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1.线控技术DBW
汽车的各种操纵系统正向电子化、自动化方向发展,在未来的5~10年里,传统的汽车机械操纵系统将变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统。如汽车将采用电气马达和电控信号来实现线控驾驶、线控制动、线控油门和线控悬架等,采用这些线控系统将完全取代现有系统中的液压和机械控制。在新一代雅阁V6轿车上采用的DBW就是新技术之一。DBW是线控油门的英文缩写,也可称之为电控油门,即发动机的油门是通过电子控制的。传统的油门控制方式是驾驶员通过踩油门踏板,由油门拉索直接控制发动机油门的开合程度,从而决定加速或减速,驾驶员的动作与油门动作之间是通过拉索的机械作用联系的。而DBW将这种机械联系改为电子联系。驾驶员仍然通过踩油门踏板控制拉索。但拉索并不是直接连接到油门,而是连着一个油门踏板位置传感器,传感器将拉索的位置变化转化为电信号传送至汽车的大脑ECU(电子控制器),ECU将收集到的相关传感器信号经过处理后发送命令至油门作动器控制模块,油门作动器控制模块再发送信号给油门作动器,从而控制油门的开合程度。也就是说驾驶员的动作与油门的动作之间是通过电子元件的电信号联系的。虽然从构造上来看,DBW比传统油门控制方式复杂,但油门的控制却比传统方式精确,发动机能够根据汽车的各种行驶信息,精确调节进入汽缸的燃油空气混合气,改善发动机的燃烧状况,从而大大提高了汽车的动力性和经济性。使用线控技术的优点很多,比如使用线控制动无需制动液,保护生态,减少维护;质量轻;性能高(制动响应快);制动磨最小(向轮胎施力更均匀);安装测试更简单快捷(模块结构);更稳固的电子接口;隔板间无机械联系;简单布置就能增加电子控制功能;踏板特性一致;比液压系统的元件更少等。
2.CAN总线网络
随着电控单元在汽车中的应用越来越多,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及廉价性是对汽车电子网络系统的要求。在该网络系统中,各处理机独立运行,控制改善汽车某一方面的性能,同时在其它处理机需要时提供数据服务。汽车内部网络的构成主要依靠总线传输技术。汽车总线传输是通过某种通讯协议将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来,从而构成的汽车内部网络。其优点有:减少了线束的数量和线束的容积,提高了电子系统的可靠性和可维护性;采用通用传感器,达到数据共享的目的;改善了系统的灵活性,即通过系统的软件可以实现系统功能的变化。CAN总线是德国博世公司在20世纪80年代初开发的一种串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的通讯方式,使CAN总线具有很高的可靠性和抗干扰性,满足了汽车对总线的实时性和可靠性的要求。目前,国外的汽车总线技术已经十分成熟,并已在汽车上推广应用。国内引进技术生产的奥迪A6车型已于2000年起采用总线替代原有线束,帕萨特B5、宝来、波罗、菲亚特的派立奥、西耶那、哈飞赛马等车型都不同程度地使用了CAN总线技术。此外,部分高档客车、工程机械也都开始应用总线技术。预计到2005年CAN将会占据整个汽车网络协议市场的63。在欧洲,基于CAN的网络也占有了大约88的市场。目前使用CAN总线网络的汽车大多具有两条或两条以上总线,一条是动力CAN总线,主要包括发动机、ABS和自动变速器三个节点,通信速率一般为500kbps;另一条是舒适CAN总线,主要包括中央控制器和四个门模块,通信速率一般为62.55kbps或100kbps。
3.汽车巡航控制系统CCS
汽车巡航控制系统是汽车在运行中不踩加速踏板便可按照驾驶员的要求,自动地保持一定的行车速度,减轻驾驶员的劳动强度,提高汽车舒适性的自动行驶装置。汽车巡航控制系统简称为CCS。根据其特点又称“汽车巡航控制系统”、“恒速控制系统”、“车速控制系统”、或“巡航控制系统”等。目前,不少车辆特别是高级轿车已把巡航控制系统作为配属设备或选配设备。例如日本的皇冠、凌志、佳美,美国的别克、凯迪拉克、德国的奔驰、宝马等车均装有巡航控制系统。轿车装上巡航控制系统后,当车速在40min/h以上时,该装置可自动按照驾驶员所要求的速度保持行驶,并保持这一恒定速度,驾驶员不用踩加速踏板。采用这种装置后,当在高速公路上长时间行车时,就可使驾驶员踩加速踏板的脚得以休息,不致因长时间驾车控制加速踏板稳定车速而产生疲劳,减轻了驾驶员的操作负担。由于电子系统能准确地控制车辆的工况,从而使高速行驶的车辆更加安全、平稳、耗油量减少,提高了汽车的燃油经济性和驾驶的舒适性。此功能特别适用于在高速公路上行驶的车辆。巡航控制系统如果在安装有自动变速器的汽车上使用,更能发挥其优点。汽车巡航控制系统的主要优点是:(1)保持车速稳定,无论由于风力和道路坡度引起汽车的行驶阻力怎样变化,只要在发动机功率允许范围内,汽车的行驶速度便可保持不变。(2)提高汽车行驶时的舒适性,尤其是汽车在郊外或高速公路上行驶,舒适性体现得更为明显。驾驶员不需频繁地用脚踏踩加速踏板,故疲劳强度大大减轻。(3)提高经济性和环保性,在同样的行驶条件下,对一个有经验的驾驶员来说,可节省燃油15。在巡行控制系统中使用速度稳定器后,可使发动机燃料的供给与功率之间处于最佳的配合,降低了燃油消耗率,大大减少了排气中有害气体成分。(4)延长发动机寿命,可使汽车工作在发动机有利转速范围内,使汽车的供油与发动机功率间处于最佳配合状态。汽车巡航控制系统发展至今已有30多年的历史,经历了机械控制、晶体管控制、模拟式微机控制和数字式微机控制4个阶段。日本丰田公司从1965年起就开始在车上装用机械控制的巡航系统,之后德国VDO公司也研制出气动机械式巡航控制系统。1968年德国奔驰公司开发了晶体管控制的巡航系统,并在莫克利汽车上装用。
4.汽车导航系统GPS
GPS为全球定位系统,是美国继阿波罗飞船和航天飞机之后的第三航天工程。开始它只用于军事方面,但随着电子技术的发展,GPS也逐渐应用于汽车导航。装有导航系统的汽车,在驾驶室内有一显示屏。上面显示着某个城市的交通图(称为电子地图),以及当时汽车在图上所处的位置。如果驾驶员输入目的地的地名、在图上的位置,那么图上就会显示一条从汽车所处位置到目的地的最佳路线和行驶方向,引导汽车行驶,起到导航作用。这样,驾驶员可以安心地驾车到达陌生地区以及在夜间安全行车。此外,GPS还能够随时告诉驾驶员当时的交通状况,指出什么地方交通拥挤,什么地方车流畅通,以及什么地方有空缺位置可以停车。使驾驶员能绕过拥挤路段,较快到达目的地,避免交通阻塞,提高综合行车效率。整个导航系统由GPS导航、自律导航、地图匹配器、信号处理单元、存贮器、显示器、传感器等几部分组成。GPS导航由GPS天线和GPS接收机组成。GPS卫星发射出电波发射时刻信息,而接收机可根据电波到达的时刻,算出电波行走的时间。将这时间乘以电波传播速度就可以知道卫星与接收机的距离,即卫星与装有该接收机的汽车的距离。同时,各GPS卫星的轨道位置也被发射出去。因此,接收点位置可由以三个卫星为中心的三个球面交点求出,即可确定该车在电子地图上的位置。当汽车行驶在地下隧道、密集森林、高层建筑群等接收不到GPS信号时,汽车会进行自律导航。行驶开始前先由驾驶员对车辆位置设置一个初始值。在行驶中,检测每经过一定时间的行驶距离和行驶方向,从而确定车辆的位置。其中行驶距离由车速传感器得出,而方向信号由光导纤维传感器测出。GPS导航和自律导航得到的汽车状态及位置的一些信号要经过地图匹配器处理后才能准确无误地在电子地图上显示出来。电子地图是这样制成的:首先利用城市航空测量拍到的全貌照片,经过实际调查、标记、补充形成一张精确的地形图,它包括各城市道路交通图、公路网及沿线地名。然后将地形图通过数字化仪、扫描仪,送入PC机中,并用专门软件进行数据采集和编辑处理,生成数字地形模型。再经叠加、分类、标记形成一张电子地图并制成只读光盘。汽车导航系统的发展非常迅速,目前已有一些系统上采用32位的CPU嵌入实时操作的微处理单元,便于高速行驶的汽车进行快速处理数据。激光技术的应用,产生大容量数字化视盘可以存贮更多的信息。使用薄膜晶体管有源液晶显示器可使图像更加清晰。汽车导航系统能实时提供自身位置和目的位置坐标、全部行驶的直线距离、时间、速度、前进方向等。当遇到道路阻塞、路段施工或走错路等情况,GPS能够及时进行检索,提供新路线。此外,为了让驾驶员事先了解行驶中路面情况,GPS还能进行语音提示。若将汽车导航系统与其它部门进行联网,驾驶员能够随时获得交通状况的最新信息,从而使汽车避开阻塞和拥挤路段,实现自动道路选择和无阻挡行驶。汽车导航的普及使用,将会给21世纪的城市交通带来新的面貌。
5.汽车电控制动系统EBS
汽车电控制动系统EBS是在ABS的基础上,用电子控制取代传统的机械传动来控制制动系统,以达到良好的制动效果,增加汽车制动安全性。汽车制动时,车轮的制动力与地面附着系数有关,当车轮处于半滑动半滚动状态时,地面附着系数可以达到最大,即制动力可以达到较大,此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时,地面附着力有所下降,而侧向稳定性为零。极易出现侧滑和甩尾现象,容易造成事故。ABS防抱死制动系统就是在汽车制动时,使车轮始终处于即将抱死又未能完全抱死的状态。即保证汽车获得最大的附着力,同时又能保持相应的侧向稳定性,彻底解决常规系统中,要么车轮未抱死制动力不够,要么完全抱死,使汽车失去横向稳定性的问题。汽车制动时,ABS系统不断检测车轮的转动情况。当车轮将要抱死时,ABS系统发一信号给压力调节器,以控制制动器的制动力,使制动力停止增加。这时制动器中的制动液少量回流减压,然后又增压,制动力增长,如此连续几次达到最佳的制动效果,可以达到10~20次/秒。EBS系统比ABS系统增加了各种传感器,包括三维力传感器、制动器摩擦片磨损传感器等。制动时,制动踏板位置信号传给电控单元,同时各力传感器把载荷、地面附着力和制动气压信号传给电控单元,由电控单元自动调节制动压力,形成闭环控制。该系统用电子控制取代机械传动,减少制动系统机械传动的滞后时,缩短制动距离,在低强度时,使摩擦片磨损最小;中等强度时,利用ABS达到最佳的道路附着系数利用率;高强度时,施加最大的制动压力,从而获得最佳的控制制动力。摩擦磨损传感器可以监测得各制动片的摩擦情况,控制各制动器压力分配延长使用寿命。EBS系统可以与其它电子控制系统一起由一个电控单元进行集中统一控制。实现各种不同要求的控制功能。
6.乘员感知系统OPDS
本田第7代雅阁V6轿车装备了前排侧气囊,因此在前排乘客座相应地配备了乘员感知系统。乘员感知系统的作用是,当前排座椅上坐着小孩或者小孩侧着头打瞌睡时,乘客座椅侧气囊将自动关闭,从而减小侧撞事故发生时安全气囊对儿童的伤害。那么安全气囊是怎么知道这一切的呢?原来在看似跟普通座椅一样的乘客座椅内暗藏了7个传感器,座椅靠背内的6个传感器负责观察乘员的坐姿高度,来判断坐着的是儿童还是大人,或者饮料瓶等其它东西;靠背侧边的一个传感器则专门检查儿童是不是侧着头打瞌睡,判断儿童的头部是不是处于侧气囊展开的范围内。OPDS传感器是根据乘员的导电体量来做出这些判断的,座椅在出厂之前已经设定了一个座椅自身的导电体量,座椅安装到车上并坐了人后,OPDS系统检测出一个总体的导电体量,总导电体量减去座椅的导电体量就是乘员的导电体量,如果乘员导电体量低于系统初始设定的判断临界值,则OPDS系统认为坐着的是儿童或儿童的头部处于侧气囊引爆的范围中,从而自动关闭安全气囊,同时仪表板上的“SIDEAIRBAGOFF”黄色指示灯亮起,告诉驾驶员侧安全气囊已经关闭。有了OPDS这样一个关怀备至的“看护人”,儿童就可以在旅途中尽情地享受自己的梦乡了。
7.移动多媒体系统
运用移动多媒体技术可开发出汽车娱乐系统,这种音响--图像技术包括全彩屏幕、游戏设备、DVD机、录像机、DVD机和放唱机等。移动多媒体技术还体现在智能无线产品、远程通讯设备和信息处理产品等方面,其中包括提供语音识别系统,支持多种语言,使驾驶者不用于动操作娱乐系统,从而腾出双手控制转向盘。它还能将Internet的功能集成到车辆中,使人在车上就可以上网测览、收发邮件、进行股票交易,同时采用“即插即用”的方式使汽车消费者可以方便快捷地更新他们的多媒体产品,享受更丰富的全新服务。数码影音娱乐媒体方面的配备实际上已开始普遍化,车上的卡拉OK、VCD视听功能都属于此种设计。甚至还能将车室营造成影、音、声、光效果俱佳的DVD剧院。数字技术的进步,给汽车AV世界带来了巨大变革,全新概念的汽车多媒体已经开始出现。歌乐公司与微软公司合作,利用windows操作系统,综合运用汽车音响、计算机技术、导航技术及自动语言识别技术,开发出了世界上第一台拥有车载计算机系统,将车载多媒体技术推向了一个新的阶段。预计,将声音、图像、办公通讯融为一体的汽车多媒体不久将成为现实。那时,坐在汽车里,除了可享受高品质音响及导航外,还可预定饭店、餐馆、机票等,辅助驾驶也成为可能。
8.电气系统电压升级
目前全球汽车制造商将共同为未来电子系统电压制定一项新标准,即36V/12V双电压系统将和42V电压系统一起使用。预计第一个运用42V电压系统的汽车将在几年后出现,而且在随后的十年里国际汽车业将会发生一个长久、彻底的变化。几年前在底特律召开的SAE年会上,也有很多关于这方面的讨论,即如何去发展42V电压系统:目前面临的困难是什么:如何解决等等。
OSEK/VDX规范从实时操作系统(Real-TimeOperatingSystem,RTOS)、软件接口、通讯和网络管理等方面对汽车的电子控制软件开发平台作了较为全面的定义与规定。将OpenSystemsandtheCorrespondingInterfacesForAutomotiveElectronics规范简称为OSEK规范。
兼容OSEK/VDX规范的操作系统应用架构
OSEK/VDX标准包括以下四部分:OSEK/VDX操作系统规范(OSEKOperatingSystem,OSEKOS),OSEK/VDX通讯规范(OSEKCommunication,OSEKCOM),OSEK/VDX网络管理规范(OSEKNetworkManagement,OSEKNM)以及OSEK/VDX实现语言(OSEKImplementationLanguage,OSEKOIL)。采用符合OSEK/VDX标准的嵌入式实时操作系
统可以提高产品代码的复用率、降低开发成本、缩短产品开发周期。使用兼容OSEK/VDX标准的嵌入式实时操作系统的应用架构如下图所示。
2.OSEK/VDX任务管理
OSEK/VDX将任务分为基本任务和扩展任务。基本任务具有3种状态:运行状态、就绪状态、挂起状态;扩展任务比基本任务增加一个等待状态。基本任务只在开始和结束时才有同步点。扩展任务运行时可能进入等待状态,因此不仅在开始和结束有同步点,而且运行过程中可能有多个同步点。下图所示的是扩展任务与基本任务的状态转化图。
OSEKOS规范规定的任务类型
3。OSEK实现语言规范
为了达到软件可移植的目标,OSEKOIL规范(OSEKImplementationLanguageSpecification)定义了一种配置和使用OSEK应用的方法。下图表示了一个遵守OSEK规范的应用开发过程。OIL文件可以是手写的或者是系统配置工具产生。
基于OSEK规范的应用开发过程
OIL提供一种在特定CPU中配置OSEK应用的机制。每个CPU对应一个OIL描述。所有的OSEK系统对象用OIL对象来描述。OSEK应用的OIL描述是一组OIL对象的组合。CPU是这些OIL对象的容器。OIL明确地为每个OIL对象定义了所有标准属性。每个OSEK应用可以定义附加地特殊执行属性和引用。每个OSEK应用可以限制每个属性的取值范围。
4.车控电子产品的开发流程
车控电子产品是软硬件结合的嵌入式系统。为了节约资源,缩短产品开发周期,一般应采取软硬件同步开发的方案。车控电子产品的开发工具对软硬件的同步开发、调试提供了很好的支持。车控电子产品的软件开发分为功能描述、软件设计、代码生成、操作系统环境下高级调试等步骤。车控电子产品的硬件开发分为硬件描述、硬件设计、硬件调试等步骤。当软件设计完成后,通过使用相应的工具,完成在虚拟ECU平台上的验证。当硬件设计完成后,与硬件一起进行软硬件集成调试。通过这种开发方式,缩短了产品上市的时间。
软硬件并行的开发方案
5.车控电子产品软件开发流程
汽车车控电子产品软件开发流程是“V”形开发流程。“V”形开发流程分为五个阶段,即功能设计、原型仿真、代码生成、硬件在回路仿真-HIL、标定。
在功能设计阶段使用的主要工具是MATLAB。通过使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具,完成控制方案的设计、功能模块的设计、控制算法的设计等任务,并进行初步的仿真模拟工作。在原型仿真阶段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型-RCP工具完成离线的仿真工作。在开始该阶段之前,需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等产生的代码向标准C代码的转换工作。
6.车控电子产品代码生成过程
在进行向标准C代码的转换的过程中,可以根据需要加入符合OSEK规范的嵌入式实时操作系统。在代码生产阶段使用的主要工具是CodeWarrior。通过使用CodeWarrior提供的编译器、调试器等工具,完成从标准C代码向目标硬件平台上的产品代码的转换工作。下图表示了车控电子产品的代码生成过程。
1.学生对“职业核心能力”的认识和理解。
在关于“您是否非常清楚什么是职业核心能力”问卷调查中,回答“不清楚”的,在校学生占73%,在企业中实习或已工作的学生占53.3%,说明了学生在校期间接触这方面的训练比较少,对职业核心能力并没有认识和理解,学校缺乏专门的培训。在关于“您觉得是否需要着重培养自己的职业核心能力”中,选择“非常需要”的,在校学生占44.4%,在企业中实习或已工作的学生占80%;选择“需要”的,在校学生占55.6%,在企业中实习或已工作的学生占20%;选择“不怎么需要”和“不需要”占0%,这说明学生非常渴望职业核心能力的培养。
2.学生对自身的能力和职业发展前景的认识。
在“您是否非常清楚自己应该往哪些职业方向去发展?”问卷调查中,选择“是”的在校学生占33.3%,在企业中实习或已工作的学生占73.3%,选择“不太确定”在校学生66.7%,在企业中实习或已工作的学生占26.7%。在“您觉得自己在校培养的职业核心能力与出来社会工作所要求的(不管专业是否对口)是否有区别?”,在校学生93.7%选择有区别,在企业中实习或已工作的学生的98.7%选择有区别。学生认为影响自己职业发展的主要不足之处,选择人数最多的一项是“缺乏信息处理能力”,第二多的是“专业知识和专业技能不足”,排在第三位的是“缺乏创造力”。在关于“您认为从事您想做的工作所最需要的职业核心能力是什么”问卷调查中,排在第一位的是“沟通能力”,其次是“团队合作能力”,再次是“创新能力”。这些说明大多数学生对自己将来的职业发展方向认识不清楚,对将来从事的工作所需的职业核心能力也不明确。可见职业核心能力方面的学校培训对于高职学生有很重要的意义。
3.学生对职业核心能力培养方式的反馈。
在“目前学校对学生职业核心能力培养的主要方式是什么”问卷提问中,选择“理实一体、工学结合教学”在校学生占57.1%,选择“职业指导课”占22.2%,选择“参加相关社团活动”占19%,选择“听讲座”占11.1%,选择“参加招聘会”占6.4%。在“在校期间哪些活动对您成长帮助最大”问卷提问中,选择“参加社会活动(如寒暑假社会实践、公益活动等)”在校学生占49.2%,选择“各种社团活动”占35%。可见“,理实一体、工学结合教学”和“社会活动(如寒暑假社会实践、公益活动等)”是目前高职院校学生职业核心能力培养的主要途径。
二、用人单位对汽车电子技术业毕业生的评价调研
评价调研的对象是2010年、2011年、2012年、2013年毕业的汽车电子技术专业学生,评价的内容包括“对毕业生思想、道德、文化、心理、身体素质的综合评价”、“对毕业生业务、职业技能、实践能力等的综合评价”、“本专业毕业生能力、素质的主要缺陷”“、对我院人才培养工作的建议”。调研结果表明:汽车电子专业中高素质技能型人才无论是数量和质量上均处在严重紧缺的状态,已成为制约行业发展的瓶颈;在调研过程中我们注意到,在企业内很多人都担任了不同的工作角色,几乎所有企业都喜欢既懂技能又懂管理,专业知识面广,一专多能,具有一定社交能力和组织协调能力的专业人才。汽车电子技术应用行业需要的是掌握了一定专业知识、动手能力强的技能型人才,特别对高素质综合技能型人才要求比较高,现在的企业对人才的综合素质也提出了很高的要求,从思想素质到职业道德及人文素质都提出了较高要求。
三、高职汽车电子技术专业学生核心能力培养的措施
1)汽车发动机基本原理和构造
当今世界上的汽车发动机工作过程基本上都由四个冲程组成,即进气、压缩、膨胀和排气。利用燃料和空气的混合气在气缸内燃烧产生的高温高压气体的膨胀,发动机借助于曲柄连杆机构通过曲轴对外输出扭矩而作功。发动机按照所用燃料可分成汽油机、柴油机和燃气发动机;按照点火方式可分成点燃式和压燃式;汽油机按照空气和燃油的比例可分成理论当量燃烧和稀薄燃烧;按照汽油喷射地点可分成中央喷射、进气口喷射和缸内喷射。
发动机的各个部分按其功能可分成燃油供应系统、进气排气系统、点火系统、曲柄连杆传动机构、系统、冷却系统和辅助系统如发电机、起动机、空调压缩机和各种泵等。
发动机工况可分成冷起动、起动后、暖机、怠速、部分负荷、全负荷、加速、减速和倒拖滑行等。这些工况主要根据负荷与转速,结合发动机温度(即冷却液温度)来区分。
2)电子控制在发动机中的重要意义
汽车电子控制始于发动机电子控制。电子控制之于1957年引入发动机以及于1967年商品化,其初衷是为了满足越来越严格的排放法规要求,同时提高汽车的动力性、燃油经济性和舒适性。现代汽车和发动机技术离开了电子控制是不可思议的。电子产品的产值在整个汽车中所占的比例随着汽车级别的提升而升高,可达30以上。
3)发动机电子控制的核心问题
汽油机电子控制的核心问题是燃油定量和点火定时。柴油机电子控制的核心问题是燃油定量和喷油定时。
2.汽车和发动机电子控制系统的组成
汽车和发动机电子控制系统跟其它电子控制系统一样,也是由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成。
1)传感器
(1)目前汽油机电子控制系统常用的传感器有:
l进气岐管绝对压力传感器(提供进气岐管绝对压力信息供计算负荷等)
l燃油压力传感器(提供油轨燃油压力信息)
l燃油箱压力传感器(提供燃油箱压力信息)
l机油压力传感器(提供机油压力信息)
l冷却液温度传感器提供(提供发动机温度信息)
l进气温度传感器(提供进气温度信息供计算空气密度等)
l空调蒸发器温度传感器(提供空调蒸发器温度信息)
l空调冷凝器温度传感器(提供空调冷凝器温度信息)
l空气流量传感器(提供空气流量信息供计算负荷等)
l节气门位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息)
l油门踏板位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息等)
l霍尔传感器(提供转速信息、曲轴位置和相位信息)
l感应式转速传感器(提供转速信息和曲轴位置信息)
l燃油箱液面位置传感器(提供燃油箱液面位置信息)
l爆震传感器(提供发动机机体接收到的振动信息)
l排气再循环阀阀杆位移传感器(提供排气再循环阀开度信息)
l氧传感器(提供过量空气系数l是大于1还是小于1的信息)
(2)目前柴油机电子控制系统常用的传感器有:
l增压压力传感器(提供增压压力信息)
l燃油压力传感器(提供共轨燃油压力信息)
l机油压力传感器(提供机油压力信息)
l冷却液温度传感器(提供发动机温度信息)
l燃油温度传感器(提供燃油温度信息)
l进气温度传感器(提供进气温度信息)
l排气温度传感器(提供排气口和排气管的温度信息)
l空调蒸发器温度传感器(提供空调蒸发器温度信息)
l空调冷凝器温度传感器(提供空调冷凝器温度信息)
l空气流量传感器(提供空气流量信息)
l节气门位置传感器(提供节气门位置信息用于排气再循环控制)
l转角传感器(提供分配泵轴转角信息)
l油门踏板位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息)
l霍尔传感器(提供转速和曲轴相位信息)
l海拔高度传感器(提供海拔高度信息)
l车速传感器(提供车速信息)
l感应式转速传感器(提供转速信息和曲轴位置信息)
l燃油箱液面位置传感器(提供燃油箱液面位置信息)
l排气再循环阀阀杆位移传感器(提供排气再循环阀开度信息)
l氧传感器(提供过量空气系数l的具体数值)
l压差传感器(提供微粒物捕集器的压差信息)
lNOX传感器(提供排气后处理系统的NOX浓度信息)
2)电子控制单元
电子控制单元(ECU)接受传感器提供的各种信息并加以处理,根据处理向执行器发出指令给,对发动机实施控制。电子控制单元由微型计算机和模拟电路组成。随着发动机技术的不断发展,电子控制单元的信息处理量越来越大,现在所用的芯片已经达到32位,晶体管数量可超过700万个,匹配参数可超过6000个,针脚数目可超过150个。
3)执行器
(1)目前汽油机电子控制系统常用的执行器有:
l电动燃油泵
l电磁喷油器
l点火线圈
l各种怠速执行器
l炭罐控制阀
l排气再循环控制阀
l电动节气门(又称电子油门)
l液压回路电磁阀(用于可变气门定时控制等)
l气动回路电磁阀(用于可变进气管长度控制等)
l全可变气门电子控制执行器
l涡轮增压废气放空控制阀
l电动二次空气泵
l三效催化转化器加热执行元件
l冷却风扇
l空调压缩机电磁离合器
l发动机上的其他辅助设备
(2)目前柴油机电子控制系统常用的执行器有:
l电动输油泵
l各种燃油喷射泵
l喷油量执行器(集成于燃油喷射泵内)
l喷油提前角执行器(集成于燃油喷射泵内)
l燃油切断阀(集成于燃油喷射泵内)
l共轨高压泵
l共轨压力控制阀
l各种共轨喷油器
l单元喷嘴系统和单元泵系统的高压燃油电磁阀
l炽热塞
l排气再循环控制阀
l电动节气门(又称电子油门)
l可变气门控制执行器
l可变进气管长度执行器
l涡轮增压废气放空控制阀
l冷却风扇
l空调压缩机电磁离合器
l发动机上的其他辅助设备
一部分柴油机传感器和执行器集成于燃油喷射设备之内,因所用的柴油喷射设备而异。
3.汽油机基本的电子控制项目
1)燃油定量。这是汽油机最重要的电子控制项目。控制对象是进入发动机的空气与燃油的质量比例,由ECU根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等参数决定。负荷就是驾车人对发动机的扭矩要求,通过吸入空气量或油门踏板位置传递给ECU。执行器是电动燃油泵和电磁喷油器。燃油定量影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。
2)点火定时。点火定时通常用点火发生时活塞在压缩冲程上止点之前多少度曲轴转角,即点火提前角来表征,也要根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等工况参数决定。执行器是点火线圈。点火定时同样影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。
3)爆震控制。汽油机爆震会损坏发动机,恶化排放和燃油经济性。通过电子控制避免爆震的主要途径是减小点火提前角。所以爆震控制通过点火定时控制实施。但是过小的点火提前角会影响燃油经济性。爆震控制的目的就是使点火提前角保持在恰好不发生爆震的临界点。
4)油箱蒸发排放物控制。油箱蒸发排放物都是碳氢化合物,是有害物质,必须利用活性炭罐加以吸附,并在适当的时候用新鲜空气清洗活性炭罐。清洗气流通过进气管送入气缸燃烧。并不是任何工况下都可以进行清洗,所以要利用炭罐控制阀对清洗气流加以控制。
4.柴油机基本的电子控制项目
柴油机基本的电子控制项目就是燃油定量和喷油定时。这两者都由喷射设备根据转速、负荷和冷却液温度等信息控制。这里,负荷信息由油门踏板传感器提供。如果说汽油机可以采用,也可以不采用油门踏板位置传感器的话,那么柴油机必须采用。
5.扩展的发动机电子控制项目
1)扩展的汽油机电子控制项目
l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。
l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性,降低有害物质排放。
l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。
l二次空气电子控制。用于满足欧4以上法规对碳氢化合物和一氧化碳排放的要求。
l三效催化转化器燃油加热或电加热电子控制。用于满足欧4以上法规对排放的要求。
l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。
l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性,降低有害物质排放。
l喷油压力和喷油定时控制。用于汽油直喷,提高动力性和经济性,降低有害物质排放。
2)扩展的柴油机电子控制项目
l喷油压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l喷油规律电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质和噪声排放。
l多次喷油电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质和噪声排放。
l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。
l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性,降低有害物质排放。
l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。
l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。
l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性,降低有害物质排放。
l微粒物捕集器再生电子控制。用于降低发动机微粒物排放。
6.展望和结语
1)发动机电子控制系统是一个非常有潜力的市场。随着排放法规的逐步趋严和燃油经济性要求的逐步提高,发动机技术正在飞速发展,新的电子控制技术还在不断涌现。
2)都说世界制造业的重心正在向中国转移。汽车行业,包括汽车电子行业,也在一定程度上出现了这种趋势。但是,目前中国发动机电子控制系统的原配套产品基本上都出自外资企业。这些企业组装产品用的元件几乎都不是在中国生产的。由此我国丧失了许多GDP和就业岗位。国营和民营企业技术水平低下,只能仿造外资企业的产品,跟在外资企业后面从维修备件市场分一点残羹冷饭。有的甚至还偷偷摸摸地打着外资企业的招牌,干着生产假冒伪劣产品的勾当。这种局面应当扭转。政府应当看到,这个行业的发展将会带来巨大的GDP增长,并创造大量的就业机会。所以政府应当做出规划,对这一行业加以扶植和整顿。
智能交通系统(IntelligentTransportSystem,简称ITS),通过建立起一种包括信息技术、电子控制技术、数据通讯传输技术以及计算机处理技术等多项先进技术的集成智能系统,并将其应用于交通运输管理体系中,从而实现全面、科学、实时、高效地对交通运输进行综合管理的目的。利用ITS系统能够对行人、道路及车辆进行综合管理和统一指挥,实现交通运输管理的规范化与统一化,对交通安全问题的控制具有很大的促进作用,使得行驶车辆的事故率得到控制并在一定程度上提高了交通安全系数。
2汽车电子监测关键性技术分析
在智能交通系统中主要汽车电子技术、传感器及监测系统三各部分作用于汽车电子监测,下面对前两项关键性技术进行简要分析:
2.1汽车电子技术
随着社会科学技术水平的提高,真空管、集成电路、晶体管等技术的发展促进了计算机信息技术电子装置的发展进程并扩大了其应用范围。电子技术在汽车中的应用也逐渐受到了国内外汽车行业的重视,自动优化控制技术、机电一体耦合技术以及电子技术等综合交叉使得小系统商品的发展已逐渐专业化和成熟化。
2.2传感器
传感器即转换器,通过以转换行驶车辆电子设备之外信号的方式能够有效实现将非电量转化为电量并进行监测的目的,最终使得电能形态被转换。由于传感器具有获取电子设备外信息的功能并实现对行驶车辆安全性能的监测,其作为汽车电子监测的关键性技术使得汽车能够实现电子化、自动化及高档化。通过利用传感器的优势从设计角度出发,对汽车行驶过程中的参数进行控制监测,能够有效降低汽车燃耗及安全故障的发生率。同时将传感器与微电脑信息处理功能相结合使其在汽车电子监测技术中具有关键性的作用。传感器设置的数量一般都会以汽车的整体设计情况、软硬件的配置以及机械结构的差异为依据,在其尺寸、形成及价格等方面进行调整。传感器的使用通常会受到较为严格的要求,由于汽车在行驶中需要适应各种环境条件,环境温度的变化、路面状况及异常气候等因素都会使汽车受到温度变化的考验,因此传感器的设计必须达到抗震、温度耐受性、耐水及抗电磁干扰等要求。
3在ITS系统中对汽车电子监测技术的设计
电子数据的采集方案设计作为ITS系统中汽车电子监测技术的设计首先需要考虑的问题,通常会以ITS系统的功能为前提对数据采集的时间间隔进行合理设置,并对相关信号获取的设备对象信息进行采集,从而保证数据采集方案设计的科学合理性,这一方式即程序轮询式数据采集。此外,还需采取必要手段对采集的数据信息进行相关处理,从而保证系统能够及时对数据信息进行处理以及信号来源设备的级别。例如,在设计过程中应优先对汽车的安全系统、刹车系统等进行数据采集。汽车电子监测系统以车载嵌入计算机系统为主要实现方式,对其进行设计时应保证整体系统的可靠性、实时性与灵活性。监测系统主要包括数据采集、处理及信息传输与执行三个模块,并以下图所示的具体流程进行工作。其中数据采集模块是通过集合红外线、传感器、超声波、摄像机及激光雷达等技术从而实现对汽车行驶中的路面情况进行监测,同时能够对有行驶路线发生变化等因素造成的异常及故障问题进行快速反映,并收集汽车全局信号对其各项数据信息进行采集。通过利用傅里叶对采集数据信息进行分析和判断,使得故障诊断就有合理的参考依据。
4结语
一般情况下,如果车辆的行驶里程数在15万公里与20万公里之间,那么汽车的各种操作技术的性能就可以很明显的看出已经有所降低了。在这种情况下,如果不进行下一步处理,就会使汽车在使用性能等方面受到影响,在汽车的安全性、操作性、经济性、平顺性等标准上也会出现质量下降。有些人为了确保各种参数的准确性,自己进行电子式车速里程表的安装,结果因为不熟悉安装程序,对机器造成破坏,在运行时出现故障,仪表盘所显示的读数不能够准确的反映出实际的行驶的里程,只能依靠司机进行估计来计算车辆的养护日期。这样的做法是十分不可取的:仅仅依靠司机估计的数据与实际情况还是有差距的。更重要的是如果在安装时漏掉了重要的零部件,不仅在行驶中读取不到正确数值,还更有可能在这过程中形成安全隐患,对司机的安全构成威胁。为此,在进行电子式车速里程表的安装时,需要在说明书的指导下进行安装,必要时可以由专业人员在旁进行指导与帮助,保证安装后可以最大限度的发挥其作用。
2电子式车速里程表的电子设备的问题及解决方案
相比于传统的车速里程表,电子式车速里程表选用了具有时代特色的科技产品为人们服务:它们主要是由具有一对或几对触点的舌簧开关和转子组成的。在这种车速里程表中,它们的传感器是安装在组合仪表内部的,由变速器经过软轴驱动,在汽车行驶过程中产生了正比于汽车行驶速度的信号。
2.1电压汽车里程表都是有一定的定额的工作电压,在使用过程中需要注意电压的控制。特别是在冬季,有一些使用柴油机的车辆在进行启动时会遇到不能启动或是无法启动的问题,会选用强制启动的方法:跨接法高电压强制启动。如果经常采用这种方法,会造成车速里程表内部电压不稳定,严重的会烧坏原本稳定的电路。多次断开仪表电源,导致断丝等现象产生,使得车速里程表不能准确的显示车辆行驶路程及速度,车主无法准确的掌握车辆情况,最终会因为养护不及时导致车辆使用寿命缩短。对待这样的问题,需要根据实际情况有选择性的进行处理。不同车辆的车速里程表的额定工作电压是不同的。在对车辆的里程表进行电压测量时,需要依据说明书进行参数调整,防止将电压调高或调低,影响车辆的造成使用,造成安全隐患。当出现电压不稳或仪表盘不正常的情况时,需要立即停止车辆操作,运用专业检测设备或由专业人员进行排查,找出问题的原因,清除安全隐患。2.2接线在进行车速里程表的维修或养护中,会经常对线路进行拆装检查,因此,线路的接线问题也就出现了。一般情况下,车辆的车速里程表都有线路标记,在对车辆进行相关维修时,需要将这些标记一一区分开来,不要弄混。经常采用测量V0柱、G柱的电压来确定车速里程表的好坏情况,但切记不可以使用刮火的方法来检查是否有电。那样做是十分不安全的,而且近距离接触的安全隐患对人们造成的身体危害也是巨大的。在进行接线时需要我们提高警惕,谨慎小心的进行这项工作,不可以马虎大意。
2.3车速传感器安装在变速器输出轴传动端的车速传感器,主要是将输出转速产生脉冲信号反馈给车速里程表,由它显示出当前车辆行驶的车速。在使用车速传感器时,对下面的几个方面需要特别注意。传感器与变速器之间的连接需要有保证。只有两者之间的连接确定牢固,才可以在车辆行驶中进行准确的数据传输与反馈。确保车速传感器的轴插入到变速器的输出端齿轮的内孔中,保证传输转矩的准确性。在进行这项工作时,需要注意相关零部件的型号、类型。这些物件并不是通用的,在挑选时需要根据车辆自身的需求选取最佳型号的物件。如果使用不适当或者错误的部件,会造成车速传感器不能正确传输转矩,进而导致车速表不能正常工作,对车辆的使用期限造成一定的影响,造成使用者的人身安全隐患。因为车速传感器在与变速器连接时的条件是十分严格的,在一些车辆中会经常出现在这两者之间的连接物件脱落、生锈等情况,造成车速里程表的指针不正常指数或上下跳动,对车辆的使用造成一定的影响。因此,在对它们两者进行连接处理时,需要在专业人员的指导下进行安装,保证连接处的牢固程度,确保可以延长使用寿命。
3结语
(一)操作稳定的电子系统
以往基本都是通过改进轮胎、转向系以及传动系等性能,来提高汽车的操纵稳定性。近几年来,随着车载微处理器、传感器以及执行机构的快速发展,一些现代汽车开始安装先进设备,改善操纵性能。本文主要介绍了以下几种操作比较稳定的电子系统:第一,电控自动变速器。有了电控自动变速器之后,可以不踩离合器就完成换挡,并且此时发动机也不会熄火。这一装置可以实现变速比的有效控制,促使汽车在行驶过程中处于最合适的挡位。电控自动变速器具有以下优点:高传动效率、低油耗、延长变速器的使用寿命等。第二,电控制动力分配系统。这一系统的功能就是在汽车制动的时候,计算四个轮胎的摩擦力数值,然后对制动装置进行调整,确保车辆安全、平稳行驶。第三,加速防滑系统。当汽车在加速的时候,加速防滑系统可以将车轮的空转滑动控制在一定的范围内,避免驱动轮出现快速滑动的现象,从而使得牵引力得以提高,最终保证汽车的稳定行驶。第四,电子稳定程序系统。当汽车在行驶过程中,电子稳定程序系统会借助传感器来对驾驶者的转弯方向、车速、车身倾斜度等进行监控。然后调整发动机的转速,修正转向中存在的问题。
(二)行驶安全性的电子系统
近几年来,交通事故数量呈现明显上升趋势,因此人们不断提高对汽车安全性能的要求。汽车开发商开始研发出可靠的、安全的汽车电子安全装置,并且将这些汽车电子安全装置应用到汽车上。本文涉及到的汽车电子安全装置,主要有以下几种:第一种,防抱死制动系统。防抱死制动系统可以对制动液压力的收放进行有效控制,从而达到控制车轮的目的。通过安装防抱死制动系统不仅可以改善汽车的制动性,而且可以提高汽车紧急制动安全性。第二种,智能化安全气囊系统。该系统是由通型安全气囊、与之相配套的计算机系统组成的。该系统红外线传感器根据热量来判断座椅上是人还是物体;该系统超声波传感器,可以准确判断出乘员的具置。第三种,汽车自动避撞系统。此系统充分利用现代信息技术、传感技术,提高了驾驶员的感知能力,在发生紧急情况的时候,可以自动采取措施来控制汽车,让汽车主动避开危险,确保车辆的正常行驶。第四种,汽车轮胎压力检测系统。在汽车的每一个轮胎上要安装传感器,对行车状态下轮胎的各种参数进行实时监视。第五种,前照灯电子互控系统。这一系统能够促使相向行驶的车辆在相距150米以内的时候,其中一方关闭远光灯打开近光灯,另一方也会主动关闭远光灯打开近光灯,这就增强了夜间驾驶的安全系数。
(三)乘车舒适休闲的电子系统
当前,人们不仅追求汽车操作的可靠以及安全行,而且还追求汽车乘坐的舒适性,这就推动了汽车电子技术的快速发展。第一,智能化汽车空调。汽车空调装置借助电控单元ECU,控制转换风扇、加热继电器等,并且根据客户的不同需求,调节车内的温度。第二,电控自动座椅。电控自动座椅是将人体工程学与电子控制技术充分结合起来,提高座椅的舒适度。第三,电控主动悬架系统。在这一系统中,结合了电控技术与随动液压技术,按照车辆运行的实际情况以及路面状况来对阻尼特性参数进行控制以及调整,确保车辆的平稳行驶。第四,车载多媒体以及远程通信系统。在此系统中包括了游戏设备、DVD、车载GPS等设备。
二、汽车电子技术的发展趋势
电子技术与汽车工业充分结合起来,促使汽车电子技术向着智能化、规范化、总线化以及模块化方向发展。其一,智能化发展方向。目前在汽车电子各系统中,微处理器开始得到了广泛的应用,有效提高了控制技术智能水平,并且增强了装置的使用性能。其二,规范化发展方向。虽然多种多样的汽车电子技术逐渐涌现出来,但是这些技术在汽车上实施还需要一段时间才能够被确认下来。其三,总线化发展方向。各电子控制单元在通信的时候借助了总线,将当前的信息传输出去,总线化推动了汽车电子系统的革新。其四,模块化发展方向。电子技术与高新技术充分结合,更新汽车零部件产品,同时还简化了配套以及整车制造工艺,从而促使产品的品质得到提高。
三、结语
电子转速表具有在振动、潮湿以及高低温等恶劣环境下工作的优点,并依赖其较高灵敏度及精度的特点来实现自动报警功能,所以应用的范围较为广泛。在现代汽车电子技术的发展下,大多数转速表开始采用液晶显示、真空荧光显示来以图形显示发动机的速度,与此同时,电子转速表还实现了用点火系的脉冲信号来测量发动机的转速的功能,即用微机中测出的每个脉冲的平均周期来计算发动机的转速。
在现代汽车电子技术的条件下,数字温度计可用于对控制汽车发动机冷却水的温度进行更为精确的测量,还有探测气缸内主要轴承的温度及其燃烧的温度变化。数字温度计由放大A/D转换、温度传感器、显示装置以及译码器等部分构成,其工作原理是将传感器所产生的连续性的电量变成具有一定函数关系的电信号,再经过A/D转换将温度传感器模拟的电信号转换为相对应的断续量,接着译码器对其进行数字的编码,从而将测量的最后结果通过显示装置显示出来。
现代汽车电子技术在目前已步入了优化人—汽车—环境的阶段,并且已在微型化的方向取得了进一步的发展。由于人们对汽车性能方面的要求越来越高,电控产品的使用使得汽车的系统构造愈加复杂,智能仪表系统的出现则是对这一要求的功能实现。智能仪表系统包括组合仪表、彩色液晶屏及控制器三个方面,主要用于实时显示汽车运行的整体工况以及各个控制模块的故障状况,仪表控制权所接受的信息来源于总线和直通线,其主要向液晶显示屏和组合仪表反馈相应的信息,保证驾驶员或者检测员能够及时地了解车况并做出实时反应。由于汽车电子技术在智能仪表中的运用尚且处于起步阶段,而其推动力又不可忽视,所以现代汽车电子技术今后在仪表或是其他装置上的改良与发展仍需更进一步的研究。
关键词:汽车电子;电力电子;教学改革
作者简介:吴晓刚(1981-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,副教授;周美兰(1962-),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150080)
基金项目:本文系黑龙江省高等教育教学改革项目(项目编号:JG2201201107)、哈尔滨理工大学高等教育研究重点项目(项目编号:A201200004)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0098-02
随着汽车产业的发展,电子技术在汽车上的应用已成为汽车设计研究部门考虑汽车结构革新的重要原因。在国外,平均每辆汽车上的电子装置在整车成本中占20%~25%,一些豪华轿车上装有40多个微处理器,有的汽车电子产品甚至占整车成本的50%以上。许多汽车制造商都认为,增加汽车电子装备的数量,促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的有效手段。[1]
在对汽车电子技术的教学研究中,文献[2]提出优化“汽车电子与控制”配置课程的内容、改革结构体系、改革教学方法和手段、加强实验建设和课程设计环节等改革思路。文献[3]分析了“汽车电子控制技术”课程在理论教学和实践教学方面的问题,提出了灵活多样的理论教学改革方案和采用项目教学法等加强实践环节教学的建议。文献[4]介绍了汽车电子控制技术课程精品实验项目的设计思想、主要环节及具体实践。文献[5]将虚拟仪器LabVIEW软件应用于汽车电子技术综合性和设计性虚拟实验中,并进行了实验教学的实践。文献[6]开发了汽车电子控制系统实验教学所需要的嵌入式系统,完成了实验箱硬件及教学实验所需的支撑软件,并在此基础上开展了教学实践。文献[7]介绍了在电子信息工程专业开设汽车电子系列特色课程的研究。
在汽车电子中,涉及到电力电子技术的内容通常称为汽车电力电子技术,并且成为了电力电子技术的重要分支。哈尔滨理工大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业下的电力电子方向,在汽车电子研究上已有了十几年的基础。在依托汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程研究中心和黑龙江汽车电子技术研究中心科研基地的基础上,形成了以新能源汽车动力系统控制和汽车电子驱动控制为特色的研究方向,并培养了大量的硕士研究生和博士。因此,为了在本科教学中体现我校电气工程及其自动化专业的办学特色,结合在汽车电子方向上的研究成果,在2010年制定的电气工程及其自动化专业电力电子方向本科生培养方案中,特别增设了“汽车电子技术”专业方向选修课。本文以“汽车电子技术”课程作为研究和实践对象,通过课程结构优化设置和考核方式改革,结合现场教学和研究性教学的教学方法,实现具有特色的专业选修课教学。
一、“汽车电子技术”课程结构
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期,为专业选修课程,2学分,共32学时。其中理论教学22学时,实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置,结合汽车电子技术的主要特点,“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块,如图1所示。
在“汽车电子技术”课的理论教学环节中,第一部分,先介绍汽车电子的基本概念,回顾汽车电子技术的发展历史,通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响,结合电气工程及其自动化专业的相关知识,讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分,介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器,常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据,汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介绍的基础上,着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法,主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法,特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分,结合新能源汽车的热点问题,充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于,省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分,强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外,还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分,介绍汽车电器系统,包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分,介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。
在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中,主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段,学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解,并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上,主要分为5个部分,如图2所示。
课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段,它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解,而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来,提高了知识的应用能力。[8]“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程,课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识,以电动汽车控制系统作为设计目标,让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说,涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的,而通过传统的板书教学方式,也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式,通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理,使教学的内容直观清晰,易于理解。
在“汽车电子技术”课程的教学过程中,除了正常的多媒体课堂教学外,还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台,使学生到工程中心参观现场演示,并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外,教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时,可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象,从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证,到中间环节的样机开发、功能验证,再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授,学生对汽车电子的感性知识加深,在理论学习中的目的就会变得明确,清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学,突出“汽车电子技术”课程的实践性,改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生,选课人数基本维持在40~60人范围内,这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导,因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于,其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩,而作为专业选修课,本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%,作业成绩占10%,实验成绩占10%,课程设计占30%,专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是,不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点,并且可以充分激发学生的学习兴趣,培养学生的团队合作精神。
专业小论文作为考核的主要部分,在撰写过程中,授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训,而后引导学生充分利用学校图书馆的资源,根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索;学生分成了3至4名成员一组,选择关于汽车电子的主题项目,可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等,学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后,学生提交科技论文,并以学术会议的形式在课堂上进行交流,老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问,并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出,这样做的好处是激发学生的积极性,所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果,令所有同学信服。
四、结论
根据“汽车电子技术”理论与实际紧密结合的特点,结合所开设课程在电气工程及其自动化专业的实际情况,提出了教学中课程内容优化配置,现场教学结合研究性教学的授课方法;考核上提出了平时、作业、实验、课程设计与科技论文撰写相结合的方式。通过这些教学改革,提高学生学习的积极性和主动性,真正能够在有限的学时内获得最实用的知识,增强学生的实践能力。
参考文献:
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[5]仇成群.LabVIEW在汽车电子虚拟实验教学中的应用[J].仪器仪表用户,2011,18(6):97-98.
[6]张新丰,陈慧,孟宗良,等.控制器V型开发模式实验教学探索[J].实验室研究与探索,2012,31(2):131-134.
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题,其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册,最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,Purdue University等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米 / 分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952 年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10- 9 。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133 Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10- 12 —10- 14量级,即30 万年——300 万年差1 秒)。1967 年第13 届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133 Cs 原子基态两超精细能级跃迁的9192631770 个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
[1]张凡,殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》,2006(01)。
[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J],《汽车运用》,2006(09)。
[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J],《电子设计应用》,2005(05)。
[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J],《中国科技信息》,2006(01)。
[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J],《中国科技信息》,2005(19)。
在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10-12—10-14量级,即30万年——300万年差1秒)。1967年第13届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
[1]张凡,殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》,2006(01)。
[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J],《汽车运用》,2006(09)。
[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J],《电子设计应用》,2005(05)。
[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J],《中国科技信息》,2006(01)。
[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J],《中国科技信息》,2005(19)。
[6]黄军辉,张南峰,管卫华《创办汽车电子技术专业——适应现代汽车技术的发展之路》[J],《广东农工商职业技术学院学报》,2006(01)。
[7]巨永锋《汽车电子技术的发展趋势》[J],《现代电子技术》,2003(09)。
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题,其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册,最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10-12—10-14量级,即30万年——300万年差1秒)。1967年第13届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
[1]张凡,殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》,2006(01)。
[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J],《汽车运用》,2006(09)。
[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J],《电子设计应用》,2005(05)。
[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J],《中国科技信息》,2006(01)。
[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J],《中国科技信息》,2005(19)。
关键词:高职教育 汽车电子技术 人才培养方案 学习领域课程
北京电子科技职业学院被评选为国家示范性高职院校期间,汽车技术服务系进行基于工作过程的专业课程改革,探索以就业为根本、以能力为本位,以工作过程为导向的专业课程开发。在对理论实践一体化的教学模式的改革当中,借鉴德国职业教育课程学习领域课程模式,开发与研究汽车电子技术专业人才培养方案。
一、学习领域课程特点
社会进步和劳动生产水平的提高,使企业对劳动力的职业素质和行为要求发生了很大的变化,关注的重点由原来重视技能训练,转变为注重专业复合能力、创新能力和合作精神的培养。学习领域则是德国“双元制”职业教育改革中一种全新的、为企业要求而设计的课程方案。
所谓学习领域是一个跨学科的课程计划,是案例性的,经过系统化教学处理的行动领域。学习领域是基于行动导向教学理论的,学生是教学过程的中心。每一个学习领域是一个学习课题。通过一个学习领域的学习,学生可以完成某一职业的一个典型的综合性任务。通过若干个互相关联的所有学习领域的学习,学生可以获得某一职业的从业能力及资格。
二、汽车电子技术专业“1-4-1”学习领域课程体系的构建
1.打破“三段式”,构建“1-4-1”工学结合人才培养模式
我们深谙传统 “三段式”在人才培养方面的不足。传统的专业课程设置是以学科体系为中心,在学科体系的课程模式里,课程被分为公共基础课程、专业基础课程、专业核心课程三大块,即“三段式”专业课程模式。“三段式”专业课程设置课程是以理论知识为主,实践为辅;公共基础课程、专业基础课程及专业核心课程自成体系。“三段式”课程设置的弊端是忽视了与具体工作任务的联系。知识体系虽完整,但学生的职业能力却未能形成。
参照学习领域课程开发模式,我们构建出汽车电子技术专业“1-4-1”人才培养模式,见图1。
图1 “1-4-1”工学结合教学体系模型
2.“1-4-1”工学结合人才培养模式的内涵
“1-4-1”人才培养模式是按照工学结合的思想构建的,在第1学期整合公共基础课,将数学、语文、外语等向专业渗透;参加各种汽车文化活动,去汽车企业参观等。学生要撰写调研活动的报告、论文;要用中英文对照的形式写出专业文章,力达公共基础课为专业服务。
在第2、3、4、5学期进行专业学习领域课程。学习领域课程中,强调学生是学习过程的主体,教师只是组织者和协调者。教师通过“信息、计划、决策、实施、检查、评估”6步教学法,使得学生独立获取信息、独立制定计划、独立实施计划、独立评估计划,在独立操作中去掌握职业技能,构建经验、知识、能力的个人体系。“学习领域课程”中,学生已不再是知识的被动接受者, 而成为知识的主动建构者。学生通过教学活动,掌握现代轿车的结构原理,传感技术、液压控制、自动控制技术,学会阅读英文汽车维修手册。在实践技能方面,应能熟练掌握和使用智能化的仪器,能检测诊断和维修现代轿车出现的故障,进而形成专业能力。
第6学期在企业顶岗实习。学生在企业中亲自操作,在工作情境中成长,并在企业实际中选题,撰写毕业论文。并且聘请企业人做指导教师,采取学校为主、企业参与、校企共同管理的模式,将论题融入企业实际,使学生初步形成方法能力和社会能力。
3.围绕职业岗位工作任务设定学习领域课程
从企业调研中得知,汽车电子技术专业学生就业的对应岗位有:汽车维护业务接待员(维修顾问)、汽车维修电工、汽车维修业务主管(业务经理)、汽车维修技术主管(技术总监)、汽车配件管理员。
学习领域是跨学科的课程方案。我们从职业分析入手,对职业岗位进行能力分解,明确一般能力和专业核心能力。据此,构建出10个学习领域课程,如有:汽车F1车模制作与测绘、发动机电控系统管理及修复、汽车底盘电控系统认识及修复、汽车局域网技术等。其中,发动机电控系统管理及修复的学习领域课程教学框架(见表1)。
表1发动机电控系统管理及其修复教学计划框架
专业: 汽车电子技术 学习领域:汽车发动机管理系统及其修复 学时要求:120
职业行动领域描述:
汽车检测员必须有能力对年检车辆进行快速有效的检测,并及时准确判断其是否合格,而且在一定范围内,能进行调整,并了解其合格标准,能对顾客提出的问题进行解答。从事工作时要遵循标准的规范要求,对已完成的工作进行记录,遵守事故防护规章。
必须有能力对故障车进行判断故障点,会用解码器、万用表、发动机综合分析仪、示波器等仪器进行检测,会用正确的维修思路进行故障分析,并能解决故障。从事工作时要遵循标准的规范要求,对已完成的工作进行记录,遵守事故防护规章。
学习目标:
能根据作业合同,查询相关信息,制定发动机的电控系统检测与维修计划,准备相应的工具、材料,进行发动机电控系统故障诊断及其原因分析,完成对发动机电控系统检测与维修任务,做好记录和归档工作,掌握安全环保知识,并能与顾客进行有效的交流与沟通。工作中安全和环境保护。
教学内容:
1.发动机检测与维修工具和设备的使用;
2.维修资料的使用和查询;
3.工作安全与环境保护;
4.工作场所的准备;
5.空气供给系统控制原理与检测方法;
6.燃油供给系统控制原理与检测方法;
7.发动机点火系统控制原理与检测方法;
8.发动机排放控制系统原理与检测方法;
9.发动机计算机管理系统原理与检测方法;
10.用检测设备读取数据流,进行分析,确定故障原因;
11.制定工作计划,维修质量的检验和工作评价;
12.向客户解释维修工作;
13.填报工作记录单。 实践、实训内容:
1.会填写接车单、派工单和工时估算;
2.能够制定维修计划,其中要有诊断分析思路和排除故障的方法步骤;
3.在教师指导下或借助维修手册,实施故障车辆的诊断与排除;
4.能够对检修工作质量给予评价和鉴定;
5.遵守设备和车辆的安全运行守则;
6.工作场地要清洁、有序,正确处理维修作业中产生的污染物质;
7.在规定时间内完成工作任务,且符合操作规程;
8.填写维修记录,它包括:维修故障部位、维修内容、实施步骤、实施结果、客户和车辆的信息及其相关说明、交车时间等。
工具:
1.多媒体教学平台;
2.汽车维修手册、数据库;
3.汽车发动机台架和整车;
4.发动机检测设备及工具;
5.常用材料;
6.教学课件、软件;
7.视频教学资料;
8.网络教学资源;
9.任务工单。 要求:
1.具备汽车拆装的技能;
2.具备汽车电路及元件检测技能;
3.会查阅维修手册;
4.能正确使用常用工量具;
5.能正确使用举升设备;
6.具备安全操作知识。 教学方法:
1.项目教学法;
2.任务驱动教学法;
3.四阶段教学法;
4.角色扮演法;
5.引导文教学法;
6.问题导向法;
7.范例教学法。
汽车运行之中,其性能的变化总会以故障现象而显露出来。在汽车修理工艺运作中,也总是从故障现象出发,通过检测其故障参数,遵照相关的工艺方法及步骤,诊断和排除故障。在专业学习领域,即发动机电控系统管理及其修复中,设计了8个学习情境,每个学习情境中都设有工作任务。任务分别是:发动机系统管理的结构认识、发动机不能启动的故障检修、发动机启动困难的故障检修、发动机怠速过高的故障检修、发动机怠速过低的故障检修、发动机动力不足的故障检修、发动机排放超标的故障检修和发动机爆震的故障检修。
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每一个工作任务都具有相对的完整性,为从业人员所需完成的一个完整的汽车维修工艺过程。因为,一个故障现象往往由多个子系统或元件所致。同时,一个子系统或元件会引发多种故障现象。为此,针对每一个工作任务又确立了若干个工作项目,即学习情境的子情境。学习情境选择的载体可以是故障现象、项目、任务、设备等。如学习领域中的发动机电控系统管理及其修复里,在“发动机不能启动的故障检修”学习情境设计中的子情境电控点火系统引起发动机不能启动的故障诊断排除中,确定典型电控点火系统工作原理等学习目标;介绍电控点火系统主要元件的构造与检修等主要内容;明确使用工具或器材;阐释任务驱动等教学方法;提供学习型工作任务单等教学材料。
4.学习情境过程考核
每一学习情境中,皆建立过程考评(任务考评)与期末考评(课程考评)相结合的方法。过程考评占70分,期末考评占30分。这是教学评价的重要依据(见表2)。
表2 考核要求
考评
方式 过程考评(项目考评)70 期末考评(卷面考评)30
素质考评 工单考评 实操考评
10 20 40 30
考评
实施 由指导教师根据学生表现集中考评 由主讲教师根据学生完成的工单情况考评 由企业人员对学生进行项目操作考评 按照教考分离原则,由学校教务处组织考评。
考评
标准 根据遵守设备安全、人身安全和生产纪律等情况进行打分10分 预习内容10分
项目操作过程记录10分 任务方案正确7分
工具使用正确3分
操作过程正确7分
任务完成良好3分 建议题型不少于5种:填空、单向选择、多项选择、判断、名词解释、问答题、论述题
备注 造成仪器、设备损坏或人身伤害的本项目计0分
不难看出,学习领域课程方案挣脱了学科体系的束缚,强调系统学习与工作过程的有机结合,以此形成基于学习领域的工学结合人才培养方案的构建。
三、关于学习领域课程方案实施的思考
根据德国职业教育的学习领域课程开发模式,针对基于学习领域的人才培养方案的研究,有以下几点思考。
1.行动导向是学习领域课程方案的教学实施原则
学习领域课程方案无论是从教学论的理论层面,还是从教学实践的操作层面,都被认为是将专业学科体系与职业行动体系集成化的教学方案。“学习领域”以行为活动为导向,强调涉及更广泛的社会活动,着力于在活动中重新构建知识、形成能力,使受教育者既能适应岗位要求,又能将这种构建知识体系的能力和其他能力,运用于其他职业。
2.课程开发以工作过程为基点,开拓职教课程改革的新维度
学习领域的课程方案挣脱了学科体系的束缚,强调系统学习与案例学习的有机结合。它的教学理念是:职业教育应通过职业情境中的典型职业活动,于各学习领域中的典型案例来学习,在以项目教学为主要特征的学习情境中实施,从而使得职业教育更加贴近职业实践。
3.课程实施以行动体系为依托,提出了职教师资培养的新要求
学习领域课程方案的构建采用主导型问题方法,形成学习主题序列。从职业情境中的工作过程到确定课程内容的基础―行动领域,从对其进行通用化处理使之成为具有普适性的课程―学习领域,再从学习领域转化为“学习情境”进行教学,要求教师具备整合企业现场工作与学校专业教学的能力。特别是课程标准确定之后,教师对学习情境的构建就成为课程实施的关键,要求教师按照跨专业能力培养和学生个性要求构建的“学习与工作任务”进行教学,把原先封闭的专业课与现在开放的行动课的教学理念、专业内容与跨专业内容有机结合。这意味着,学习领域课程方案为职业学校教师开拓了一个全新的教学空间。
参考文献
[1]赵志群.学习新概念[M].北京:科学出版社,2008
[2]徐涵.职业教育学习领域课程方案对教师的新要求[J].教育与职业,2007,5
[3]姜大源.关于德国职业学校课程重大改革的思考[J].外国教育研究,2003,1
【关键词】车载网络;车身系统;动力传动系统;安全系统;信息系统
1.汽车的网络化
在传统汽车中,开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽车电器,它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束,通常称为线束。
汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加,意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加,同样使汽车电器之间的信息交互桥梁—线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45米;而到了2002年,一辆汽车所用的平均线束总长度达到了4000米。线束的增加不但占据了车内的有效空间,增加了装配和维修的难度,提高了整车成本,而且妨碍了整车可靠性的提高。
为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式—车载网络。
汽车制造商根据各个地方不同速度的要求,将会制定出几个不同标准的车载网络。“对于所有的汽车制造商来说,车载网络中的很多运行都涉及到工业标准,” 通用汽车公司的一位研究电子动力传输的专家Dennis Bogden说。“如果你获得高速的数据是通过链接一个网络,而低速的数据又是链接另一个网络的话,我们就早已经停止了各种各样的技术尝试,因为我们需要的仅仅是一个车载网络。”
2.车载网络的应用
车载网络按照应用加以划分,大致可以分为4个系统:车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。
在动力传动系统内,动力传动系统模块的位置比较集中,可固定在一处,利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素—行驶、停车与转向这些功能用网络连接起来时,就需要高速网络。
动力CAN数据总线一般连接3块电脑,它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑(动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑)。总线可以同时传递10组数据,发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据,每一数据组传递大约需要0.25ms,每一电控单元7-20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS/EDL电控单元发动机电控单元自动变速器电控单元。
与动力传动系统相比,汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此,线束变长,容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系统中,因为人机接口的模块、节点的数量增加,通信速度控制将不是问题,但成本相对增加,对此,人们正在摸索更廉价的解决方案,目前常常采用直连总线及辅助总线。
整个汽车车身系统电路主要有三大块:主控单元电路、受控单元电路、门控单元电路。
主控单元按收开关信号之后,先进行分析处理,然后通过CAN总线把控制指令发送给各受控端,各受控端响应后作出相应的动作。车前、车后控制端只接收主控端的指令,按主控端的要求执行,并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但通过CAN总接收主控端的指令,还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号,门控单元会做出相应动作,然后把执行结果发往主控单元。
网络技术在汽车上的应用,不但增强了汽车的性能,而且减少了线束的用量。2003年6月在南京菲亚特下线的“派力奥·周末风”,由于采用了汽车整体车载网络技术,从而减少了23%的线束,降低元件重量2.8千克。在“派力奥?周末风”中,车载网络将前照灯照明、前/后窗自动玻璃清洗控制、转向灯控制、后风窗雨刮器、内部照明系统、单点触电动窗自动升降、电子防盗系统通过网络连为一体。
3.汽车网络的发展
近两年在中国生产,价格在8万元~20万元之间,采用车载网络的轿车、SUV情况。价格在20万元以下的轿车属于普及型轿车,但车载网络却在近两年在中国生产的普及型轿车中占据了相当大的比重,说明车载网络已在轿车中进入产业化阶段,它不再是高档轿车独享的专用高级技术。说明CAN总线已成为普及型轿车车载网络的主流。
在车载网络的发展过程中,通信介质已日益引起关注,目前POF已得到大量应用。此前德国宝马汽车公司宣布在2002年3月上市的最高级新款轿车“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF车载网络的汽车已经开始进入实用阶段。
数据通信对速度的要求是永无止境的。在车载网络的发展过程中,介质的通信速度是制约车载网络应用和发展的一个重要因素。POF在汽车上的成功应用,不但推动了以Byteflight、FlexRay和MOST等现有的以POF为介质的高速车载网络的产业化应用,而且为下一代车载网络的发展创造了条件。随着人类生活空间的拓展,IT融合于汽车之中是未来发展的必然趋势,而作为IT装置之间实施信息交互媒介的网络,将会有更多类似于IEEE 1394、Bluetooth等IT领域应用的网络向汽车渗透。
随着中国经济的高速发展,面对中国巨大的轿车市场,世界上各大汽车制造商纷纷与国内汽车制造厂合作生产轿车,并且所生产轿车的技术含量正逐渐与世界同步。据相关资料报道,近年来在国内生产的轿车中,汽车电子在汽车中所占的比例及其汽车电子的技术含量已超过世界轿车的平均水平。
目前国际汽车工业广泛采用系统开发、项目平台、全球采购、模块化供货等运作方式。最近上海、浙江、广东已在不同程度上起动了汽车电子产业。政府的支持、市场的需求为中国汽车电子的发展提供了良好平台。车载网络是典型的实时嵌入式网络系统,而中国拥有较多的嵌入式系统开发人员,提供了大量的人才储备。这是中国汽车电子的发展机遇,也是具有自主知识产权车载网络在中国的发展机遇。
车载网络作为连接车内机械、电器和电子信息的纽带,是整车的核心技术,而国内汽车工业的现状将注定具有自主知识产权的车载网络的大量运用还需要汽车企业和相关技术开发商付出大量的努力。
【参考文献】
[1]李刚炎,于翔鹏.CAN总线技术及其在汽车中的应用,中国科技论文在线.
关键词: 电子网络;汽车;通信;CAN系统
中图分类号:F407.471 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)07-0058-02
0 引言
电子技术与微控制器逐渐进入相关的汽车领域之后,对于汽车的动力性、操控性、稳定性以及安全性都有了很大的提升。当前,在汽车中一般都会装有很多传感器,和很多的微处理器。而在一些高档汽车中则会有近百个CPU。这种网络技术的使用会直接解决传统汽车中的很多问题。从而提升了汽车本身的安全性、自动化与智能化等诸多方面的指标。
1 简述电子网络技术
电子网络技术是一种智能技术,它是运用相关计算机语言进行数据采集、判断、优化以及自我诊断的过程。汽车网络技术一般是指CAN总线技术,它是针对于汽车电子网络实现的新技术。基于当前汽车技术水平的快速提高,这就要求在操作系统上要大大提高,并且,所控制的单元数逐渐增多,相互间的信息交换密集且繁杂,因此,这种局域网技术应运而生。其主要目的是有效地实现各单元模块之间的快速信息交流。主要由CAN收发器、数据传输终端以及数据传输线组成。
1.1 随着社会的整体进步和信息化的不断发展,要求汽车通讯网络在保证汽车的通信与自身安全性能的基础上有更大提升。通过对汽车系统的有效改造,建立起适合汽车自身的新型通信系统。汽车速度的逐步提升需要有一个良好的综合调度系统,这就要求数字网络技术强有力的支撑。CAN收发器存在于控制器当中,它具有快速接受与发送数据的功能。并且CAN还可以转换控制器的相应信号,同时进行发送。由于其无线接入的特点,这就需要有与之配套的质量更好、运行更快的通信系统。在进行相应的系统设计与配套中,必须考虑到相应的通信系统寿命期限内,运输量有效增长的弹性需求。这就要在规划相应指标时,不但考虑到既有因素,还要考虑到系统的可靠性。
1.2 数据传输终端的主要作用是可以有效地阻止数据在传输过程中所产生的不必要的问题,其原理是微型电阻作用,有效地实现数据反弹作用。
1.3 数据传输线一般指的是高数据线与低数据线两种主要的形式。也就是通常大家认为的一种双向模式。在网络技术中,通常LIN网络是一种成本低,运行简单快速的通信网络。其应用范围相对广泛。所以,该技术在汽车中应用较多。该技术对于分布电子控制作用很大,它在汽车网络技术中是一种很流行的形式。同时,LIN技术也是一种辅助的总线网络系统。LIN技术在智能传感器与制动装置当中的使用可以节省相当大的成本。这种技术的最大优点是:传输速度快、运行成本低等。CAN总线与LIN总线之间属于互相依存;相互独立的系统,它们可以做到信息资源共享,互相补充。它们对于整个汽车电子网络系统都起着至关重要的作用。
2 电子网络技术在汽车通信中的使用
电子网络技术依照大家的理解分类,一般情况下有汽车车身技术与车载技术两类。前者主要是汽车车体部分,也就是常说的电子控制部分。主要包括:发动机、底盘以及其他部分。后者主要涵盖有:导航、GPS定位仪以及网络办公等相关部分。
2.1 汽车的车身系统 车身系统是泛指汽车的各个部位,而不是具体某一个点。为了更好地解决线束过长造成的诸多问题,在线束采用上通常使用通讯速度较低的线束。这样CAN数据总线控制单元的传输线可以尽量保证汇聚于一点。这样,就可以避免干扰其他单元进行相关数据的发送。一旦某一单元发生故障,通常不会影响其他单元的正常工作。具有灵活性,便于整个系统操纵。并可以实现“串联电路”CAN系统的自我诊断,进而将模式变为单线模式,保证了汽车车身的运行。在相应系统工作时,开关信息号先传输给主控单元,进而系统的分析和处理工作,当控制端接收到CAN的相关指令后,做出回应。汽车的前、后控制端一般情况下只接收主控制端传来的指令。门控单元既要接收CAN的指令,还要接收车门开关的相应信息号。
2.2 汽车的动力传动系统 汽车的动力系统有别于汽车的车身系统,后者是指汽车全部,而动力系统只是汽车整个系统中的某一部位。是将汽车机舱中的某些模块有机连接并进行相关的调节与处理。但是,如果将汽车的运行、转弯、停车等诸多功能有效连接,就需要有高速的网络作为保证。在整个动力系统中,高性能发送器必不可少,可以有效地保证数据的快速传输,并最短时间范围内有效利用相关数据。其显著的特点是:有效地提高了点火系统的效率,并能保证后面的接收点快速得到所传输的相关数据。
2.3 汽车的安全系统 安全性能是汽车购买者考虑的一个主要的因素。安全系统一般是指:当汽车遇到事故时,与之配套的多个传感器将信息进行传导,并快速启动安全气囊的系统。汽车所配备的气囊数目是安全性能的一个重要指标,可以有效缓解猛烈碰撞造成的危险。此外,安全系统的另外指标是系统的反应速度方面,高速和高效是其性能优越的重要参数。
2.4 汽车的信息系统 汽车的信息系统主要包括,上网设备、车载电话、音响系统等电子技术。这些系统所用的通信线路很大,并且需要有很高的速度。通常采用车内部光纤系统或者与3G相结合的通信系统。以后的4G无线网络也是对汽车网络技术提升的强有力保证。所有这些技术上的进步都会对满足人们对网络的需要,起到至关重要的作用,为汽车驾乘者提供更多的便利。
3 汽车网络的具体应用
3.1 当前电子技术的进步已经为汽车业发展做出了重大贡献 直接改善了汽车自身使用中的复杂问题,电子技术中传感器与微控制器等有效地提高了汽车自身的智能性,很好地提高了汽车的质量与安全。传统汽车属于集中控制方式,最主要的缺陷是:车身某一部位发生问题,将是汽车的整体问题,直接导致汽车无法工作,中途抛锚。但网络技术可以将控制分散为诸多系统,形成多个微机控制系统,即便某一系统出现故障,通常也不会影响汽车的正常运行。
3.2 车载系统在汽车中的应用 该系统实质上是一种简单并且方便、快捷的无线网络系统。拥有这种网络环境后,与办公室或者住宅内一样享受网络条件,能够及时进行聊天、工作等活动。此外还有另外的相关系统,在这种系统下,驾驶员正常操控放线盘时就可了解到前方交通情况,及时获取最短的行驶距离,还可同时用网络电话与别人进行沟通和相关的网络活动。这其中的全球定位系统还有助于驾驶人在驾驶过程中及时获取运行中的位置与相关环境状况。
汽车内的主要网络形式是CAN网络,在这个技术运用过程中,需要重点解决外界强烈干扰条件下总线的传输效率与可靠性。网络系统的自控与诊断等重要环节,这些可以很好地体现出网络技术对汽车行业发展的重大作用。
4 结语
当前,汽车车体已经广泛应用汽车电子网络技术,新技术的使用为汽车的驾乘带来前所未有的舒适与便捷。在这个汽车电子网络系统中CAN总线技术发挥着至关重要的作用,有效地简化了线束的长度,做到对汽车的灵活简单操控。只有CAN技术以及车载技术的提升,才能使汽车更好地与网络相结合。使得汽车行业不断地朝向网络技术方向发展,更加符合现代人对汽车使用功能方面的需要。
参考文献:
[1]中国科学研究院,汽车电子成本与车载网络发展,弈虎在线.