入輪胎、氣門芯漏氣)等導致的輪胎漏氣、溫度升高,系統(tǒng)都會自動報警,從而確保行駛中的安全,延長輪胎的使用壽命。
為了保證行車安全,安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)是必不可少的。安全氣囊的合理觸發(fā)以及座椅安全帶的及時束緊,需要安全系統(tǒng)對行駛狀況的及時監(jiān)測和判斷。安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)將采用越來越多的先進電子傳感器、控制芯片以及電子控制裝置。
二、電子技術在現(xiàn)代汽車中的發(fā)展趨勢
隨著高性能傳感器、微處理器的研制成功以及網(wǎng)絡、總線技術的完善,汽車電子技術將向集中綜合控制和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
1.集中綜合控制
目前汽車電子技術向集中綜合控制方向發(fā)展。例如,將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng),集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉(zhuǎn)向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接。控制器通過復雜的控制運算,對各子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào),將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。汽車的機械結構還將發(fā)生重大的變化,汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動化發(fā)展,實現(xiàn)“線操控”。用導線代替原來的機械傳動機構,例如“導線制動”、“導線轉(zhuǎn)向”、“電子油門”等。
隨著汽車電子裝置越來越多,消耗的電能正在大幅度地增加。現(xiàn)有的12伏動力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要,汽車12伏供電系統(tǒng)需向42伏轉(zhuǎn)化。今后將采用集成起動機-發(fā)電機42伏供電系統(tǒng),發(fā)電機最大輸出功率將會由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發(fā)電效率將會達到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標準的實施,將會使汽車電器零部件的設計和結構發(fā)生重大的變革,機械式的繼電器、熔絲式保護電路將被淘汰。
2.網(wǎng)絡化
汽車上的電子電器裝置數(shù)量急劇增多,為了減少連接導線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡、總線技術十分重要。集中綜合控制要求有一個龐大而復雜的信息交換與控制系統(tǒng),車用計算機的容量要求更大,計算速度要求更高。采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡日益顯得必要。光導纖維可為此傳輸網(wǎng)絡提供傳輸介質(zhì),以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題。通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個網(wǎng)絡,通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其他控制裝置提供數(shù)據(jù)服務。由于使用了網(wǎng)絡化的設計,簡化了布線,減少了電氣節(jié)點的數(shù)量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數(shù)據(jù)總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。
三、結束語
汽車電子技術的應用將使汽車更加智能化和舒適。智能汽車裝備有多種傳感器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設施和周邊環(huán)境的信息,判斷乘員是否處于最佳狀態(tài),車輛和人是否會發(fā)生危險,并及時采取對應措施。今天,社會進入了信息網(wǎng)絡時代,汽車已不僅僅是一種代步工具,人們已可以在汽車上收聽廣播,打電話,上互聯(lián)網(wǎng),處理工作。隨著數(shù)字技術的進步,具有信息處理、通訊、導航、防盜、語言識別、圖像顯示和娛樂等功能的車載計算機多媒體系統(tǒng)的開發(fā),汽車也將步入多媒體時代。可以預見到的將來,汽車裝置自動導航和輔助駕駛系統(tǒng),駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會沿著最佳行車路線行駛到達目的地。人們可以通過語言識別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網(wǎng)預定飯桌、機票等。
[論文關鍵詞]汽車電子技術汽車智能管理系統(tǒng)智能化集成傳感器多通道傳輸技術
[論文摘要]汽車是當前重要的交通工具，汽車的發(fā)明和汽車相關技術的發(fā)展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員的流通。
隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術與電子技術相結合催生出汽車電子技術概念。電子技術在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的廣泛應用加快了電子汽車的發(fā)展趨勢，推動了汽車功能的多元化和便捷化。
一、汽車電子技術
現(xiàn)代電子技術與汽車工業(yè)的結合促成了電子汽車概念的誕生和實現(xiàn)，概括地來說當前的汽車電子技術主要包括：智能化集成傳感器：提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作坊大處理。同時，他還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響；嵌入式微處理機已廣泛地應用與安全、環(huán)保、發(fā)動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術：隨著汽車電子技術應用的增加，對有關控制軟件的需求也相應增加，并可能要求進一步計算機聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種語言，并開發(fā)出通用的高水平軟件，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡將大大地依賴于軟件；多通道傳輸技術，多通道傳輸技術的采用，對電子控制集成化的實現(xiàn)是十分必要和有效的。采用這種技術后，使各個數(shù)據(jù)線成為一個網(wǎng)絡，以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網(wǎng)絡：汽車電子設備發(fā)展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應用，車載電子設備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。為了進一步提高行使的經(jīng)濟性，溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統(tǒng)為基礎構造汽車車載電子網(wǎng)絡系統(tǒng)是很有必要的。集成化技術：汽車電子技術的一個發(fā)展趨向是功能集成化，從而實現(xiàn)更經(jīng)濟、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。光導纖維：汽車電子技術的進步，已使各系統(tǒng)控制走向集中，形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外，甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件，組成一個龐大而復雜的信息交換與控制系統(tǒng)等。
二、國內(nèi)汽車電子技術發(fā)展
電子技術在汽車工業(yè)中的應用加快了汽車技術的升級和突破，自20世紀80年代以來，汽車工業(yè)的長足發(fā)展，也是以電子技術（特別是計算機、集成電路技術）為動力而實現(xiàn)的。采用電子技術是解決汽車所面臨的諸多技術問題的最佳方案。因此一國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平及其在汽車工業(yè)領域的應用情況決定了其在未來軌跡汽車行業(yè)競爭中的地位和影響力。目前，國產(chǎn)汽車的電子技術應用多數(shù)還處于初級階段。只有少數(shù)廠家，主要集中在一些中外合資和國內(nèi)較為先進的汽車生產(chǎn)廠家，開始將電子控制裝置應用在汽車工業(yè)中。國內(nèi)現(xiàn)在采用的電子裝置主要包括發(fā)動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊，ABS等領域，而且多數(shù)為直接引進國外產(chǎn)品組裝，國內(nèi)科研院所目前有關汽車電子技術應用的研究也主要集中在發(fā)動機控制、電控懸架、ABS系統(tǒng)等幾個方面，在汽車的電子網(wǎng)絡化技術、GPRS導航及智能交通系統(tǒng)的研究等方面與國外還有一定差距。
三、現(xiàn)代電子技術促進汽車智能管理的發(fā)展
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民群眾對汽車工業(yè)要求的逐步提高，當前的電子技術在汽車工業(yè)領域里得到了很好較快較好的應用。汽車智能管理系統(tǒng)就是這一應用的重要體現(xiàn)。車輛智能管理儀（以下簡稱管理儀）硬件構成主要由CPU，數(shù)據(jù)存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數(shù)碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛(wèi)星的信號，經(jīng)過計算后可得出車輛所處的經(jīng)緯度、行駛速度、行駛方向等參數(shù)。管理儀還能夠采集與司機操作有關的數(shù)據(jù)，如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉(zhuǎn)向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關等參數(shù)。管理儀根據(jù)預先設定的時間間隔和特殊事件的觸發(fā)，將有關數(shù)據(jù)保存入IC（IntelligentCard）卡中。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進行檢查、管理，以確定車輛是否按照規(guī)定的要求運行。管理儀還能夠?qū)ψ罱?5次停車前，每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄，GPS數(shù)據(jù)的采集速度受GPS系統(tǒng)的限制，每秒鐘記錄1次，其他參數(shù)每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數(shù)碼照相機的控制接口，可以根據(jù)外部觸發(fā)信號，對車內(nèi)的情景拍照。
汽車工業(yè)是高科技工業(yè)，汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術、新工藝的運用。電子技術是21世紀推動經(jīng)濟發(fā)展和社會變革的重要技術之一，電子技術的發(fā)展及其在汽車工業(yè)領域的廣泛應用將有效提升汽車工業(yè)的發(fā)展水平。
現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的優(yōu)秀器件之一就是智能傳感器。
一、汽車電子操控和安全系統(tǒng)談起
近幾年來我國汽車工業(yè)增長迅速，發(fā)展勢頭很猛。因此評論界出現(xiàn)了一些專家的預測：汽車工業(yè)有可能超過IT產(chǎn)業(yè)，成為中國國民經(jīng)濟最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。其實，汽車工業(yè)的增長必將包含與汽車產(chǎn)業(yè)相關的IT產(chǎn)業(yè)的增長。例如，雖然目前在我國一汽的產(chǎn)品中電子產(chǎn)品和技術的價值含量只占10%—15%左右，但國外汽車中電子產(chǎn)品和技術的價值含量平均約為22%，中、高檔轎車中汽車電子已占30%以上，而且這個比例還在、不斷地快速增長，預期很快將達到50%。
電子信息技術已經(jīng)成為新一代汽車發(fā)展方向的主導因素，汽車（機動車）的動力性能、操控性能、安全性能和舒適性能等各個方面的改進和提高，都將依賴于機械系統(tǒng)及結構和電子產(chǎn)品、信息技術間的完美結合。汽車工程界專家指出：電子技術的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。這也是最近電子信息產(chǎn)業(yè)界對汽車電子空前關注的原因之一。但是，必須指出的是，除了一些車內(nèi)音響、視頻裝備，車用通信、導航系統(tǒng)，以及車載辦公系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)等車內(nèi)電子設備的本質(zhì)改變較少外，現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件（包括傳感器、執(zhí)行器、微電路等）到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的優(yōu)秀器件之一就是智能傳感器（智能執(zhí)行器、智能變送器）。
實際上，汽車電子已經(jīng)經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：從分立電子元器件搭建的電路監(jiān)測控制，經(jīng)過了電子元器件或組件加微處理器構筑的各自獨立的、專用的、半自動和自動的操控系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)進入了采用高速總線（目前至少有5種以上總線已開發(fā)使用），統(tǒng)一交換汽車運行中的各種電子裝備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)綜合、智能調(diào)控的新階段。新的汽車電子系統(tǒng)由各個電子控制單元（ECU）組成，可以獨立操控，同時又能協(xié)調(diào)到整體運行的最佳狀態(tài)。例如為使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)，就需要從吸入汽缸的空氣流量、進氣壓力的測定開始，再根據(jù)水溫、空氣溫度等工作環(huán)境參數(shù)計算出基本噴油量，同時還要通過節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度，確定發(fā)動機的工況，進而控制，調(diào)整最佳噴油量，最后還需要通過曲軸的角速度傳感器監(jiān)測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，最終計算出并發(fā)出最佳點火時機的指令。這個發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)和點火綜合控制系統(tǒng)還可以與廢氣排放的監(jiān)控系統(tǒng)和起動系統(tǒng)等組合，構筑成可使汽車發(fā)動機功率和扭矩最大化，而同時燃油消耗和廢氣排放最低化的智能系統(tǒng)。
還可以舉一個安全駕駛方面的例子，出于平穩(wěn)、安全駕駛的需要，僅只針對四個輪子的操控上，除了應用大量壓力傳感器并普遍安裝了剎車防抱死裝置（ABS）外，許多轎車，包括國產(chǎn)車，已增設了電子動力分配系統(tǒng)（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天氣駕駛時的穩(wěn)定性。現(xiàn)在，國內(nèi)外的一些汽車進一步加裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)（EBA），該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時，自動檢測駕駛者踩制動踏板時的速度和力度，并判斷緊急制動的力度是否足夠，如果需要，就會自動增大制動力。EBA的自控動作必須在極短時間（例如百萬分之一秒級）內(nèi)完成。這個系統(tǒng)能使200km/h高速行駛車輛的制動滑行距離縮短極其寶貴的20多米。針對車輪的還有分別監(jiān)測各個車輪相對于車速的轉(zhuǎn)速，進而為每個車輪平衡分配動力，保證在惡劣路面條件下各輪間具有良好的均衡抓地能力的“電子牽引力控制”（ETC）系統(tǒng)等。
從以上列舉的兩個例子可以清楚看到，汽車發(fā)展對汽車電子的一些基本要求：
1．電子操控系統(tǒng)的動作必須快速、正確、可靠。傳感器（+調(diào)理電路）+微處理器，然后再通過微處理器（+功率放大電路）+執(zhí)行器的技術途徑已經(jīng)不再能滿足現(xiàn)代汽車的要求，需要通過硬件集成、直接交換數(shù)據(jù)和簡化電路，并提高智能化程度來確保控制單元動作的正確性、可靠性和適時性。
2．現(xiàn)在幾乎所有的汽車的機械結構部件都已受電子裝置控制，但汽車車體內(nèi)的空間有限，構件系統(tǒng)的空間更是極其有限。理想的情況當然是，電子控制單元應與受控制部件緊密結合，形成一個整體。因此器件和電路的微型化、集成化是不可回避的道路。
3．電子控制單元必須具有足夠的智能化程度。以安全氣囊為例，它在關鍵時刻必須要能及時、正確地瞬時打開，但在極大多數(shù)時間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此安全氣囊的ECU必須具有自檢、自維護能力，不斷確認氣囊系統(tǒng)的可正常運作的可靠性，確保動作的“萬無一失”。
4．汽車的各種功能部件都有各自的運動、操控特性，并且，對電子產(chǎn)品而言，大多處于非常惡劣的運行環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時的高溫，靜止待命時的低溫，高濃度的油蒸汽和活性（毒性）氣體，以及高速運動和高強度的沖擊和振動等。因此，電子元器件和電路必須要有高穩(wěn)定、抗環(huán)境和自適應、自補償調(diào)整的能力。
5．與上述要求同樣重要，甚至有時是關鍵性的條件是，汽車電子控制單元用的電子元器件、模塊必須要能大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能將成本降低到可接受的程度。一些微傳感器和智能傳感器就是這方面的典范。例如智能加速度傳感器，它不僅能較好地滿足現(xiàn)代汽車的各項需要，而且因為可以在集成電路標準硅工藝線上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低（幾美元至十幾或幾十美元），所以在汽車工業(yè)中找到了自己最大的應用市場，反過來也有力地促進了汽車工業(yè)的電子信息化。
二、智能傳感器：微傳感器與集成電路融合的新一代電子器件
微傳感器、智能傳感器是近幾年才開始迅速發(fā)展起來的新興技術。在我國的報刊雜志上目前所使用的技術名稱還比較含混，仍然籠統(tǒng)地稱之為傳感器，或者含糊地歸納為汽車半導體器件，也有將智能傳感器（或智能執(zhí)行器、智能變送器）與微系統(tǒng)、MEMS等都歸入了MEMS（微機電系統(tǒng)）名稱下的。這里介紹當前一些歐美專著中常用的技術名詞的定義和技術內(nèi)涵。
首先必須說明的是，在絕大多數(shù)情況下，本文大小標題及全文中所說的傳感器其實是泛指了三大類器件：將非電學輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換成電磁學信號輸出的傳感器；將電學信號轉(zhuǎn)換成非電學參量輸出的執(zhí)行器；以及既能用作傳感器又能用作執(zhí)行器，其中較多的是將一種電磁學參量形式轉(zhuǎn)變成另一種電磁學參量形態(tài)輸出的變送器。就是說，關于微傳感器、智能傳感器的技術特性可以擴大類推到微執(zhí)行器、微變送器-傳感器（或執(zhí)行器、或變送器）的物理尺度中至少有一個物理尺寸等于或小于亞毫米量級的。微傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡單的物理縮小的產(chǎn)物，而是基于半導體工藝技術的新一代器件：應用新的工作機制和物化效應，采用與標準半導體工藝兼容的材料，用微細加工技術制備的。因此有時也稱為硅傳感器。可以用類似的定義和技術特征類推描述微執(zhí)行器和微變送器。
它由兩塊芯片組成，一是具有自檢測能力的加速度計單元（微加速度傳感器），另一塊則是微傳感器與微處理器（MCU）間的接口電路和MCU。這是一種較早期（1996年前后）的，但已相當實用的器件，可用于汽車的自動制動和懸掛系統(tǒng)中，并且因微加速度計具有自檢能力，還可用于安全氣囊。從此例中可以清楚看到，微傳感器的優(yōu)勢不僅是體積的縮小，更在于能方便地與集成電路組合和規(guī)模生產(chǎn)。應該指的是，采用這種兩片的解決方案可以縮短設計周期、降低開發(fā)前期小批量試產(chǎn)的成本。但對實際應用和市場來說，單芯片的解決方案顯然更可取，生產(chǎn)成本更低，應用價值更高。
智能傳感器（SmartSensor）、智能執(zhí)行器和智能變送器-微傳感器（或微執(zhí)行器，或微變送器）和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個芯片上的器件（例如上述的微加速度計的單芯片解決方案）。因此智能傳感器具有一定的仿生能力，如模糊邏輯運算、主動鑒別環(huán)境，自動調(diào)整和補償適應環(huán)境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規(guī)模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設計思想、材料選擇和生產(chǎn)工藝必須要盡可能地和集成電路的標準硅平面工藝一致。可以在正常工藝流程的投片前，或流程中，或工藝完成后增加一些特殊需要的工序，但也不應太多。
在一個封裝中，把一只微機械壓力傳感器與模擬用戶接口、8位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR）、微處理器（摩托羅拉69HC08）、存儲器和串行接口（SPI）等集成在一個芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細加工技術制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成CMOS電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術和市場都已成熟，已廣泛用于汽車（機動車）所需的各式各樣的壓力測量和控制單元中，諸如各種氣壓計、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、輪胎、液壓傳動裝置等。智能壓力傳感器的應用很廣，不局限于汽車工業(yè)。目前，生產(chǎn)智能壓力傳感器的廠商已不少，市售商品的品種也很多，已經(jīng)出現(xiàn)激烈的競爭。結果是智能壓力傳感器體積越來越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來越少，但功能和性能卻越來越強，而且生產(chǎn)成本降低很快（現(xiàn)在約為幾美元一只）。
順便需要說說的是，在一些中文資料中，尤其是一些產(chǎn)品宣傳性材料中，籠統(tǒng)地將SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都稱之為智能傳感器，但在歐美文獻中是有所差別的。西方專家和公眾通常認為，Smart（智能型）傳感器比Intelligent(知識型)的智慧層次和能力更高。當然，知識型的內(nèi)涵也在不斷進化，但那些只能簡單響應環(huán)境變化，作一些相應補償、調(diào)整工作狀態(tài)的，特別是不需要集成處理器的器件，其知識等級太低，一般不應歸入智能器件范疇。
相信大多數(shù)讀者能經(jīng)常接觸到的，最貼近生活的智能傳感器可能要算是用于攝像頭、數(shù)碼相機、攝像機、手機攝像中的CCD圖像傳感器了。這是一種非智能型傳感器莫屬的情況，因為CCD陣列中每個硅單元由光轉(zhuǎn)換成的電信號極弱，必須直接和及時移位寄存、并處理轉(zhuǎn)換成標準的圖像格式信號。還有更復雜一些的，在中、高檔長焦距（IOX）光學放大數(shù)碼相機和攝像機上裝備的電子和光學防抖系統(tǒng)，特別是高端產(chǎn)品中的真正光學防抖系統(tǒng)。它的優(yōu)秀是雙軸向或3軸向的微加速度計或微陀螺儀，通過它監(jiān)測機身的抖動，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進而驅(qū)動鏡頭中可變角度透鏡的移動，使光學系統(tǒng)的折射光路保持穩(wěn)定。
微系統(tǒng)（Microsystem）和MEMS（微機電系統(tǒng)）-由微傳感器、微電子學電路（信號處理、控制電路、通信接品等）和微執(zhí)行器構成一個三級級聯(lián)系統(tǒng)、集成在一個芯片上的器件稱之為微系統(tǒng)。如果其中擁有機械聯(lián)動或機械執(zhí)行機構等微機械部件的器械則稱之為MEMS。
MEMS芯片的左側(cè)給出的是制備MEMS芯片需要的基本工藝技術。它的右側(cè)則為主要應用領域列舉。很明顯，MEMS的最好解決方案也是選用與硅工藝兼容的材料及物理效應、設計理念和工藝流程，也即采用常規(guī)標準的CMOS工藝與二維、三維微細加工技術相結合的方法，其中也包括微機械結構件的制作。
微傳感器合乎邏輯的發(fā)展延伸是智能傳感器，智能傳感器自然延伸則是微系統(tǒng)和MEMS，MEMS的進一步發(fā)展則是能夠自主接收、分辨外界信號和指令，進而能獨立、正確動作的微機械（Micromachines）。現(xiàn)在，開發(fā)成功、并已有商業(yè)產(chǎn)品的MEMS品種已不少，涵蓋圖4所示的各大領域。其中包括全光光通信和全光計算機的關鍵部件之一的二維、三維MEMS光開關。
通過控制芯片上的微反射鏡陣列，實現(xiàn)光輸入/輸出的交叉互聯(lián)。這是目前全光交換技術的成熟的最佳方案。市場上可買到的MEMS光開關已達1296路，開關轉(zhuǎn)換時間約為20ms。
微機械（也稱為納米機械）則尚處于開發(fā)試驗階段，但已有許多很重要的實驗室產(chǎn)品涌現(xiàn)，如著名的納米電機、微昆蟲、微直升機和潛水艇等。技術產(chǎn)業(yè)界普遍認為，它們的開發(fā)成功和投入實際應用將對工業(yè)技術和生活質(zhì)量產(chǎn)生深遠的影響。
1.GSM的軟件編程
發(fā)送短信常用Text和PDU(Protocol-DataUnit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單，但是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。系統(tǒng)中主要使用Text模式和PDU模式。1)Text模式主要用來傳送GPS信息。2)PDU模式主要用來發(fā)送汽車的狀態(tài)和控制信息。由于PDU模式的純英文短消息解碼不方便，因此收發(fā)純英文字符和數(shù)字字符時，采用Text模式。GSM的控制指令都是通過AT指令達到的，如表1列出幾個常用的AT指令。
2.GSM模塊的控制及短消息處理
上位機軟件要處理的任務是將初次的定位信息、目標手機號碼、要發(fā)送的短信內(nèi)容發(fā)送給單片機，讓單片機將這些信息存儲起來，軟件上面能顯示初次的地理信息。單片機軟件要實現(xiàn)與PC、GPS、TC35的通信，與PC之間的通信只有一次，就是最開始設置目標手機號碼、短信內(nèi)容、傳輸基座標。單片機可以通過AT指令來控制GSM模塊TC35i，發(fā)送短信常用TEXT和PDU模式，使用TEXT模式收發(fā)短信代碼簡單，實現(xiàn)起來十分容易，但缺點是不支持中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。根據(jù)GSM的定義，短信息的發(fā)送和接收模式共有3種：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。兩種模式的選擇由AT+CMGF來決定，當AT+CMGF=0時為PDU模式，當AT+CMGF=1時為TEXT模式，當需要發(fā)送的短信中含有漢字時，首先應把發(fā)送模式設置為PDU模式，再把漢字轉(zhuǎn)換為16位的Unicode代碼然后進行發(fā)送，而對于數(shù)字則在其ASCII碼之前補8位二進制0，湊足16位后發(fā)送。當手機收到短信時，通過程序判斷收到的短信是否有漢字，再決定用何種模式來讀取短信。單片機主要通過GSM模塊傳輸兩類信息：一類是接收用戶的設置及請求命令，并在處理后給予回復；另一類是當單片機判斷出在被保護對象離開了安全區(qū)域而發(fā)送給用戶的提醒及位置信息。用戶設置及請求信息的格式如下所示。單片機主程序流程圖如圖2所示。當用戶收到定位短信時，即可確定被保護對象的位置。用戶可以通過智能手機或計算機通過谷歌地圖查詢經(jīng)緯度數(shù)據(jù)對應的地理位置。
3.系統(tǒng)程序流程
防盜系統(tǒng)控制軟件主要完成GPS定位信息、收發(fā)短信、對汽車上傳感器信息進行采集以及主要部件的控制功能。在完成初始化時鐘、端口、串口和開中斷以后，系統(tǒng)進入低功耗狀態(tài)，以節(jié)省能源。當有外部的傳感器被觸發(fā)，則結束低功耗狀態(tài)，進入報警狀態(tài)，同時發(fā)送報警短信給車主；當接收到車主獲取GPS短信時，則采集GPS信息，發(fā)送給用戶，控制部件則根據(jù)用戶的指令完成斷油、鎖門等動作。整體程序流程圖如圖3所示。
4.測試結果及分析
經(jīng)測試，本系統(tǒng)可實現(xiàn)10m精度以內(nèi)的定位，并能根據(jù)用戶的設置向用戶提供定位服務。系統(tǒng)操作方便，保護汽車的安全，有較好的實用價值。汽車定位的精度以及系統(tǒng)的反應時間是影響系統(tǒng)性能的主要因素，針對這2個指標，測試結果如下表所示。從表2所示中可以看出，在沒有高大建筑物影響的情況下，定位精度很高，并且海拔越高，定位精度越準確。在建筑物下方，GPS接收不到信號，但是可以利用GSM的基站定位彌補這一不足，盡管定位的精度不高，但是足以使車主找回丟失汽車。報警時間指傳感器采集到報警信號到用戶接收到報警短信的時間間隔，獲取GPS時間指發(fā)送獲取GPS短信到獲取到GPS短信的時間間隔，控制時間指發(fā)送控制短信到汽車執(zhí)行控制指令的時間。當然，在重大節(jié)日這些時間會適當增加。各項指令的成功率在99%以上。表2中所示測試結果表明，系統(tǒng)定位精度高，無死角，反應迅速，同時功耗低，啟動快，性能可靠。與同類系統(tǒng)相比，特色明顯，整體性能優(yōu)越。
5.結束語
GSM和GPS的快速發(fā)展和日趨成熟，為本監(jiān)控報警系統(tǒng)的開發(fā)提供了有力的技術支持。該系統(tǒng)體積為90mm×60mm×20mm，價格便宜，使用方便。測試結果表明，監(jiān)控距離為100m時，在GSM信號正常的情況下，響應時間不足1min，誤報率<1%，能夠?qū)崿F(xiàn)物品安全的實時監(jiān)控，人們將不再擔心外出時重要物品遺失，具有很好的市場前景。該文的主要創(chuàng)新體現(xiàn)于利用GSM手機模塊的移動通信技術，與當今流行的GPS全球定位技術相結合，配合傳統(tǒng)的單片機控制技術，完成了汽車防盜定位系統(tǒng)的設計，在實驗室階段的測試中獲得了較理想的效果。進一步改進后，能與手機定位系統(tǒng)軟件相結合，簡潔直觀，方便用戶使用，適合批量生產(chǎn)和推廣應用。系統(tǒng)的最大優(yōu)點是利用了公用的移動通信網(wǎng)資源，能夠快速建網(wǎng)，通信可靠，投資少，應用前景良好；其次，定位準確，采用免費的GPS技術進行定位，可以滿足廣大汽車用戶的需求，是一種值得推廣的車輛防盜系統(tǒng)。
作者：郭蕭 祝玲 單位：北方民族大學
1汽車避障原理
汽車避障研究的目的是使得汽車能夠在未知環(huán)境中通過不斷學習前述環(huán)境中感知的知識，不斷增加自我學習的能力，增加學習方法的經(jīng)驗改善而具備高度自主避障的能力。常用的汽車避障方法主要有模糊邏輯算法、環(huán)境地圖法和神經(jīng)網(wǎng)絡法和機器學習法。1)模糊邏輯法:模糊邏輯算法采用模糊邏輯控制的思想來實現(xiàn)汽車的自主避障控制，采用外界傳感器采集一定量的外界數(shù)據(jù)，在采集數(shù)據(jù)分析的基礎上，通過多個關鍵特征的提取，輸入到模糊邏輯控制單元，模糊邏輯控制單元綜合考慮多個輸入因素的特征分布，給出當前的避障方法，控制汽車避障運動。2)環(huán)境地圖法:環(huán)境地圖法事先將地圖信息植入到汽車存儲系統(tǒng)中，在汽車避障行駛的過程中，不斷采集外界信息，并且與地圖信息進行實時的比對分析，通過分析結果控制汽車安全避障，但此種方法對于新的環(huán)境不具有適應性，并且對地圖匹配和識別的要求很高，且避障的精度嚴重受限于圖像匹配的精度。3)神經(jīng)網(wǎng)絡法:神經(jīng)網(wǎng)絡法與模糊邏輯法的控制思想基本相同，采用神經(jīng)網(wǎng)絡融合系統(tǒng)的大量信息，然后綜合給出神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出避障控制方法，實現(xiàn)避障。但是神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)存在一定的不穩(wěn)定性，有時甚至出現(xiàn)發(fā)散的現(xiàn)象，作為安全要求性很高的汽車避障系統(tǒng)，是不允許這種不安全因素發(fā)生的。4)機器學習法:機器學習法是一種復雜環(huán)境中的知識獲取新途徑。機器學習法與已有的監(jiān)督學習法和無監(jiān)督學習法不同，通過增強學習可以利用與環(huán)境的交互而獲得的評價性反饋信號來實現(xiàn)避障算法優(yōu)化的性能，在避障中，是一種試錯學習的方式。但算法存在一定局限性，主要是因為算法復雜度過高，無法實時應用。綜上而言，當前的汽車避障方法的弊端主要體現(xiàn)在算法模型的完整性不夠好，不能完整的構建系統(tǒng)的避障模型，所以分析效果較差;另一方面，算法的穩(wěn)定性差，甚至不收斂，復雜度高，可行性差，這些因素嚴重限制了避障方法的應用。
2復雜障點分布模型
復雜障點分布模型是一種對復雜障點的狀態(tài)和量度進行標定的模型建設方法，以純數(shù)學的方式建立模型，用于微分方程求解。復雜障點模型可以解釋為障點信號在分析平面內(nèi)繞原點旋轉(zhuǎn)任意角度后構成的復雜障點模型域上的表示。其定義式如下。從上述定義可以發(fā)現(xiàn)，復雜障點模型的輸入可以看作是將輸入分解在復雜障點模型域的一組完備正交基上，通過改變旋轉(zhuǎn)角度α便可以得到不同的基，使復雜障點模型的信號在某個基上達到最佳的能量聚集特性，從而對復雜障點模型的檢測信號具有很好的作用。工程應用中需要計算復雜障點模型的分數(shù)階，目前已有不同的復雜障點模型快速算法，使得復雜障點模型可用于工程實踐中。本文采用直接將連續(xù)復雜障點模型離散化的方法來獲得離散復雜障點模型的核矩陣。此種方法在改變分數(shù)階冪p時不需要重新計算整個過程，只需計算一個對角矩陣即可，較大的提高了實時計算的效率。而且與復雜障點模型有非常相近的輸出結果。復雜障點模型變換時，分數(shù)階復雜障點模型變換的性質(zhì)則說明了信號改變引起其在分數(shù)階復雜障點模型變換域的變換關系。設x(t)是一個復雜障點模型的抽象信號，Xp(u)表示x(t)在階數(shù)為p值的分數(shù)階復雜障點模型變換，定義up軸為p階分數(shù)階復雜障點模型域。up和up+1是正交的，而up+1和up－1是共線的且彼此反向。另up和up''''是任意兩個非正交的分數(shù)階復雜障點模型變換域，復雜障點模型相關信號在它們之間表示為。
3基于復雜障點凝聚的汽車智能避障方法
汽車智能避障方法的復雜障點凝聚技術是指通過對多個汽車智能避障信號進行提取，形成障點分析的原始數(shù)據(jù)，然后同時對多個障點信息進行深度分析，提取出信號的有用信息和特征，最后融合輸出障點信息。一個汽車智能避障數(shù)據(jù)的障點信號形式為定義:。復雜障點分析的小波峰脊軌跡表明，對于復雜障點分析的障點信號，理論推導結果正確，對于復雜障點分析的信號，在靠近1的尺度附近，其小波峰脊具有與障點特性類似的直線軌跡特性，事實上，如果將障點信號的瞬分析率進行級數(shù)展開，可以得到:通過上面基于復雜障點凝聚的汽車智能避障算法，可以很好的實現(xiàn)障點凝聚分析，從而大大改進避障的效果。避障中，通過最近障點與其余所有障點數(shù)據(jù)的有效凝聚，可以很好的實現(xiàn)信息融合，從而最終給出最佳的避障方案。
4仿真與結果分析
為了測試基于復雜障點凝聚的汽車智能避障方法對于復雜障點環(huán)境下的避障性能，采用一組低復雜的多障點進行實際的測試實驗，原始障點分布如圖2所示。從圖2可以看出，原始障點散布在仿真平面的各個部分，雜亂無章，無法看出有效的避障路徑來實現(xiàn)避障，所以，面對上述實驗環(huán)境，如果采用傳統(tǒng)的避障方法，則系統(tǒng)計算避障路徑的難度會非常大，因為系統(tǒng)障點數(shù)目的增多。
作者：王崇單位：齊齊哈爾大學計算機與控制工程學院
1.智能教學在技校汽車維修專業(yè)教學中的實施目標
通過智能教學的實施，在技校汽車維修專業(yè)教學中的主要實施目標分為知識、技能、能力等目標。目標的實施對汽車維修專業(yè)教學有著重大的作用，制定合理的教學目標可以更好的提高學生汽車維修專業(yè)知識的學習和掌握能力。知識目標，主要針對汽車維修的各個部件、系統(tǒng)、結構等理論知識進行教學；技能目標，主要是掌握汽車電氣的各個系統(tǒng)、汽車設備的組裝和拆卸、各個部件信息等，通過對各個技能的理解，在汽車維修中也便于理解和處理；能力目標，對能力的目標來說主要是以培養(yǎng)為主，通過不斷培養(yǎng)學生的各個能力作為提升學生維修的主要能力，例如，汽車電氣的各個設備掌握的能力、對電氣各個系統(tǒng)的掌握能力等。通過智能教學在技校汽車維修專業(yè)教學中的應用，可以對學生進行針對性的教學，主要以實踐教學為主，突出教學的實用性，另外，可以加強對學生電路、電氣故障的分析、診斷和排除的能力，使得學生能更有效的掌握解決汽車故障的技能，而且智能教學可以充分體現(xiàn)出“舉一反三”的教學，發(fā)揮學生主動分析和動手的能力，充分提高技校汽車維修專業(yè)的教學效果。
2.智能教學在技校汽車維修專業(yè)教學中應用的過程
汽車維修是一項非常繁瑣的工作，當然，如果采用傳統(tǒng)的教學模式教學比較簡單，只需照本宣科的方式將教材上的理論知識傳輸給學生既可，然而，這種過分依賴理論性教學的方式卻不利于學生學習效率的提高，而采用智能教學的方式則會凸顯出汽車維修工作的實用性和實踐性。尤其是在應用到技校汽車維修專業(yè)教學的過程中，顯得教學過程非常詳細，如，汽車維修基礎知識介紹、現(xiàn)場教學、實訓等，而且涉及到的教學工具也非常多，如，汽車維修中應用的各個部件、汽車設備、蓄電池、萬能表、發(fā)動機臺架、整車等，但教學效果還是很好的，相比于傳統(tǒng)簡單的教學方式，智能教學更有提高學生汽車維修專業(yè)技能的優(yōu)勢。具體教學過程如下：
2.1對學生做好汽車維修基礎知識的了解教師主要通過有效的方式來引導學生通過觀察汽車維修間的工作、在平時多翻閱一些汽車維修資料或觀看一些汽車維修視頻等方式，以此來提高學生對汽車維修的了解，掌握汽車維修的定義以及基本知識，而學生在教師的引導下，通過以上幾種方式來收集汽車維修的相關資料，可以利用直觀的方式來加深自己對汽車部件、結構以及設備的理解，如，通過一些圖片、實物、文字等方式，通過智能教學的第一個過程，學生在教師的正確引導下，可以提高自主動手、動腦的能力，通過這種方式來提高學生學習汽車維修專業(yè)技能的興趣，正所謂“興趣是學習最好的老師”，有了學習興趣才能增加學生的學習效率。
2.2對學生掌握的汽車維修專業(yè)水平進行分組教學這個過程主要是對學生學習的專業(yè)水平進行調(diào)查和分析，再根據(jù)學生的學習情況將其分為諾干個小組，通過分組實踐實訓來指導學生掌握汽車維修的基本技能，而學生在這個過程中所能掌握的汽車技能主要有：零件、設備、部件的拆卸；各個零部件以及結構的功能；掌握各個結構的組成，以及組成汽車各個零部件的形狀；對汽車各個零部件的安裝位置進行了解和掌握；掌握汽車的各個零部件、結構的工作原理等。通過智能教學的第二過程，可以有效培養(yǎng)學生對汽車維修知識的歸納、總結的能力，并鍛煉學生的語言表達能力，在此過程中讓學生收獲成果，獲得成功的喜悅來提高學生學習的興趣，并培養(yǎng)學生之間的合作意識，對技校汽車維修專業(yè)教學有著重大的作用。
2.3組織學生討論，增加學生的總結能力在這個過程中主要是針對上一個實訓過程進行總結，教師可以組織學生之間進行有效的討論，通過討論的過程來發(fā)現(xiàn)汽車維修實訓中的問題，并作出相應的總結，而在此過程中，每組學生都有機會發(fā)表自己的見解，通過學生的共同討論來進行總結，在這個過程中可以讓學生學會如何分析問題、表達問題、解決問題，為學生在今后汽車維修專業(yè)學習提供有力的保障。
2.4對汽車維修實訓的提問在實訓總結的過程中，充分鍛煉了學生的閱讀能力、自學能力、歸納能力等，而在這個過程中教師需要發(fā)揮引導作用。教師可以通過觀察學生汽車維修的實訓狀況對學生展開關鍵知識的提問，如，汽車大致分為幾個系統(tǒng)？每個系統(tǒng)都有著什么樣的作用？每個系統(tǒng)的工作原理以及組成部件等。而學生在實訓中是按照自己的思維能力去學習、去操作、去理解，可能會存在一些偏差或?qū)ζ嚲S修知識理解不全面等問題，教師對學生進行提問，通過回答教師提出的問題來發(fā)現(xiàn)自己掌握知識的不足之處以及偏差之處，有效提高了學生學習汽車維修專業(yè)技術的效率。
2.5總結再實訓通過教師提出的問題，學生明確知道自己學習中哪里出現(xiàn)誤區(qū)、哪里掌握不全，通過翻閱一些資料、同學之間的探討、觀看一些視頻等方式來完善自身理論性知識，然后教師再對學生組織實訓，通過再次實訓來鞏固所掌握的知識，在這個過程中與上一個實訓過程不同之處是在于知識的掌握面以及實訓的目的性，上一個實訓過程是學生自主的發(fā)揮，通過自己的理解來進行實訓操作，而這個實訓過程是在原有的基礎上再次完善操作的過程，對學生汽車維修整體操作性都有著一定的意義。
2.6布置汽車維修專業(yè)技能課后作業(yè)教師通過在課堂上對學生進行智能教學以后，充分提高了學生對汽車維修技能的掌握，為了提高學生汽車維修技能，要將智能教學發(fā)展到課后作業(yè)，通過留取課后作業(yè)的形式，讓學生在課下自主的去翻閱資料、自主去學習，促進學生學習的進步，激發(fā)學生的求知欲，智能教學主要體現(xiàn)在實踐的教學形式，而學生可以在課下的時間去走訪一些車間、企業(yè)等方式來提高自身的專業(yè)水平。
3.結束語
本文主要針對于智能教學在技校汽車維修專業(yè)教學中的應用進行了具體的分析和探討，通過本文的研究，我們了解到，在技校汽車維修專業(yè)的教學中，教師通過利用智能化的教學手段，有助于提高課堂教學的效果，提高學生的專業(yè)能力，促進學生的長遠發(fā)展。
作者：陳納新單位：桂林市第二技工學校
摘要：由于如今在人們的生活當中，汽車是一個特別重要的工具，發(fā)明汽車與逐步發(fā)展相關汽車技術則將人們出行方式呈現(xiàn)跨越式改變，使得人員與商品的流通加快，而汽車的智能化水平也越來越高，本文正是在這一背景下，研究汽車智能管理系統(tǒng)當中應用現(xiàn)代電子技術的情況，以便能夠為相關課題研究提供借鑒。
關鍵詞：汽車智能管理系統(tǒng)；現(xiàn)代電子技術；車輛智能管理儀；電子汽車
1汽車電子技術分析
通過有效結合汽車工業(yè)和現(xiàn)代電子技術，這就為誕生與實現(xiàn)電子汽車概念起到有效的促進作用，將如今的汽車電子技術簡單予以概括，其主要為以下幾點：一是智能化集成傳感器，可以提供實施處理與模擬的信號。另外在這一過程當中，還能夠自動的實施校正時漂、溫漂和非線性，所存在的抵抗外部電磁干擾能力顯得十分強，確保不會影響傳感器信號質(zhì)量。控制速度、發(fā)動機、安全、診斷故障、傳動系、環(huán)保等領域已經(jīng)廣泛應用嵌入式微處理機。二是軟件技術，由于當前逐步增加應用汽車電子技術，這也就相應的會增加有關控制軟件需求，另外也會存在可能做好進一步聯(lián)網(wǎng)要求。針對這樣的情況，這就必須通過多種使用，另外開發(fā)出來具備一定通用效果的高水平軟件，以便可以將多種硬件要求滿足。轎車當中多通道傳輸網(wǎng)絡勢必會對軟件極大的依賴。通過多通道傳輸技術的使用，這也就會存在特別的有效與必要來實現(xiàn)電子控制集成化。借助于多通道傳輸技術，這也就可以將各個數(shù)據(jù)線連接成一個網(wǎng)絡，將汽車中心計算機信息予以分享。三是汽車車載電子網(wǎng)絡，通過比較多微處理機的應用來講汽車性能改善，這是當前一個汽車電子設備發(fā)展的十分重要的趨勢。由于在汽車上更多的應用電控期間，這也就導致車載電子設計相互之間的數(shù)據(jù)顯得特別重要。要想將汽車所具備的性能要求進一步提升，這就應該處于不同控制單元相互之間交換車速、溫度等信息。那么十分有必要選取分布式控制系統(tǒng)當成基礎做好汽車車載電子網(wǎng)絡系統(tǒng)構造。四是集成化技術，功能集成化這是一個汽車電子技術的發(fā)展趨勢，以便能夠做到更為有效、能夠診斷、經(jīng)濟的數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)。五是光導纖維，由于隨著汽車電子技術的發(fā)展，這也就導致各個系統(tǒng)控制更為集中，從而可以做到整車控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)當中，除了中心電腦之外，甚至還存在著二十三個微處理器與數(shù)目繁多的執(zhí)行部件與傳感器，這些就構成一個復雜并且龐大的信息控制和交換系統(tǒng)等。
2當前我國汽車電子技術發(fā)展分析
隨著在汽車工業(yè)當中應用電子技術，這也會對汽車技術的升級與突破起到加快作用，汽車工業(yè)在二十世紀八十年代之后呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢，而實現(xiàn)這一態(tài)勢則是將電子技術尤其是集成電路技術、計算機技術當成動力。根據(jù)在汽車當中所存在的各種類型的技術問題，為了將其解決，采取的最佳方案則是借助電子技術。針對這樣的情況，一個國家具備的電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與汽車工業(yè)領域范圍內(nèi)應用電子產(chǎn)業(yè)的基本情況，往往可以決定這一國家在未來國際汽車行業(yè)競爭當中所擁有的影響力與地位。從當前的情況來看，我國的國產(chǎn)汽車絕大多數(shù)應用電子技術還只是停留在初級階段。僅僅只是存在寥寥數(shù)家汽車廠家，其主要是集中在部分國內(nèi)顯得比較先進與中外合資的汽車生產(chǎn)廠家，逐步相繼實施在汽車工業(yè)領域應用電子控制裝置。我國的國內(nèi)如今實施的電子裝置主要包含的是汽車安全性方面的安全氣囊、發(fā)動機的燃油噴射、防抱死制動系統(tǒng)、電子點火控制等領域，另外絕大多數(shù)則是直接引進國外的相關產(chǎn)品進行組裝，我國國內(nèi)的相關科研院所如今研究相關汽車電子技術應用其主要精力則是放在防抱死制動系統(tǒng)、電控懸架、發(fā)動機控制等這幾個領域范圍之內(nèi)，通過與國外進行比較，依然還是存在著不小的差距在研究汽車的智能交通系統(tǒng)、GPRS導航、電子網(wǎng)絡化技術等領域。
3現(xiàn)代技術為發(fā)展汽車智能起到有效的促進作用
由于如今經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，相應也會使得人民群眾逐步提升針對汽車的相關要求，如今在汽車工業(yè)領域范圍內(nèi)得到比較好、比較快的應用電子技術。針對這一應用的一個十分重要的體現(xiàn)則是汽車的智能管理系統(tǒng)。電源部分、指示燈、輸出電路、GPS接收電路、數(shù)據(jù)存儲器擴展電路、蜂鳴器、數(shù)碼相機控制電路、光電隔離的輸入、IC卡接口電路、CPU等這些部件組成車輛智能管理儀（以下簡稱管理儀）硬件。采用GPS接收機接收衛(wèi)星的信號，經(jīng)過計算后可得出車輛所處的經(jīng)緯度、行駛速度、行駛方向等參數(shù)。管理儀還能夠采集與司機操作有關的數(shù)據(jù)，如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉(zhuǎn)向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關等參數(shù)。管理儀根據(jù)預先設定的時間間隔和特殊事件的觸發(fā)，將有關數(shù)據(jù)保存入I（CIntelligentCard）卡中。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，車輛管理部門就可以對車輛的運行狀況進行檢查、管理，以確定車輛是否按照規(guī)定的要求運行。管理儀還能夠?qū)ψ罱?5次停車前，每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄，GPS數(shù)據(jù)的采集速度受GPS系統(tǒng)的限制，每秒鐘記錄1次，其他參數(shù)每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數(shù)碼照相機的控制接口，可以根據(jù)外部觸發(fā)信號，對車內(nèi)的情景拍照。
4結束語
總而言之，根據(jù)我們隊汽車工業(yè)所進行的分析就能夠發(fā)現(xiàn)，汽車工業(yè)從本質(zhì)上來說這是屬于一種高科技的工業(yè)，不管是在哪一步過程當中提升汽車的性能水平，這往往都是相應的進行運用新的技術與新的工藝。電子技術這是在二十一世紀推動整個經(jīng)濟發(fā)展與變革的一項特別重要的技術，隨著電子技術的迅猛發(fā)展，并且在汽車工業(yè)領域范圍內(nèi)廣泛應用電子技術，勢必會將汽車工業(yè)的發(fā)展水平有效的提升。
作者:冉建光 單位:貴州航天南海科技有限責任公司
一、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的重要組成部件
電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的組成：節(jié)氣門體位置傳感器（TP），油門踏板行程位置傳感器（APP），節(jié)氣門作動器，節(jié)氣門控制模塊，發(fā)動機控制電腦板ECU。節(jié)氣門體位置傳感器（TP）：一般情況下，節(jié)氣門體內(nèi)裝有兩對電位計，節(jié)氣門體內(nèi)的兩對電刷根據(jù)節(jié)氣門的移動量來接觸可變電阻器，觸點上的變化的電壓信號被發(fā)送到ECU。也就是說節(jié)氣門體總成設有2個節(jié)氣門位置傳感器。一個傳感器用于向ECU發(fā)送信號，使ECU確定實際的節(jié)氣門開度，而另一個則用于檢測控制傳感器的異常，以確保傳感器的可靠性。通過節(jié)氣門的開啟和關閉，可以對發(fā)動機進氣量進行控制。油門踏板行程位置傳感器（APP）：當油門踏板被駕駛員踩下時，電阻發(fā)生改變，從而導致信號電壓發(fā)生變化，用于監(jiān)控加速踏板的開度。此傳感器將改變的電壓值發(fā)送到ECU，一個電位計用于向ECU發(fā)送駕駛員所操縱的加速踏板行程，而另外一個則用于監(jiān)視傳感器值是否正常，以確保傳感器的可靠性。兩個傳感器具有不同的可變電阻范圍，傳感器支架上還設置有限位器，其設置有限位器，其設計意圖是如果連桿轉(zhuǎn)動超過一定量時，則油門踏板拉線連桿將撞擊到限位器上。節(jié)氣門控制模塊與作動器：節(jié)氣門控制模塊是受到ECU控制，然后節(jié)氣門控制模塊控制作動器。在節(jié)氣門控制單元不向電機提供電源時，節(jié)氣門在節(jié)氣門體內(nèi)的缺省彈簧力的作用下，從其全閉位置稍微開啟一點；當向電機供電時，電機將通過中間齒輪，實現(xiàn)節(jié)氣門的開啟和關閉；開啟和關閉節(jié)氣門的力矩采用負荷控制；當斷定駕駛員要求快速加速時，施加到電機的電流量將增大，從而加大轉(zhuǎn)動力矩，以迅速作出反應；當力矩水平達到能夠滿足目標節(jié)氣門開度的水平時，負荷率即受到控制，以保持節(jié)氣門的位置；在關閉方向上，當使負荷系數(shù)小于被保持的恒定值時，節(jié)氣門即在節(jié)氣門回位彈簧力的作用下回位；當需要快速減速時，如駕駛員突然松開加速踏板時，電機的極性將被反轉(zhuǎn)，以完全關閉節(jié)氣門。發(fā)動機控制單元（ECU)：接收踏板位置傳感器信號，根據(jù)輸入電壓信號計算得知所需動力。并根據(jù)其他如急加速，空調(diào)，自動變速器起步的扭矩信號，計算出實際的節(jié)氣門開度。同時還監(jiān)控節(jié)氣門系統(tǒng)。
二、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的控制策略
發(fā)動機實際扭矩是通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速、點火提前角和發(fā)動機負荷信號等求得。ECU將實際扭矩與理論扭矩進行對比，電子節(jié)氣門系統(tǒng)（ETCS）的節(jié)氣門開啟角度并不完全由油門踏板位置決定，而是ECU根據(jù)當前行駛狀況下整車對發(fā)動機的全部扭矩需求，計算出節(jié)氣門的最佳開度，從而控制節(jié)氣門控制模塊驅(qū)動節(jié)氣門電機使節(jié)氣門到達相應的開度，發(fā)動機電控系統(tǒng)將通過對節(jié)氣門適當?shù)恼{(diào)節(jié)使實際扭矩值和理論扭矩值一致。傳統(tǒng)油門的節(jié)氣門開度完全取決于駕駛員腳的操作動作。
三、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的主要特點
1.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點是使實際扭矩與理論扭矩實現(xiàn)最大重疊，從而實現(xiàn)發(fā)動機全范圍的最佳扭矩的輸出。2.ETCS系統(tǒng)在各種情況下對空燃比進行精確控制，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產(chǎn)生,改善了車輛的排放性能，3.節(jié)氣門位置傳感器與油門踏板位置傳感器采用了冗余設計，可使兩個傳感器相互檢測，當一個傳感器發(fā)生故障時能及時被識別，在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證行車的安全性，具有更高的車輛行駛可靠性。4.駕駛員可根據(jù)不同的行車需要通過模式開關選擇不同的工作模式，通常有正常模式、動力模式和雪地模式三種，區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應速度不同。5.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)可按照大氣壓強和海拔高度的函數(shù)關系對節(jié)氣門開度進行補償，保證發(fā)動機輸出動力和油門踏板位置的關系保持穩(wěn)定。6.精確控制節(jié)氣門開度。首先由ECU對各種工況信息和傳感器信號做出判斷并處理，接著計算出最佳的節(jié)氣門開度，再由驅(qū)動電機控制節(jié)氣門達到相應的油門開啟角度。除了以上這些優(yōu)點外，電子控制節(jié)氣門系統(tǒng)還存在一些缺點：1.成本高；2.汽車在起步時會產(chǎn)生油門遲滯；3.非線性影響。
四、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的故障案例分析
故障一：故障現(xiàn)象：一輛廣本自動擋車輛，已行駛里程113000KM，曾出過事故，現(xiàn)在出現(xiàn)行駛時升檔很晚（換擋遲滯）的故障，在其他修理廠已經(jīng)修過自動變速箱，清洗過油路，檢測過變速箱各個傳感器與控制單元工況，完全正常，但故障仍然存在。分析：自動變速箱換擋除了變速箱自身原因，主要和車速、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號等有關。通過檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速信號完全正常。最后檢查節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)現(xiàn)節(jié)氣門位置傳感器插座外殼斷裂，可能是由于事故造成的，更換節(jié)氣門總成，故障排除。結論：節(jié)氣門位置傳感器外殼斷裂，引起電路接觸不良，傳給ECU的位置信號不是很準確，造成換擋點不準確，加速緩慢或換擋不暢。故障二：故障現(xiàn)象：一輛廣本自動擋車輛，按照正常操作，起動發(fā)動機，踩剎車，手撥換擋桿，不能從P檔移出換擋桿。分析：換擋聯(lián)鎖電路故障，節(jié)氣門位置傳感器故障。按照維修手冊檢查，換擋聯(lián)鎖電路正常，怠速時檢查節(jié)氣門位置傳感器信號TPS數(shù)值大于0.5V，更換節(jié)氣門體，故障排除。結論：車輛怠速時，如果TPS數(shù)值大于0.5V，ECU就會認為此時發(fā)動機不是處于怠速狀態(tài)，此時掛檔會有危險，而且對發(fā)動機和變速箱壽命不利，所以ECU不給換擋鎖電磁閥信號，使其不工作，換擋桿不能移出P當。
目前，ETCS已經(jīng)向集成化和集中控制方向發(fā)展，如將怠速控制、巡航控制、減小換檔沖擊控制、節(jié)氣門回位控制及車輛穩(wěn)定性控制等多種功能集成；或者是將制動防抱死控制系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)及驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)綜合在一起進行制動控制。隨著ETC等電控系統(tǒng)在汽車上越來越多的應用，各種傳感器和電子控制單元急劇增多，造成了整車控制電路復雜、車輛上導線的數(shù)量增加。采取多種控制策略相結合，可以提高ETC的控制精度及反應速度。此外，各個系統(tǒng)的信息資源要能夠共享。這些都對汽車的綜合布線和信息共享提出了更高要求。
本文作者：姜國華工作單位：無錫南洋職業(yè)技術學院汽車工程與管理學院實訓室
現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的優(yōu)秀器件之一就是智能傳感器。
一、汽車電子操控和安全系統(tǒng)談起
近幾年來我國汽車工業(yè)增長迅速，發(fā)展勢頭很猛。因此評論界出現(xiàn)了一些專家的預測：汽車工業(yè)有可能超過IT產(chǎn)業(yè)，成為中國國民經(jīng)濟最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。其實，汽車工業(yè)的增長必將包含與汽車產(chǎn)業(yè)相關的IT產(chǎn)業(yè)的增長。例如，雖然目前在我國一汽的產(chǎn)品中電子產(chǎn)品和技術的價值含量只占10%—15%左右，但國外汽車中電子產(chǎn)品和技術的價值含量平均約為22%，中、高檔轎車中汽車電子已占30%以上，而且這個比例還在、不斷地快速增長，預期很快將達到50%。
電子信息技術已經(jīng)成為新一代汽車發(fā)展方向的主導因素，汽車（機動車）的動力性能、操控性能、安全性能和舒適性能等各個方面的改進和提高，都將依賴于機械系統(tǒng)及結構和電子產(chǎn)品、信息技術間的完美結合。汽車工程界專家指出：電子技術的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。這也是最近電子信息產(chǎn)業(yè)界對汽車電子空前關注的原因之一。但是，必須指出的是，除了一些車內(nèi)音響、視頻裝備，車用通信、導航系統(tǒng)，以及車載辦公系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)等車內(nèi)電子設備的本質(zhì)改變較少外，現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件（包括傳感器、執(zhí)行器、微電路等）到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的優(yōu)秀器件之一就是智能傳感器（智能執(zhí)行器、智能變送器）。
實際上，汽車電子已經(jīng)經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：從分立電子元器件搭建的電路監(jiān)測控制，經(jīng)過了電子元器件或組件加微處理器構筑的各自獨立的、專用的、半自動和自動的操控系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)進入了采用高速總線（目前至少有5種以上總線已開發(fā)使用），統(tǒng)一交換汽車運行中的各種電子裝備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)綜合、智能調(diào)控的新階段。新的汽車電子系統(tǒng)由各個電子控制單元（ECU）組成，可以獨立操控，同時又能協(xié)調(diào)到整體運行的最佳狀態(tài)。例如為使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)，就需要從吸入汽缸的空氣流量、進氣壓力的測定開始，再根據(jù)水溫、空氣溫度等工作環(huán)境參數(shù)計算出基本噴油量，同時還要通過節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度，確定發(fā)動機的工況，進而控制，調(diào)整最佳噴油量，最后還需要通過曲軸的角速度傳感器監(jiān)測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，最終計算出并發(fā)出最佳點火時機的指令。這個發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)和點火綜合控制系統(tǒng)還可以與廢氣排放的監(jiān)控系統(tǒng)和起動系統(tǒng)等組合，構筑成可使汽車發(fā)動機功率和扭矩最大化，而同時燃油消耗和廢氣排放最低化的智能系統(tǒng)。
還可以舉一個安全駕駛方面的例子，出于平穩(wěn)、安全駕駛的需要，僅只針對四個輪子的操控上，除了應用大量壓力傳感器并普遍安裝了剎車防抱死裝置（ABS）外，許多轎車，包括國產(chǎn)車，已增設了電子動力分配系統(tǒng)（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天氣駕駛時的穩(wěn)定性。現(xiàn)在，國內(nèi)外的一些汽車進一步加裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)（EBA），該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時，自動檢測駕駛者踩制動踏板時的速度和力度，并判斷緊急制動的力度是否足夠，如果需要，就會自動增大制動力。EBA的自控動作必須在極短時間（例如百萬分之一秒級）內(nèi)完成。這個系統(tǒng)能使200km/h高速行駛車輛的制動滑行距離縮短極其寶貴的20多米。針對車輪的還有分別監(jiān)測各個車輪相對于車速的轉(zhuǎn)速，進而為每個車輪平衡分配動力，保證在惡劣路面條件下各輪間具有良好的均衡抓地能力的“電子牽引力控制”（ETC）系統(tǒng)等。
從以上列舉的兩個例子可以清楚看到，汽車發(fā)展對汽車電子的一些基本要求：
1．電子操控系統(tǒng)的動作必須快速、正確、可靠。傳感器（+調(diào)理電路）+微處理器，然后再通過微處理器（+功率放大電路）+執(zhí)行器的技術途徑已經(jīng)不再能滿足現(xiàn)代汽車的要求，需要通過硬件集成、直接交換數(shù)據(jù)和簡化電路，并提高智能化程度來確保控制單元動作的正確性、可靠性和適時性。
2．現(xiàn)在幾乎所有的汽車的機械結構部件都已受電子裝置控制，但汽車車體內(nèi)的空間有限，構件系統(tǒng)的空間更是極其有限。理想的情況當然是，電子控制單元應與受控制部件緊密結合，形成一個整體。因此器件和電路的微型化、集成化是不可回避的道路。
3．電子控制單元必須具有足夠的智能化程度。以安全氣囊為例，它在關鍵時刻必須要能及時、正確地瞬時打開，但在極大多數(shù)時間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此安全氣囊的ECU必須具有自檢、自維護能力，不斷確認氣囊系統(tǒng)的可正常運作的可靠性，確保動作的“萬無一失”。
4．汽車的各種功能部件都有各自的運動、操控特性，并且，對電子產(chǎn)品而言，大多處于非常惡劣的運行環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時的高溫，靜止待命時的低溫，高濃度的油蒸汽和活性（毒性）氣體，以及高速運動和高強度的沖擊和振動等。因此，電子元器件和電路必須要有高穩(wěn)定、抗環(huán)境和自適應、自補償調(diào)整的能力。
5．與上述要求同樣重要，甚至有時是關鍵性的條件是，汽車電子控制單元用的電子元器件、模塊必須要能大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能將成本降低到可接受的程度。一些微傳感器和智能傳感器就是這方面的典范。例如智能加速度傳感器，它不僅能較好地滿足現(xiàn)代汽車的各項需要，而且因為可以在集成電路標準硅工藝線上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低（幾美元至十幾或幾十美元），所以在汽車工業(yè)中找到了自己最大的應用市場，反過來也有力地促進了汽車工業(yè)的電子信息化。
二、智能傳感器：微傳感器與集成電路融合的新一代電子器件
微傳感器、智能傳感器是近幾年才開始迅速發(fā)展起來的新興技術。在我國的報刊雜志上目前所使用的技術名稱還比較含混，仍然籠統(tǒng)地稱之為傳感器，或者含糊地歸納為汽車半導體器件，也有將智能傳感器（或智能執(zhí)行器、智能變送器）與微系統(tǒng)、MEMS等都歸入了MEMS（微機電系統(tǒng)）名稱下的。這里介紹當前一些歐美專著中常用的技術名詞的定義和技術內(nèi)涵。
首先必須說明的是，在絕大多數(shù)情況下，本文大小標題及全文中所說的傳感器其實是泛指了三大類器件：將非電學輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換成電磁學信號輸出的傳感器；將電學信號轉(zhuǎn)換成非電學參量輸出的執(zhí)行器；以及既能用作傳感器又能用作執(zhí)行器，其中較多的是將一種電磁學參量形式轉(zhuǎn)變成另一種電磁學參量形態(tài)輸出的變送器。就是說，關于微傳感器、智能傳感器的技術特性可以擴大類推到微執(zhí)行器、微變送器-傳感器（或執(zhí)行器、或變送器）的物理尺度中至少有一個物理尺寸等于或小于亞毫米量級的。微傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡單的物理縮小的產(chǎn)物，而是基于半導體工藝技術的新一代器件：應用新的工作機制和物化效應，采用與標準半導體工藝兼容的材料，用微細加工技術制備的。因此有時也稱為硅傳感器。可以用類似的定義和技術特征類推描述微執(zhí)行器和微變送器。
它由兩塊芯片組成，一是具有自檢測能力的加速度計單元（微加速度傳感器），另一塊則是微傳感器與微處理器（MCU）間的接口電路和MCU。這是一種較早期（1996年前后）的，但已相當實用的器件，可用于汽車的自動制動和懸掛系統(tǒng)中，并且因微加速度計具有自檢能力，還可用于安全氣囊。從此例中可以清楚看到，微傳感器的優(yōu)勢不僅是體積的縮小，更在于能方便地與集成電路組合和規(guī)模生產(chǎn)。應該指的是，采用這種兩片的解決方案可以縮短設計周期、降低開發(fā)前期小批量試產(chǎn)的成本。但對實際應用和市場來說，單芯片的解決方案顯然更可取，生產(chǎn)成本更低，應用價值更高。
智能傳感器（SmartSensor）、智能執(zhí)行器和智能變送器-微傳感器（或微執(zhí)行器，或微變送器）和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個芯片上的器件（例如上述的微加速度計的單芯片解決方案）。因此智能傳感器具有一定的仿生能力，如模糊邏輯運算、主動鑒別環(huán)境，自動調(diào)整和補償適應環(huán)境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規(guī)模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設計思想、材料選擇和生產(chǎn)工藝必須要盡可能地和集成電路的標準硅平面工藝一致。可以在正常工藝流程的投片前，或流程中，或工藝完成后增加一些特殊需要的工序，但也不應太多。
在一個封裝中，把一只微機械壓力傳感器與模擬用戶接口、8位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR）、微處理器（摩托羅拉69HC08）、存儲器和串行接口（SPI）等集成在一個芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細加工技術制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成CMOS電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術和市場都已成熟，已廣泛用于汽車（機動車）所需的各式各樣的壓力測量和控制單元中，諸如各種氣壓計、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、輪胎、液壓傳動裝置等。智能壓力傳感器的應用很廣，不局限于汽車工業(yè)。目前，生產(chǎn)智能壓力傳感器的廠商已不少，市售商品的品種也很多，已經(jīng)出現(xiàn)激烈的競爭。結果是智能壓力傳感器體積越來越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來越少，但功能和性能卻越來越強，而且生產(chǎn)成本降低很快（現(xiàn)在約為幾美元一只）。
順便需要說說的是，在一些中文資料中，尤其是一些產(chǎn)品宣傳性材料中，籠統(tǒng)地將SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都稱之為智能傳感器，但在歐美文獻中是有所差別的。西方專家和公眾通常認為，Smart（智能型）傳感器比Intelligent(知識型)的智慧層次和能力更高。當然，知識型的內(nèi)涵也在不斷進化，但那些只能簡單響應環(huán)境變化，作一些相應補償、調(diào)整工作狀態(tài)的，特別是不需要集成處理器的器件，其知識等級太低，一般不應歸入智能器件范疇。
相信大多數(shù)讀者能經(jīng)常接觸到的，最貼近生活的智能傳感器可能要算是用于攝像頭、數(shù)碼相機、攝像機、手機攝像中的CCD圖像傳感器了。這是一種非智能型傳感器莫屬的情況，因為CCD陣列中每個硅單元由光轉(zhuǎn)換成的電信號極弱，必須直接和及時移位寄存、并處理轉(zhuǎn)換成標準的圖像格式信號。還有更復雜一些的，在中、高檔長焦距（IOX）光學放大數(shù)碼相機和攝像機上裝備的電子和光學防抖系統(tǒng)，特別是高端產(chǎn)品中的真正光學防抖系統(tǒng)。它的優(yōu)秀是雙軸向或3軸向的微加速度計或微陀螺儀，通過它監(jiān)測機身的抖動，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進而驅(qū)動鏡頭中可變角度透鏡的移動，使光學系統(tǒng)的折射光路保持穩(wěn)定。
微系統(tǒng)（Microsystem）和MEMS（微機電系統(tǒng)）-由微傳感器、微電子學電路（信號處理、控制電路、通信接品等）和微執(zhí)行器構成一個三級級聯(lián)系統(tǒng)、集成在一個芯片上的器件稱之為微系統(tǒng)。如果其中擁有機械聯(lián)動或機械執(zhí)行機構等微機械部件的器械則稱之為MEMS。
MEMS芯片的左側(cè)給出的是制備MEMS芯片需要的基本工藝技術。它的右側(cè)則為主要應用領域列舉。很明顯，MEMS的最好解決方案也是選用與硅工藝兼容的材料及物理效應、設計理念和工藝流程，也即采用常規(guī)標準的CMOS工藝與二維、三維微細加工技術相結合的方法，其中也包括微機械結構件的制作。
微傳感器合乎邏輯的發(fā)展延伸是智能傳感器，智能傳感器自然延伸則是微系統(tǒng)和MEMS，MEMS的進一步發(fā)展則是能夠自主接收、分辨外界信號和指令，進而能獨立、正確動作的微機械（Micromachines）。現(xiàn)在，開發(fā)成功、并已有商業(yè)產(chǎn)品的MEMS品種已不少，涵蓋圖4所示的各大領域。其中包括全光光通信和全光計算機的關鍵部件之一的二維、三維MEMS光開關。
通過控制芯片上的微反射鏡陣列，實現(xiàn)光輸入/輸出的交叉互聯(lián)。這是目前全光交換技術的成熟的最佳方案。市場上可買到的MEMS光開關已達1296路，開關轉(zhuǎn)換時間約為20ms。
微機械（也稱為納米機械）則尚處于開發(fā)試驗階段，但已有許多很重要的實驗室產(chǎn)品涌現(xiàn)，如著名的納米電機、微昆蟲、微直升機和潛水艇等。技術產(chǎn)業(yè)界普遍認為，它們的開發(fā)成功和投入實際應用將對工業(yè)技術和生活質(zhì)量產(chǎn)生深遠的影響。
摘要 開發(fā)出一種智能型的設備應用于汽車用開關類產(chǎn)品的檢測，以滿足汽車工業(yè)飛速發(fā)展、汽車用開關樣式、功能日趨多樣化的需求。該設備主體由多套伺服電機系統(tǒng)組合而成，具有結構緊湊、裝夾柔性、操作便捷等諸多特點，并且能夠適用于絕大多數(shù)汽車用開關的疲勞性試驗的需求。
關鍵詞 智能機械手臂；汽車用開關疲勞試驗；伺服控制系統(tǒng)；柔性裝夾
1 概述
2001年中國加入了WTO，中國的汽車工業(yè)發(fā)展顯著加速，汽車產(chǎn)量在2003和2004年相繼突破了300萬、400萬輛，并于2005年產(chǎn)量達到了507.4萬輛，其中轎車234.1萬輛。目前汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國的支柱產(chǎn)業(yè)，2009年我國汽車工業(yè)取得了全球矚目的成績，首次超過美國，成為全球產(chǎn)銷量第一的國家。2010年中國共生產(chǎn)了1826.47萬輛汽車，中國成為世界第一大汽車生產(chǎn)國。汽車工業(yè)的飛速發(fā)展為汽車零部件的發(fā)展帶來了空前的機遇，而浙江作為重要的汽車零部件輸出大省其產(chǎn)業(yè)也取得了顯著的成績。
作為汽車重要零部件的汽車開關包括：儀表燈開關、點火開關、翹板開關、組合開關、電源開關、車燈開關、轉(zhuǎn)向鎖開關等。目前已經(jīng)有一些開關測試設備，但是它們只針對其中一種或有限的幾種開關進行檢測。因此對于汽車各種開關耐久性試驗方法的研究具有非常重要的意義。
為了克服現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本研究項目在于提供一種檢測汽車各種開關耐久性的機器人裝置，是由人機界面進行工業(yè)機器人初始化以及程序的編寫和輸出，下載到機器人控制器，通過機器人控制組合開關動作，工業(yè)機器人的操作代替人工勞作，經(jīng)過電參數(shù)儀表采集組合開關各點的電阻參數(shù)，通過RS-485通信實時的在檢測柜上顯示，從而實現(xiàn)汽車組合開關耐久性試驗的自動化操作和控制。
2項目研究方案
2.1確立方案研究的依據(jù)
本科研項目的研究內(nèi)容就是研制試驗裝置控制軟件、特制的SCARA機器人、各種手爪結構、操作臺以及檢測柜等汽車開關相關的性能實驗設備。
依據(jù)汽車開關類行業(yè)標準QC/T 20-1992《汽車用氣壓式制動燈開關技術條件》、QC/T 198-1995《汽車用開關通用技術條件》、QC/T 218-1996《汽車用轉(zhuǎn)向管柱上組合開關技術條件》、QC/T 427-1999《汽車用電源總開關技術條件》、QC/T 504-1999《汽車用點火開關技術條件》、QC/T 505-1992《汽車用車燈開關技術條件》、QC/T 506-1999《汽車用儀表燈開關技術條件》、QC/T 628-1999《汽車用帶點火開關的轉(zhuǎn)向鎖》、QC/T 632-2000《汽車用翹板式開關技術條件》、JIS D 0208-1993《汽車開關試驗方法一般通則》、JIS D 5808-1994《汽車機械式停止燈開關》、JIS D 5810-1994《汽車倒車燈開關》、JIS D 5811-1994《汽車危險報警燈開關的性能檢查》、JIS D 5813-1994《汽車車門開關》。
2.2研究內(nèi)容的確定
1）該智能機械手臂擁有三組獨立的司服電機控制系統(tǒng)，能夠完成往復動作測試、上下點動測試、開關旋轉(zhuǎn)動作測試等；
2）全自動無人值守，故障報警，自動記錄測試數(shù)據(jù)并進行分析等功能；
3）以被試驗產(chǎn)品為本的柔性裝夾，可通過更換夾具獲得良好的通用性，以適用于絕大多數(shù)汽車開關疲勞性試驗的需要。（做到一臺檢測設備滿足十種以上開關檢測的需要）；
4）該系統(tǒng)可以保存20組標準動作模式，動作自由編輯可達120組，完全滿足不同客戶的需求；
5）良好擴展性：智能手臂預留信號輸出點，可以選配各種夾具。
3 確立研究方案
對于單個開關的耐久性檢測可以在末端執(zhí)行器上安裝相應的手爪結構，在機界面上設置單一的動作類型，如上下、旋轉(zhuǎn)、擺動等，就能達到標準規(guī)定的實驗要求，該實驗很容易實現(xiàn)。
但是對于由轉(zhuǎn)向燈、儀表轉(zhuǎn)向指示燈、危險報警燈開關、燈光、水器開關總成的組合開關耐久性能檢測要求更高，因為它不但需要實現(xiàn)各個動作類型的組合，還要有一定的合理性、可靠性、準確性。
本項目的關鍵技術是試驗裝置必須完全符合標準規(guī)定的要求。設備應能根據(jù)每個開關的具體情況，設定相應的動作類型和參數(shù)進行檢測，對于檢測結果系統(tǒng)可以自動分析判斷并保存，顯示總的檢測次數(shù)、已經(jīng)執(zhí)行的檢測次數(shù)，當實驗次數(shù)達到目標要求的實驗次數(shù)時，設備自動停止，對應的指示燈亮，保護設備并提醒操作人員。
根據(jù)實際需求和標準要求，繪制出實驗裝置整體布局圖，繪制出各種手爪執(zhí)行器結構圖。見附圖所示：
1）圖1為實驗裝置的整體布局圖。圖中：1.控制柜，2.PC機主機，3.鼠標和鍵盤，4.PC機顯示器， 5.末端執(zhí)行器， 6.壓力傳感器，7.接近傳感器，8.自轉(zhuǎn)電機（HC-KFE43），9.絲杠電機，10.小臂電機，11.大臂電機，12.螺栓，13.電阻測量儀，14.檢測柜，15.總控系統(tǒng)，16.LED顯示板，17.工作信號燈，18.報警信號燈，19.停止信號燈，20.開始按鈕，21.暫停按鈕，22.恢復按鈕，23.急停按鈕，24.機器人， 25.操作臺，26.大臂伺服放大器（MR-E-40A），27.小臂伺服放大器，28.絲杠伺服放大器，29.自轉(zhuǎn)伺服放大器，30.PLC控制器（FX1s-30MT）2個，31.通信模塊（FX485-BD）2個。
2）圖2為工業(yè)機器人操作界面。圖中，主要包括狀態(tài)顯示、手動示教、參數(shù)查詢、動作編程、程序?qū)懭氲取Ｊ謩邮窘虒崿F(xiàn)工業(yè)機器人位置的初始化和位置的鎖定。動作編程的內(nèi)容有：動作類型選擇（電機及其旋轉(zhuǎn)方向）、動作行程、動作速度、動作延時時間、動作邏輯、有無循環(huán)及循環(huán)次數(shù)等，點擊“程序?qū)懭搿卑粹o即可將用戶總?cè)蝿障聜髦量刂葡到y(tǒng)。下位機還可以將機器人的各種狀態(tài)通過人機界面提示給用戶，如上電后控制系統(tǒng)對工業(yè)機器人各個關節(jié)的狀態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)等。下位機通過人機界面接受用戶對工業(yè)機器人各個運動關節(jié)的位置矯正，以及用戶對運動過程中各個模塊的參數(shù)查詢。另外在設備出現(xiàn)故障時系統(tǒng)會自動報警，保護設備安全。
3）圖3三為末端執(zhí)行器對應的上下運動的手爪結構。（用于開關類型）
4）圖四為末端執(zhí)行器對應的擺動運動的手爪結構。
5）圖五為末端執(zhí)行器對應的旋轉(zhuǎn)運動的手爪結構。
3、4、5三種末端執(zhí)行器的手抓結構，使得該設備適用于絕大多數(shù)汽車開關耐久性試驗的需要，只需要簡單更換手抓結構，設備具有很好的通用性和可移植性。
4 項目的驗證
最后經(jīng)過有關部門驗證該項目達到如下性能要求：
1）研制的樣機使用功能滿足“按、拉、推、撥、拿、旋轉(zhuǎn)”等功能的各類汽車開關耐久性能試驗的要求, 符合QC/T198《汽車用開關通用技術條件》等20多項標準規(guī)定的性能試驗原理、方法及技術要求；
2）研制的樣機經(jīng)計量測試檢定所測試，其技術指標達到設計的要求；
3）使用該設備用于汽車開關產(chǎn)品檢測，并通過了QC/T198《汽車用開關通用技術條件》等9項標準的省級計量認證和國家實驗室認可；
4）研制的樣機結構緊湊、裝夾柔性，采用的伺服系統(tǒng)可靠，具有便捷的可編控制程序、操作界面可顯示各種試驗參數(shù)、故障報警停機保護等功能。 屬國內(nèi)領先水平。
1886年，卡爾?本茨博士在德國曼海姆近郊的拉登堡制造出世界上的第一輛汽車。雖然這只是一輛單缸四沖程汽油機三輪車，但是很快，汽車就成了工業(yè)革命的先鋒，在亨利?福特的流水線帶動下，汽車更是推動了第二次工業(yè)革命的爆發(fā)。
當前中國雖是個發(fā)展中國家，但是汽車正在全面而快速地進入中國社會，2010年，中國汽車工業(yè)產(chǎn)銷雙雙超過1800萬輛，分別為1826.47萬輛和1806.19萬輛，刷新全球汽車產(chǎn)銷記錄，再次蟬聯(lián)全球第一。
汽車正在成為越來越多中國人生活中不可缺少的一部分，但是隨之而來的是，時刻有可能發(fā)生在路上的交通事故、嚴重的交通堵塞，甚至是尾氣排放等環(huán)境問題都變得越來越嚴重。一輛可帶來安全、安心、舒適生活的汽車以及相適應的汽車社會，正在成為中國車主們心中的藍圖。
互聯(lián)生活中的移動因子
正是在這樣的美好愿景下，汽車相關企業(yè)在為汽車的改良進行著不懈的努力，越來越多的電子技術以及信息通信技術被廣泛用在了車輛上面。
2010年9月3日下午2點左右，胡先生駕駛著自己的別克君越車行駛在南康市贛定高速上面，突遇前方大貨車翻倒于前方路面，路面上遍布破碎的玻璃以及深深的輪胎橡膠印跡。看著前面的翻車事故，胡先生十分焦急，很擔心大貨車上是否有人受傷，也不知交警與救援機構是否已經(jīng)采取措施。這個時候，他想起在自己的君越車上裝有車載信息系統(tǒng)，于是他按下了裝在后視鏡上的紅色緊急救援按鈕。很快，胡先生就和服務人員建立了通話，胡先生將大貨車車禍情況以及相關車輛信息都告訴了服務人員。根據(jù)系統(tǒng)信息顯示，服務人員迅速確定了胡先生的位置，并立即通知贛州當?shù)鼐郊熬仍畽C構。
在整個事件中與胡先生保持聯(lián)系的服務人員來自上海安吉星信息服務有限公司（下稱安吉星），安吉星成立于2009年10月28日，由通用汽車、上汽集團和上海通用共同出資組建。安吉星為通用汽車在華制造、生產(chǎn)和銷售的系列車型提供行車安全保障和車載信息服務。安吉星的母公司美國Onstar成立于20世紀90年代，是通用汽車購買了當時世界上最大的衛(wèi)星制造商和運營商休斯衛(wèi)星公司、世界最大的IT公司之一的美國電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司和開發(fā)汽車電子和控制系統(tǒng)的休斯電子公司，并將三家公司融合最終而成立的。
2010年12月20日，安吉星正式揭曉了其在中國的服務套餐價格。記者了解，通過應用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和無線通信技術，安吉星可以為車輛提供廣泛的汽車安全信息服務，其中包括碰撞自動求助、路邊救援協(xié)助、全音控免提電話、實時按需檢測和全程音控領航（Turn-By-Turn Navigation）等十多項內(nèi)容。
除了安吉星為別克旗下的車型提供服務外，其他品牌的車輛其實也有自己相應的車載信息系統(tǒng)。
2009年豐田汽車也引入了G-BOOK車載信息系統(tǒng)，目前已導入LEXUS全車系、CROWN皇冠和CAMRY凱美瑞車型以及凱美瑞混合動力的部分車型上，約4萬多名客戶在使用。
上海汽車在2010年推出的榮威350車型也主打了移動互聯(lián)特性，該車配備了inkaNet車載信息系統(tǒng)。整個inkaNet系統(tǒng)基于Android平臺，可實現(xiàn)諸多互聯(lián)網(wǎng)應用，例如數(shù)字音樂服務、個性娛樂節(jié)目、新聞信息服務、實時財經(jīng)信息、個人移動秘書、客戶車輛管理、車輛定位服務、交通信息服務、天氣信息服務、旅行貼士、同城交友、車友博客、社區(qū)功能以及網(wǎng)頁瀏覽等功能。
“現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)是人們的一種生活方式，自然也會輻射到汽車的使用上，inkaNet代表的就是我們平時的生活。”上海汽車技術中心副主任張覺慧說。
終極目標智能汽車
汽車的移動互聯(lián)時代真的到來了嗎？不管怎樣，我們已經(jīng)聽到了它的腳步。特別是在當前，很多汽車廠商所想所做的事情，都在朝著智能汽車發(fā)展，他們已經(jīng)開始注重消費者對車內(nèi)環(huán)境的切身體驗，研究駕駛過程中與視覺、聽覺的有關的各種智能應用。
在2011年的CES展覽上，奧迪、福特、現(xiàn)代等汽車制造商，都有在現(xiàn)場展出，奧迪CEO Rupert Stadler更是與微軟總裁鮑爾默這樣的IT界大佬一樣，親臨現(xiàn)場發(fā)表了主題演講，介紹了奧迪為提高汽車的安全和效率，在車載信息系統(tǒng)方面所做的工作。
在Stadler看來，在每天的生活中，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)變得越來越具有移動性，所以奧迪為自己的汽車量身定制了相應的車載電腦和相關軟件系統(tǒng)。
“傳統(tǒng)汽車和新興移動互聯(lián)網(wǎng)整合的結果，就是一臺電腦所帶來的安全駕駛和駕駛樂趣的體驗。例如，當一輛車在行駛中駛?cè)肓肆硗獾能嚨溃蚴强赡芤推渌嚢l(fā)生碰撞的時候，我們的車載信息系統(tǒng)能第一時間預先‘感覺’到這些潛在的安全隱患，并通過震動方向盤等方式通知駕駛員，甚至是提前拉緊安全帶、關閉窗戶、開始制動將車輛將停下來，以免防止發(fā)生安全事故。”Stadler表示，車載信息系統(tǒng)除了能夠幫助安全駕駛外，另一方面還能幫助消費者將車上的設備都接入互聯(lián)網(wǎng)，因為大家都在期望互聯(lián)網(wǎng)無處不在，每個人都希望能盡快用上新應用和新設備。未來的汽車是移動世界的一部分，汽車要和互聯(lián)網(wǎng)連接，和其他車輛連接，和云計算連接，和交通流量、天氣等各種實時數(shù)據(jù)連接，汽車需要安全和高效的連接技術。
Stadler強調(diào)，奧迪并不認同將汽車接入互聯(lián)網(wǎng)就是“把智能電話或iPad或攝像機連到汽車上”這么簡單。因為即使這樣做，這些技術和汽車仍舊是斷開的。這些設備都是為了能獲取用戶的注意，而在駕駛過程中，駕駛者的注意力恰恰不能集中在這些設備上面。駕駛者在駕駛過程中獲取信息時，必須最大程度地減少關注度。因此，隨著駕駛者獲得更多的數(shù)據(jù)，汽車的功能整合必須更加智能。因此，奧迪的車載新系統(tǒng)在確保用戶使用增值軟件和應用程序有著嚴格的底線，就是不能讓司機分心。
在今年的CES上，奧迪現(xiàn)場展示了能夠識別亞洲語言字符的車載信息系統(tǒng)，這套系統(tǒng)會配備在奧迪A3車型上，具有娛樂、導航和車通信等多重功能。“這套系統(tǒng)可以使駕駛者有更多選擇，但是不會分散他們的注意力。”Stadler說。
中國企業(yè)的機會在哪里
CES上奧迪展臺不遠處就有一家中國公司的展臺，這是一家專門生產(chǎn)GPS定位跟蹤系統(tǒng)的企業(yè)。與世界第一大汽車市場相比，中國在電子產(chǎn)品及信息系統(tǒng)應用在汽車方面明顯落后于整車生產(chǎn)。不過明顯能感覺到的是，中國企業(yè)正在暗暗發(fā)力，緊盯這這塊新興市場。
2010年12月28日，將車載信息系統(tǒng)作為標準配置的華泰汽車B11轎車正式上市。華泰汽車公共傳播部部長高紅軍告訴記者，這是國內(nèi)第一款原廠搭載英特爾嵌入式車載信息系統(tǒng)批量上市量產(chǎn)的車型。華泰B11轎車在搭載了基于英特爾嵌入式車載信息系統(tǒng)之后，不僅為駕駛者提供正常的導航、影音等正常功能，更可借互連網(wǎng)絡進行實時的互聯(lián)、移動辦公、信息收縮、數(shù)字化電視以及售后服務、預約等全面立體、實時的汽車數(shù)字化的體驗。在提高消費者在車內(nèi)娛樂體驗的同時，更會幫助消費者提高工作效率。
高紅軍表示，B11車型會主推柴油動力版，面向二、三級市場，根據(jù)華泰的調(diào)研，在這一級市場上，消費者對于駕車途中的移動互聯(lián)應用需求非常旺盛。“特別是隨著3G網(wǎng)絡的普及，愈來愈多的消費者希望移動商務的同時也能夠暢享汽車3G生活。B11的車載信息系統(tǒng)集成了OFFICE辦公軟件，可隨時處理各種文件，并可通過3G互聯(lián)網(wǎng)絡收發(fā)電子郵件，實現(xiàn)了辦公無縫鏈接。這樣一來，華泰B11也就成為了真正的移動辦公室。車載信息系統(tǒng)通過網(wǎng)絡把汽車與外界聯(lián)系起來，并能夠進行自由互動。”
湖南大學整車研發(fā)中心常務副主任謝暉也向記者表示，目前他們正在聯(lián)合深圳航盛電子股份有限公司共同為研發(fā)中的一款中高檔完全自主技術的轎車開發(fā)相應車載信息系統(tǒng)。他認為，未來國產(chǎn)車電子化的比例會越來越高，配備車載信息系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢。據(jù)了解，2010年11月，航盛公司與英特爾建立了汽車電子聯(lián)合實驗室，強化對車載信息、安全與遠程控制系統(tǒng)等相關汽車電子領域的研究。
在華泰汽車、上海汽車所提供的車載信息系統(tǒng)中，都強調(diào)了3G互聯(lián)網(wǎng)應用，例如移動商務，與4S店實時對接的保養(yǎng)服務、互聯(lián)網(wǎng)搜索增值服務等。其背后都有中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三大運營商在作為合作伙伴，提供相應的網(wǎng)絡支持。但就目前情況來看，運行商們更多的是在提供3G網(wǎng)絡接入套餐服務，至于在車載信息系統(tǒng)平臺上的增值服務開展得還比較少。但是隨著3G，甚至是4G網(wǎng)絡的普及，以及消費者對車載信息系統(tǒng)的價值的認可度不斷提高，運營商為車載信息系統(tǒng)提供不同的增值服務必然是下一個互聯(lián)網(wǎng)應用的熱點。在2011年CES（國際消費電子展）上，美國Onstar公司就通過Verizon 4G LTE 移動寬帶網(wǎng)絡，向觀眾展示了未來的車載娛樂、通信及安全信息服務系統(tǒng)。在CES現(xiàn)場，借助4G網(wǎng)絡，現(xiàn)場一輛搭載安吉星信息服務系統(tǒng)的別克測試車展現(xiàn)了車輛監(jiān)控、碰撞探測、視頻聊天、路況監(jiān)測和家庭遠程遙控等人性化信息服務功能。
除了像華泰汽車、上海汽車這樣的整車廠商外，一批國內(nèi)的軟件企業(yè)也都把目光投在了車載信息系統(tǒng)上。2010年11月，由普華基礎軟件股份有限公司聯(lián)合研發(fā)團隊開發(fā)的“核高基”專項國產(chǎn)汽車電子基礎軟件平臺V3.0版本正式。
據(jù)了解，“核高基”專項國產(chǎn)汽車電子基礎軟件平臺由專門為汽車電子領域應用開發(fā)的可搶占多任務的實時操作系統(tǒng)、圖形化配置工具、為上層汽車電子應用軟件提供CAN總線通信功能的CAN通信協(xié)議軟件棧以及硬件抽象與驅(qū)動組成。在平臺的開發(fā)過程中，普華基礎軟件與上汽、一汽、奇瑞等國內(nèi)多家汽車廠商展開了密切合作。
但是也有業(yè)內(nèi)專家表示，中國在車載信息系統(tǒng)領域，特別是其基礎的汽車電子領域，要步入世界前列還有不小的阻力。普華基礎軟件股份有限公司汽車電子部副總經(jīng)理余力認為：“中國在汽車電子領域的積累還是很有限的，現(xiàn)在更多的是把娛樂的功能引入到了汽車的車載信息系統(tǒng)中，技術含量相對較低。像國外的先進汽車廠，他們能夠提出諸如自動剎車這樣的功能，是因為他們已經(jīng)在整車的平臺上實現(xiàn)汽車各個系統(tǒng)的同步，這是一個相當復雜的程序，對發(fā)動機系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、探測系統(tǒng)有很高的要求，要求各個ECU能夠協(xié)同作戰(zhàn)。所以要想真正找到突破口，中國企業(yè)必須在發(fā)動機的ECU、整個車身控制方面下功夫，所以中國確實還有很長的路要走。“
據(jù)了解，目前，上汽集團就將基于國產(chǎn)基礎軟件的車身控制系統(tǒng)、混合動力控制系統(tǒng)、雙離合器自動變速系統(tǒng)、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)列入其汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)劃。一汽集團也在底盤設計、車身設計、電子/電氣、動力系統(tǒng)應用、整車設計等方面建立了自己的開發(fā)團隊。奇瑞也在開展整車平臺架構以及發(fā)動機管理系統(tǒng)的研發(fā)工作。
余力認為，國內(nèi)企業(yè)積極自主研發(fā)汽車電子甚至是車載信息系統(tǒng)，是一個非常積極的信號。“雖然在短期內(nèi)要取得不錯的成績還有一定的難度，但是在國家政策扶持下，必將對整個汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展起到關鍵作用。國家的投入讓廣大的廠家先受益，廠家受益完了最終也會讓真正的終端用戶受益。當然了，這個過程會比較漫長，還需要相關的從業(yè)人員對汽車電子和對汽車的理解進一步加深。”
隨著中國汽車電子市場的發(fā)展，全球半導體廠商在中國找到了他們在這一領域的商機。更多的半導體廠商把眼光放得更遠，通過舉辦各種大學生競賽，使他們的技術與產(chǎn)品日漸深入校園。飛思卡爾就是這樣的廠商。隨著第二屆全國大學生“飛思卡爾杯”智能汽車競賽全國總決賽在上海交通大學落下帷幕，飛思卡爾在中國市場的影響力進一步加深。飛思卡爾半導體高級副總裁兼汽車與標準產(chǎn)品部總經(jīng)理Paul Grimme表示，通過與高校的合作，不僅能夠讓飛思卡這樣的半導體制造商分享中國汽車電子的廣闊市場，同時也推動了中國汽車電子的發(fā)展。
飛思卡爾的業(yè)務主要包括三個部分，即網(wǎng)絡、無線通信和汽車與標準產(chǎn)品部。2006年，飛思卡爾銷售額達到64億美元，其中無線通信和汽車與標準產(chǎn)品部的銷售額占到27億美元。在汽車領域，飛思卡爾已經(jīng)擁有30多年的經(jīng)驗。今天，飛思卡爾的技術在大多數(shù)新型汽車中得到了應用，如模擬產(chǎn)品、傳感器以及MCU等產(chǎn)品，分別為高級安全、車身電子、底盤、引擎控制、遠程通訊等提供智能和連接支持。
Paul指出，針對汽車電子的應用主要是嵌入式應用，主要包括三件事。一是通過傳感器感知周圍發(fā)生了什么事件，二是對感知到的事件作出判斷，三是把這個判斷通過執(zhí)行機構傳遞出去。飛思卡爾針對嵌入式應用的產(chǎn)品具有重要地位，具體來說，其MCU業(yè)務在全球排名第二，傳感器業(yè)務排名第三，模擬產(chǎn)品排名第五。
就Power架構車用MCU-MPC500系列來說，自1999年推出后的數(shù)年時間里，MPC500系列產(chǎn)品的陣容不斷擴大，現(xiàn)在總共有11種器件，提供高達1MB的嵌入式閃存和一系列外圍器件。2004年，飛思卡爾推出下一代多處理器內(nèi)核MPC5500 MCU系列的首位成員MPC5554。MPC5500 MCU則是飛思卡爾第一款完全可合成的SoC芯片，為汽車設計進行了優(yōu)化。MPC5500系列基于飛思卡爾經(jīng)過驗證的130nm技術構建，涵蓋了目前高達3MB的閃存陣列、用于動力總成控制的MPC5566，用于高級安全系統(tǒng)的MPC5561和用于成本敏感的車身應用的MPC5510系列。通用汽車公司宣布將在其GM傳動系引擎控制系統(tǒng)中全面采用MPC5500系列。
2006年2月，意法半導體公司和飛思卡爾宣布簽署一項合作協(xié)議，雙方將聯(lián)合設計基于PowerArchitecture技術的其它32位汽車MCU，完善和補充飛思卡爾的Power MCU產(chǎn)品。
現(xiàn)在，針對傳動系統(tǒng)的MCU已經(jīng)分化成很多研究方向，但據(jù)Paul介紹，飛思卡爾的研發(fā)重點則集中在對MCU性能的改進上，比如通過雙核MCU提升性能、改進MCU的架構等。這對用戶來說非常重要。一般來說，用戶希望汽車電子器件的性能越來越先進，同時價格能夠降低。因此，飛思卡爾把32位MCU的概念用到16位MCU中去，使MCU在具備高性能的條件下保持價格競爭力。
控制系統(tǒng)離不開傳感器。在汽車傳感器領域，飛思卡爾的加速度傳感器、壓力傳感器以及安全和報警器件得到廣泛應用，比如MMA6231Q、MMA3204D加速度傳感器，MPX等系列壓力傳感器以及MCl4X系列安全報警傳感器等，同時，與MEMS技術相結合，傳感器的智能化程度也日益提高。
從全球區(qū)域上來看，中國市場是飛思卡爾重點關注的地區(qū)。Paul透露，飛思卡爾向日本、歐美發(fā)達地區(qū)供應汽車高端電子系統(tǒng)解決方案，而發(fā)展中的市場是飛思卡爾更關心的。有關預測表明，2007年中國汽車產(chǎn)品銷售將達830萬美元，占全球市場的12％。在本地汽車制造廠商和外資廠商的投資下，中國的汽車產(chǎn)業(yè)鏈也越來越完善。“未來十年，這個市場會增長很快，而我們的汽車智能大賽會為這個市場培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工程師。”Paul說。目前，飛思卡爾在北京、成都、天津和蘇州設有研發(fā)中心，在上海設有多媒體與汽車應用實驗室。
摘要：本文介紹了LED前照燈的優(yōu)勢，進而說明集成的單芯片ASIC在控制LED前照燈方面的特點和優(yōu)勢。
關鍵詞：LED前照燈；ASIC
引言
近年來，LED技術發(fā)展快速，現(xiàn)已接近一個臨界點，使它能夠為多種汽車前照燈應用提供極佳的解決方案。歐洲有關汽車“日間工作燈(DRL)”的法規(guī)即將實施，這或許會促使基于LED的解決方案在大眾化汽車中的普及。
引入LED替代鹵素燈和氙氣燈的其中一個關鍵動力，就是提供高能效的專用LED驅(qū)動器件。這些產(chǎn)品將為設計人員提供專用及高性價比的解決方案，與之相比，市場上繼續(xù)使用的一般IC可能會需要大量外部支持電路。集成的單芯片專用集成電路(ASIC)解決方案也支持眾多重要的額外功能。
LED前照燈的應用動力
前照燈有著不同的應用領域，包括日間工作燈(DRL)、近光和遠光頭燈、轉(zhuǎn)向指示燈以及霧燈/駕駛燈。
LED前照燈的關鍵動力和優(yōu)勢在于以下幾個方面。
白光LED面世。高性能白光LED的開發(fā)開創(chuàng)了應用的可能性，而這在幾年前幾乎不可想象。
靈活造型。與鹵素燈和氙氣燈相比，多串LED模塊需要更小、更簡單的透鏡和光擴散片硬件。多個LED光源的光更易于導向，從而大大減輕工程對造型的影響。由于LED物理尺寸很小，它們還有潛力用于開發(fā)極緊湊、極薄的模塊。將集成ASIC用作LED驅(qū)動器解決方案，減少了外部元件數(shù)量，從而減小了前照燈模塊的尺寸，進一步支持小形狀系數(shù)的設計。
光強度和效率。LED的光強度處于極快的提升曲線上，目前呈現(xiàn)出每18～24個月光通量將會翻一番的趨勢。LED光輸出已經(jīng)超過鹵素燈，而在不遠的將來，LED的性能還將與發(fā)光效率約為100 lm/W的氙氣燈性能相匹敵。LED在理論上的最大輸出效率為300 lm/W，盡管實際限制約為200Im/W。200 lm/W這個數(shù)字將在大約2010年前達到。
可靠性和壽命。只要為LED前照燈模塊進行有效的熱管理以保持較低的結溫，并保護其免受開關導通/關閉、調(diào)光期間可能出現(xiàn)的電流尖峰和電池脈沖的影響，保證它們在汽車整個壽命周期內(nèi)持續(xù)使用就并非不切實際。ASIC方案集成了所有監(jiān)控特性于驅(qū)動器芯片之中，并且緊鄰LED模塊，因而可改善保護特性的反應時間。
燃料消耗。與其它方案相比，LED前照燈使用的燃料/能源要少得多。使用高能效的半導體智能電源技術/芯片，而非需要多個外部元件的一般IC，可更節(jié)能。例如，傳統(tǒng)的35W汽車日間照明燈使用大約0.3％的汽車燃料，相比較而言，同等功率的LED日間照燈消耗的燃料僅在0.1％范圍。
采用ASIC控制LED前照燈
雖然有可能采用諸如降壓或升壓穩(wěn)壓器加上支持電路這樣的普通器件來控制LED前照燈，但ASIC能夠提供集成的解決方案，而且ASIC也整合了多種重要的附加功能。從成本角度出發(fā)，直接比較時，ASIC并不占有優(yōu)勢。但是，一旦將(普通驅(qū)動/控制器件)所需外部元件的成本計算在內(nèi)，而且考慮到ASIC方案的性能優(yōu)勢，ASIC方案就成為更經(jīng)濟的選擇。
ASIC LED驅(qū)動器模塊一般能夠驅(qū)動超過一串LED，如圖1所示。它們還包括控制接口和完整范圍的診斷，消除了使用外部微控制器進行接口連接的需要，能夠執(zhí)行多種其它功能。
脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光。通過改變LED串電源的占空比，可實現(xiàn)調(diào)光效果，這就是所知的PWM調(diào)光。“閃爍”頻率處于200Hz～500Hz區(qū)域。這種方法克服了模擬調(diào)光的有關問題，在模擬調(diào)光中，電流以模擬方式變化，占空比保持在100％。模擬調(diào)光的問題在于LED光色(色溫)會隨著施加電流的減少而明顯變化，這對汽車制造商而言顯然不可接受。
PWM調(diào)光也能夠讓DRL用作停車燈，通過將外在光輸出降低至全部亮度的大約10％來實現(xiàn)。隨著LED技術的不斷進步，未來的LED前照燈將比它們之前的產(chǎn)品輸出更多流明的光。那時，當車輛因事故損毀而采用LED發(fā)光模塊替代原來的燈時，這些模塊可能比車輛出產(chǎn)時安裝的燈具有更佳的性能和光輸出，而這會令亮度有顯著的差異。嵌入在集成器件中的PWM調(diào)光特性能夠就此作出補償，適應車輛壽命周期內(nèi)相應的自然的光亮度退化。
溫度監(jiān)控。將結溫保持在器件規(guī)范范圍內(nèi)對于LED的長壽命和可靠性至關重要。ASIC方案提供片上溫度監(jiān)控功能，幫助確保實現(xiàn)這個目標。
集成濾波。ASIC設計可集成電磁兼容(EMC)濾波，確保符合嚴苛的汽車應用要求。對PWM調(diào)光期間，輸入電流濾波對LED特別重要，這個時候LED持續(xù)地開關。外部濾波電路可能很貴，而且難于實現(xiàn)。使用一般IC的升壓器(Booster)含有較高的紋波電流。在調(diào)光期間，PWM開關產(chǎn)生較大的電流變化和溫度漂移，通常會需要使用昂貴的濾波電路。集成ASIC解決方案產(chǎn)生的輸入紋波要低很多，而且在大多數(shù)情況下，能夠濾除PWM調(diào)光的不良效應，而無需外部濾波器件。
結語
對于汽車的前照燈應用而言，LED將成為最佳的技術選擇。隨著最新LED光輸出水平的快速提升，以及智能電源技術提供的高性價比集成控制方案，似乎不用等太久，我們就能看到LED模塊在前照燈應用中從日間工作燈快速擴展開來。
目前在我國城市交通信息化還處于起步階段，無論是交通管理中心、信息服務中心的平臺建設，還是交通工具的導航系統(tǒng)配備，都不是很完善和完備，智能交通系統(tǒng)中的各部門、各環(huán)節(jié)之間的銜接、配合也還存在問題，這些因素都嚴重制約了我國城市交通信息化的發(fā)展。”
在中國當前階段，相比交通信息化這種基礎設施問題，汽車電子的普遍應用對于實現(xiàn)舒適安全的交通生活具有更大的現(xiàn)實意義，也更具有可操作性。“實現(xiàn)智能交通在技術上并不是最困難的，最大問題在于道路規(guī)劃及變化信息的不流通，這很大程度上降低了解決方案的針對性和有效性。”株式會社瑞薩科技系統(tǒng)解決方案統(tǒng)括本部汽車事業(yè)部副事業(yè)部長山內(nèi)直樹先生在采訪中這樣對記者說到。
目前中國道路正在建設當中，包括高樓大廈都在建設階段，每一天都可以說有一個新的變化。因此需要有一個像中樞神經(jīng)的區(qū)域來及時更新和控制汽車導航系統(tǒng)。山內(nèi)直樹先生說，“在日本，導航系統(tǒng)中的地圖等東西，都是以DVD的形式插入到每一個車的GPS里面，然后通過這個DVD，就可以看到每一個路況數(shù)據(jù)。”
中國汽車市場的特點
由于不同的地域文化影響，歐洲市場與美洲市場的側(cè)重點是不同的，而放眼日韓又有其自身特點。那么中國市場會是什么樣的情況呢？山內(nèi)直樹概括道，“日本的汽車導航系統(tǒng)是把很多種功能整合在一起的,包含了導航、電視、DVD等等；在美國來說，則以專門的DVD，車載的電視、車載的導航系統(tǒng)為主，它們是以分散的單獨模塊為主。”
中國的汽車市場與日美不同，因為中國是個幅員遼闊的國家,有進行長途奔行的需求，同時生活方式上又兼具歐亞特點,對車載娛樂設施也同樣有很大的需求，因此需要將兩個市場的特點融合起來。中國市場還是剛剛起步，所以也應該根據(jù)每一個開車人的想法，一點一點把大家的需求添加進去，發(fā)展為比較成熟的產(chǎn)品。目前，中國汽車上面的導航系統(tǒng)可能是國外產(chǎn)的比較多，比如說日本的導航系統(tǒng)放在日本產(chǎn)的車上面，美國產(chǎn)的導航系統(tǒng)放在美國產(chǎn)的車上面，但是我們也正在開發(fā)面向中國特色的一款導航系統(tǒng)，把中國人真正的需要，融入到這個導航系統(tǒng)，這個系統(tǒng)預計是在2008年來出現(xiàn)。
瑞薩在中國汽車電子市場的作為
中國提倡自主品牌、汽車自主開發(fā)的能力，尤其是像一汽、上汽這樣的大企業(yè)，他也要求組成開發(fā)團隊，即涵蓋汽車產(chǎn)業(yè)鏈上中下游環(huán)節(jié)。在中國的模式應該是半導體公司一級供應商－中間系統(tǒng)公司－整車廠。那么作為一級供應商的半導體公司則可為他們提供更多芯片設計級的技術支持和合作，這就是Renesas在很多方面加強跟汽車整車廠直接的聯(lián)系的原因。另外，Renesas也積極地與政府共同參與一些大的項目開發(fā)。
在未來幾年內(nèi)，以微控制器為優(yōu)秀，引領“泛網(wǎng)時代”將成為瑞薩的主要發(fā)展方向，而中國將成為瑞薩最主要投入力量的市場。
在當今的汽車中，日益增加的電力負荷對電池提出了挑戰(zhàn)。由電氣系統(tǒng)引起的汽車故障通常可以追溯到鉛酸電池，一般可以通過了解電池的準確狀態(tài)加以避免。電池必須能夠提供足夠的能量以啟動發(fā)動機并作為一個備份的電源來支持混合動力汽車的新功能，例如起停和智能交流發(fā)電機控制。此外，電池傳感器的功耗需要盡可能地低以確保能源效率。
飛思卡爾半導體公司日前推出了MM912J637智能電池傳感器(IBS)，它能準確地測量鉛酸電池的電壓、電流和溫度并計算出電池的狀態(tài)，而且即便在惡劣的行車狀態(tài)下也可完成。隨著混合動力車的出現(xiàn)和汽車整體電子內(nèi)容的增加，以及啟停系統(tǒng)的推出，能夠準確地評估這些電池參數(shù)正在變得越來越重要。
MM912J637智能電池傳感器為設計師提供了一個強大的并具有成本效益的解決方案，使汽車和工業(yè)應用中的關鍵電池參數(shù)的精密測量成為可能。在單片封裝解決方案中，該裝置集成了16位S12微控制器和一個SMARTMOS模擬控制集成電路，為汽車環(huán)境提供低功耗。MM912J637智能電池傳感器完全符合AEC-Q100認證，可在-40℃～1 25℃溫度范圍內(nèi)正常工作，而且外形尺寸小，采用的是7×7毫米QFN封裝。
在當今的汽車中，日益增加的電力負荷對電池提出了挑戰(zhàn)。由電氣系統(tǒng)引起的汽車故障通常可以追溯到鉛酸電池，一般可以通過了解電池的準確狀態(tài)加以避免。電池必須能夠提供足夠的能量以啟動發(fā)動機并作為一個備份的電源來支持混合動力汽車的新功能，例如起停和智能交流發(fā)電機控制。此外，電池傳感器的功耗需要盡可能地低以確保能源效率。
“隨著混合動力車和電動車電氣內(nèi)容的增加和啟停系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠始終準確地監(jiān)測車輛電池是重要的，特別是在運動的汽車條件下，”飛思卡爾副總裁兼模擬混合信號和電源事業(yè)部總經(jīng)理GavinWoods說。“我們將提供業(yè)界第一款完全符合汽車行業(yè)標準且經(jīng)濟高效的解決方案，保證重要電池參數(shù)的精確監(jiān)測，且這些參考可與其他車輛系統(tǒng)和駕駛員共享，當了解電池的狀態(tài)時，可讓駕駛員在一定程度上安心駕駛。”
飛思卡爾全面集成的電池監(jiān)控裝置利用本地互連網(wǎng)絡(LIN)進行通信。它包括一個雙通道16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，可同時測量電池電壓和電流，還包含一個獨立的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于測量溫度。該智能電池傳感器提供高分辨率精確監(jiān)測，甚至在最壞情況下也可以對電池健康狀態(tài)、充電狀態(tài)和功能狀態(tài)做出正確預測。通過汽車認證的車載LIN網(wǎng)絡定期或根據(jù)要求傳達這些參數(shù)。
MM912J637智能電池傳感器通過位于電池負極的外部分流電阻，支持精確的電流測量：通過位于電池正極的串聯(lián)電阻，支持精確的電壓測量。集成溫度傳感器與電池安裝架結合在一起允許精確的電池溫度測量。
