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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.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。
目前在新功能或加强功能的某些趋势是增加更复杂的电子元器件,以便提高品牌声誉和竞争差异性,同时让消费者更安全舒适。例如复合动力电动车就像把iPod®连接到汽车娱乐系统一样,现已成为一种流行时尚。消费者还把手机与整合型免持听筒装置之间的蓝牙连结视为标准配备。
复杂功能
这些特色仅是冰山一角,其它精心设计的复杂功能虽不会被乘客看到或摸到,却会影响他们的行车经验,这些功能也逐渐导入汽车设计。感应照明系统、多轴调整座椅、智能型天候控制系统、防撞系统和动力巡航控制在21世纪汽车市场变得格外重要。消费者甚至期望车商提供高质量的仪表板功能。要将这些先进功能导入汽车系统往往需要付出代价。
汽车电子设计人员的一项挑战是迅速推出新的电子元器件,提高乘客的舒适性、安全保护和其它加强功能。设计人员必须缩短整体的设计与认证时间和增强现有系统功能,并且不能影响日益严格的质量与可靠性要求和成本目标。为了克服这些挑战,汽车电子设计人员需要集成度更高的解决方案以便提高系统的功能密度。混合信号元器件的高功能集成就是很有吸引力的一项替代方案。
捕捉、运算和通讯
几乎所有的嵌入式汽车电子系统都必须执行捕捉、运算和通讯等三种功能。“捕捉”是从实际世界取得信息,再将它转为数字形式。这可能是车胎监控系统的压力传感器所传来的模拟电压,或是碰撞侦测感应器I/O接脚的上升沿波形,这个感应器可能会连接到安全气囊的触发系统。“运算”是指在应用环境下处理数字信息的能力,例如安全气囊控制器可能在极短时间内就决定不启动安全气囊,因为它发现座位上有小孩。“通讯”是指将处理结果传送给其它需要该信息的系统,譬如启动指示灯就是很简单的例子。其它复杂功能可能会通过网络总线把排气系统的一氧化碳含量告知引擎管理计算机,以便提高燃油的氧气混合比例。解决方案的有效性最终将由系统执行这三种功能的程度决定。
新设计挑战
油箱感测是一个很好例子,说明汽车电子设计人员所须面对的挑战。仅在几年前,油量传感器还是一个相当直接的设计问题。它包含一个简单的浮筒装置,上面有扫描式碳刷接触着电阻性表面,它会使得模拟输出电压正比于油箱的剩余油量。但对今日汽车而言,通常必须等到平台设计快结束时才会开始油箱设计,而且多半要利用任何尚未使用的空间。这可能使得油箱的形状怪异,容量也不再与液面高低成正比,这会让浮筒系统的设计变得很复杂。更重要的是,替代燃料的出现和燃料衍生物让油箱的燃料成份变得很重要。举例来说,汽油与乙醇燃料的比例会影响点火、燃烧时间和废气排放等引擎动力特性。厂商现已认为新一代油箱传感器必须能决定燃油成份,同时将这项信息提供给汽车的其它电子控制系统。这使得过去被认为很简单的感测设计现已变为一种复杂的分析控制挑战。
值得注意的是,几乎车内的所有系统都在扩充功能。主动式露点(dew-point)控制器正在取代挡风玻璃除雾功能,它可以避免或排除水滴凝结所需的条件。雨水感应雨刷系统则会把马达控制和雨水感应功能整合为一套系统。下一代防夹车窗与天窗的关闭则是这些安全系统的微电子元器件所需整合的另一代表性应用。
第一代防夹技术
第一代防夹设计通常包含一套由电动马达驱动的机械驱动系统。马达电流由一颗控制器监测,然后与代表失速状态(stallcondition,亦即马达转动受阻)的固定临界值比较;只要达到该临界值,车窗方向就会从上升反转为下降。这套系统如图1所示。
图1:第一代防夹车窗升降系统的控制图
第一代设计有几项缺点。首先是要开发一套方法分辨马达启动和车窗受阻时的马达失速电流(图2和3)。为了达到这项要求,比较电路中增加一段固定延迟时间,确保它只在马达转动后才开始比较失速电流临界值,只不过这种做法有时无法为半开的车窗提供防夹保护。举例来说,如果车窗的起始位置仅距顶端10毫米,那么在临界定时器的计时结束前,车窗很可能早已撞到顶端的挡板(hard-stop)。
图2:关闭车窗时的电流变化
图3:关闭车窗遇到阻碍时的电流变化
第二个缺点是机械系统的参数会随着时间改变,这会影响马达的工作负载,使得防夹临界值变大或变小。
最后,这些系统由于使用固定临界值,所以无法适应行车环境的改变。车窗密封条的热膨胀效应会让温度变化对工作负载产生很大影响。汽车静止时关闭天窗所需的力量与行驶中车辆有很大不同,在平滑路面升起车窗所需的力量也不同于车辆在石头路上行驶时。在这两种情形中,无法补偿这些变动的状况都会影响安全或造成车窗无法正常操作。
设计人员过去是以不同方式应付这三项重要挑战。在有些情形下,他们会增加更多的传感器或使用更精确的控制材料与元器件来减轻这些问题,但这些方法都会增加设计的成本与复杂性。这使他们日益需要一套低成本的防夹功能设计来克服这些缺点。
新的设计解决方案
如图4所示,一颗包含高速中央处理单元(CPU)和高效能模拟数字转换器(亦即带宽大于180MSPS和分辨率超过12位)的混合信号微控制器是此问题的最佳解决方案。
图4:采用混合信号微控制器的防夹系统
这种做法让设计人员利用一颗微控制器同时执行马达的通讯功能和监控马达电流。通讯噪声可由芯片内建的模拟数字转换器直接在马达电源电路的电流传感器(亦即分流电阻)上侦测。这种方法能更精确分辨马达处于转动或失速状态,不仅比较器电路不需再增加一段固定延迟时间,就算车窗已经半开也可提供完整的防夹功能。
如图5所示,系统会根据历史数据和参数计算结果设定可变的马达电流临界值,以便动态响应马达负载变动和将系统扭力限制在适当范围,同时将长期因素(例如马达磨损和密封材料老化)和短期因素(例如环境、湿度、温度和振动)都列入考虑。另外,系统还能与其它的电子控制装置(ECU)交换信息,把外界温度和车速等信息当成加权输入来决定适当的临界值(参考图6)。利用其它系统不仅会提高整体系统效能,还能避免在车上重复安装传感器的额外成本。
图5:使用可变临界值后的车窗关闭过程电流变化
图6:存储在内存表格的环境参数与历史数据,它们可用来决定临界值
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。
1.环境可承载规律。
决定汽车产业的发展规律中环境的可承载规律也影响重大。随着现在各大城市的污染逐步加深,越来越多的人开始将环境恶化的原因归结到汽车的使用上。因此,必须找到一种低污染或零污染的交通工具,这样才能解决实质问题。
2.技术推进规律。
电动汽车作为新一代的交通工具其技术组成不仅包含了原有的机械技术、驱动技术和控制技术,还使用了最新的电力电子技术和信息技术等高端科技,这些技术的全面发展是推动电动汽车产业化的重要因素,并且为其发展打下基础。
3.市场拉动规律。
每一个产业的发展都离不开产品的实际使用价值,只有产品的使用价值得到认可才能够促进产品的再生产,而产品的使用价值是需要通过销售市场来体现的,任何一个产业都会遵循这个规律。当今世界经济全球化的浪潮高涨,想要推动电动汽车的产业化发展必须要注重对其市场的培育和开发。
二、与我国国情相结合
我国的国情有着非常明显的区别于他国的特点,具体表现在:人口数量大、人均资源量小、经济增长方式以粗放型为主、市场体系尚不完善、相关法规尚不健全等。电动汽车的产业化发展要做到主动与我国的国情相结合,改变以往被动适应的固有方式,让产业和经济两方面和谐发展,以科学的发展理念为指导,依照国情制定合理的产业化途径。
1.与我国能源现状相结合。
随着近些年我国汽车保有量的迅速增长,年均石油进口量不断上升,汽车燃油消耗量逐年增加,发展电动汽车产业首先要解决能源消费结构的问题,缓解我国的能源危机,保证能源的安全稳定。
2.与我国环境现状相结合。
新时期越来越多的人已经注意到了人与自然和谐发展对人类的重要性。进行产业化的电动汽车发展过程要注重其与环境的适应能力和相互融洽程度,适应我国的环境特点,发展零排放的低能耗工程。
3.与我国汽车工业的技术水平相结合。
面对目前我国汽车技术依旧没有实现完全的自主知识产权的国情,电动汽车产业在发展之初,要牢牢把握住各国均处于发展初级阶段的情况,积极地加大研究投入,让产业化带动我国的电动汽车技术走在世界的前列,增强我国的汽车工业国际竞争力。
4.与我国汽车市场现状相结合。
近10年,我国汽车产业呈现狂飙式发展,汽车销量从2001年占全球4.3%,到2010年攀升至23.5%,成为全球第一汽车生产和消费大国。未来10年我国汽车将进入第二个高速增长期,我国将逐渐步入“汽车社会”,迎来汽车消费大众化的时代。据专家预计,至2015年国内汽车的产能将达到3800万辆,消费量将达到3000万辆,我国汽车消费将占全球汽车总消费的25%左右。这为电动汽车产业发展提供了巨大的市场需求。电动汽车产业在开始发展之初,认清我国汽车市场的现状和经济规律,充分利用汽车市场的竞争机制,减少国家政策对市场竞争的过度干预,在短期内促进电动汽车产业按照市场规律得到最快发展。
5.与我国汽车法律法规体系相结合。
因此,在实际操作中要从社会的角度出发,在维护汽车产业利益的同时努力把产业的附加影响降到最低。促进我国汽车产业相关法律体系进一步完善。从政策层面看,我国已经将新能源汽车列入战略性新兴产业,国家颁布实施的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》提出,2020年中国将构建起支撑电动汽车大规模产业化的关键零部件产业体系,这必将为促进我国整个电动汽车产业健康发展奠定坚实基础。
三、与国际电动汽车产业接轨
为了发展汽车工业常常需要通过市场来换取技术,中国市场的发展受制于别国的先进技术。因此在电动汽车产业发展之初,应当积极投入电动汽车技术的研发,争取在世界上取得超前的地位,从以下几个方面做好相应的工作。
1.以技术研发为基础。
首先,要将核心技术作为追求的主要目标和研究投入的主要方向。只有掌握了产业的核心技术才能够真正掌握产业的“命脉”,实现产业链的水平分工,给产业的进一步发展提供充足的动力。
2.注重调整汽车产业结构。
将结构调整贯穿于电动汽车产业发展的始终,在产业化发展的全过程中,要注意到产业结构的调整和优化问题,政府部门不要将注意力集中在劳动密集型和资本密集型的产业上,而是多关注高科技的核心产品和技术,通过充分的思考来指导产业的健康发展。
3.积极进行产业转移。
产业化的发展不仅需要全球的资源,更需要全球的市场。从国内外环境看,国际汽车产业呈现由汽车制造向汽车研发转移的趋势。我国作为新兴国家的代表,将从电动汽车产业研发转移中获取更多机会。我们需要适时地制定出产业发展的规律和策略,不失时机地走“引进来、走出去”的特色发展道路。
四、市场经济体制下推动电动汽车产业发展的措施
1.必须坚持“两条腿走路”的方针。
对于未来电动汽车产业的发展,必须采取一定的措施和制度,也要结合中国国情,从实际出发,必须坚持“两条腿走路,双管齐下,两手抓、两手都要硬”的方针。一方面,要以空前的热情和努力大力推动电动汽车产业发展;另一方面,高度重视传统汽车的技术进步和技术升级。
2.加快核心部件的技术研发力度,尽快掌握核心技术。
政府应以更大的力度支持电动汽车的技术开发,毫不放松地紧跟世界前沿技术,巩固己有的优势地位,加大科研的力度,走一条“吸收-引进-创新”的道路,形成国内电动汽车核心技术,防止产业发展在技术上受制于人。
3.培育国内消费市场,提高消费者成熟度。
促进电动汽车消费的关键是降低产品价格。从汽车市场看,我国已经是世界上汽车产业发展潜力最大的地区之一,目前北京、成都等5个城市的汽车保有量超过200万辆,巨大的消费潜力是我国电动汽车产业不断发展的基本保证。推广电动汽车需培育国内消费市场,电动汽车只有在消费者的广泛使用中才能不断得到改进,其社会效益也才能得到体现。
五、结语
MC9S12XE系列单片机于2009年9月推向市场,经过几年的市场考验,其应用已日趋成熟化。飞思卡尔公司为确保此系列单片机产品供货的长期性和稳定性,提供了业内领先的长期市场供货计划,保证最短15年的供货期和一流的技术支持,并在国内设有生产厂,目前市场售价60元左右。MC9S12XE系列单片机主要有五大特点。
1)单片机内部采用了增强型XGATE协处理器模块,允许高速数据自主地在单片机外设和内部RAM、I/O端口之间进行数据传输与处理。XGATE内置有一个16位的精简指令集内核,可以对要传输的数据进行预处理并执行复杂的通信协议,易于用C语言进行编程。XGATE可以显著降低CPU的负荷,使CPU能够集中资源运行关键的系统活动,从而提高了单片机的数据处理能力。
2)S12XE系列包括一个存储器保护单元(MPU),用于防止软件中的系统错误。这个MPU解决了不同模块之间的错误交互导致的潜在问题,这项特性在汽车设计中非常关键,因为它有助于最大程度地控制汽车中系统故障的扩散。
3)单片机片内集成了可达1024KB的闪速存储器Flash。近年来,随着Flash在单片机片内的应用走向成熟,单片机的开发和应用又迎来了一次新的飞跃。Flash是一种非易失性存储介质,读取它的内容同RAM的读取一样方便,而对它的写操作却比EEPROM还要快。在系统掉电后,Flash中的内容仍能可靠保持不变。Flash的主要优点是结构简单、集成密度大、成本低。由于Flash可以局部擦除,且写入、擦除次数可达数万次以上,从而使开发微控制器不再需要昂贵的仿真器。
4)简单的背景开发模式(BDM):PC主机BDM调试器目标板,使得开发成本进一步降低,也使得现场开发和系统升级变得比较方便。
5)应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。在以往不使用锁相环的微控制器应用系统中,晶振电路由于其工作频率比较高(通常为几兆赫兹至几十兆赫兹)而成为一个很大的干扰源,这一问题给系统设计、线路板布局带来了很多不便。MC9S12XE系列单片机在时钟发生系统中巧妙地使用了锁相环技术,因而可在几兆赫兹的外部晶振情况下,通过软件编程产生上百兆的系统时钟,从而降低了对外辐射干扰,提高了系统的稳定性。
2在汽车电子中的应用
现以一个典型的后处理系统电控单元的设计开发为例,说明XEP100在汽车电子领域的应用,该系统基于模块化的设计思想,主要从电源模块、信号输入调理模块、中央处理模块、通信模块、尿素泵的驱动模块、尿素喷嘴的驱动模块、尿素泵管箱加热的驱动模块、故障诊断模块而设计。中央处理模块采用了飞思卡尔16位单片机XEP100作为核心处理器,主要功能是根据从CAN总线上获得的发动机的实时工况、数字信号(包括钥匙开关、蓄电池的电源开关等)和模拟信号(包括尿素温度、尿素液位、尿素压力、催化器前温等)由单片机XEP100进行精确的逻辑运算,来控制尿素溶液的喷射时刻和喷射量,尿素溶液被喷射到排气管中与发动机尾气进行化学反应,从而起到净化尾气的作用。电源模块需要把蓄电池电压24V转换为5V的直流电压,为单片机等集成芯片及传感器提供5V电源。中央处理模块是由中央处理器、晶振电路、复位电路、程序刷写电路和接口电路组成,它是整个控制器DCU的核心,也是单片机XEP100工作必不可少的最小模块单元。CAN通信模块实现与发动机控制器ECU、仪表控制器信息的交互,通过CAN总线实现参数的在线标定调试、程序的刷写。信号调理模块主要用于处理模拟信号和钥匙开关等数字信号,模拟信号需要经过一系列的调理电路处理成0~5V的电压信号给单片机的AD端口,再由单片机进行AD转换,数字信号经过一系列的调理电路给单片机的IO口。尿素泵的驱动模块中采用了infineon公司的电机控制芯片,它内部集成了H桥电路,用来驱动泵内的电机,实现电机的正反转;对喷嘴、尿素箱加热、尿素泵加热、尿素管加热的驱动采用了安森美公司的MOSFET功率驱动芯片,对执行器的诊断可通过SPI接口与单片机通信,实时读取故障信息。该后处理系统的电控单元被应用在重汽国Ⅳ重型柴油车辆上,主要包括A7车型和HOWO车型,以满足重型柴油机国Ⅳ排放法规的需要。经过长期的试验验证,证明以单片机XEP100为主控芯片的电控单元具有非常好的稳定性和可靠性,并赢得了良好的市场反映。
3结束语
汽车电子技术专业的学生毕业后将进入汽车电子、汽车服务等领域,就职于汽车生产、维修、销售和售后服务等企业单位,从事汽车电气系统的安装、调试、维修、设计、技术支持和生产管理等工作。开办专业之初,我们选择了本地22家汽车相关企业进行调研。根据调研数据,对于汽车电子专业的高职毕业生,83%的企业比较重视电工电子专业基础知识,94%的企业认为高职生应具备汽车电子技术的检测、实验、维修与技术知识与技能,超过60%的企业强调了软件使用、设备维护、电工电子、汽车车身电控技术,而且十分重视汽车检测与诊断能力。根据调研结果,基于就业面向岗位的需求,汽车电子技术专业确立了四大专业核心能力目标:汽车电气性能检测能力、汽车电气系统拆装调试能力、汽车电气系统故障处理及检修能力、汽车电气系统辅助设计能力。
2专业课程体系确立
本专业课程的设置,以满足市场对汽车电子人才的实际需求为出发点,以基本素质和现代技术运用能力培养为主线,强调专业的适应性。专业教学课程体系将新的学习领域课程体系按通识课程(公共基础课程)、专业必修课程(含专业支撑课程、专业核心课程)、专业拓展课程、课外实践环节等进行划分,形成本专业课程体系框架。课程体系中通识课程、专业支撑课程和专业核心课程这三个课程群,分别对应着公共基本素质、专业基本技能、专业特色能力这三个能力层次,专业课程群又分为专业支撑与专业核心两个递进的层面。“通识课程群”的教学目的是,让学生掌握并具备专业学习需要的基本素质;“专业核心课程群”的教学目的是,培养学生掌握必要的、能适应岗位需要的1~2项具有明显特色的专业技能;“专业支撑课程群”是教学的重要一环,在整个专业教学中起到了承上启下的作用,它既需要学生一定的素质作保证,又为后续的专业技能学习提供专业技术的支持。
3电路分析与实践课程的内容重构与教学设计
3.1课程内容重构
电路分析与实践课程作为专业支撑课程,如何支撑?课程必须为后续专业学习与实践奠定扎实的理论分析能力基础和实践操作能力基础。课程内容如何构建?是继续按照传统的电路分析知识体系还是按照岗位需求构建项目化内容体系?一成不变肯定不可取,基于既定的课程体系,项目式教学又宜在后续专业核心课程中展开。故课程最终形成情境化的案例教学内容,整合原模电、数电、电路分析等多门课程内容,每个教学情境中既有普适的专业基础知识铺垫,又加入了汽车真实电路案例,将电路分析能力的培养融于各任务中,将实践应用能力的培养融于各任务的实践环节中。课程教学内容分为8个情境,23个任务,教学内容的选取与本专业岗位需求紧密结合,每个情境任务的展开都将所学习的电路专业知识应用到汽车相关应用的分析与实践上。这样的对教学内容的处理,使教学目标明确,学生能学以致用,极大地激发学生学习的热情,提高课堂教学质量与效率。
3.2课程教学设计
为强化学生岗位能力和职业素质的培养目标,课程在教学方法、评价方法等方面进行了新的尝试。
(1)教学方法与手段上的设计。
采用问题教学法。在教学过程中,针对采用的教材中内容较多,而教学课时相对较少的实际情况,以能力为中心,采用问题教学法,首先通过提出问题,或虚拟演示、或动画演示、或实际器件和电路的测试作为课程的引入,然后介绍其工作原理、特性等相关理论,再回到实际中来验证学到的理论。这样把学生置身于一个“提出问题——解决问题——实践验证”的情景之中,把教师知识传输“教”的过程转化为学生不断地解决问题“学”的过程。综合运用多种教学手段。积极寻找网络资源,采用多媒体教学、计算机虚拟技术等教学手段。开放实验室、专业机房,除课内基本要求实验以外的实验、实践教学内容,要求学生在课外自由地完成,有利于让学生的个性得到充分发挥。利用EWB等分析和设计软件的强大功能,将其引入教学过程中,作为电子工作平台来加强理论教学和实践教学的无逢连接。在讲解各种电路时,利用电子工作平台可以用其给出的各种虚拟的仪器和器件进行连接、仿真和测量,或进行各种现场演示。
(2)评价方法的设计。
(1)受传统教学理念的影响以及教学条件的限制,课程的学习仍然以理论讲授为主,实操后续进行,以验证性实验为主,而且受课程安排的影响,理论与实践课程间隔长无法及时同步,进而导致学生知识掌握不连贯,掌握不牢固。教材的设置和安排以灌输知识为主,对汽车专业的倾向性和针对性不十分明确,一味讲求全面和理论,重点不够突出明了,教学效果常常适得其反。
(2)职业院校因生源因素的影响,学生基础相对薄弱,职业院校生源学科参差不齐,文理基础差异较大,稍难的理论知识学生学起来比较吃力,失去学习兴趣甚至有厌学情绪,学习中缺少积极主动性,动手操作能力也相对较差。
(3)考核制度不能够充分体现实践技能和综合素质,在一定程度上阻碍教学环节的顺利开展,需进一步完善和加强,加强学生实际操作能力的考核和注重综合素质的提高。
(4)职业类院校学生自身职业规划和就业导引有待加强,自身定位和学习目标的模糊性和片面性,最终严重影响学生学习的积极主动性和学习效果。
2应对及改革措施
在课程的教学改革中,也涌现了很多成功的方法方案,在实际应用中也取得了很多实质性的进展,⑥⑦⑧⑨教育教学改革是一项需要长期持续、与时俱进的工作,在实际工作中,结合目前普遍存在的问题,通过对应对和改革措施的贯彻实施取得了良好的效果。
2.1整合课程内容,制定项目教学的模式
根据专业的需求,打破现有教材内容的束缚,对课程内容进行改革和整合。把学生必须掌握的理论知识融合在实验实训之中,用汽车电子电路的实际例子,帮助学生将电工电子基础知识与汽车专业知识迅速结合,激发学生学习兴趣,提高学生分析专业问题和解决实际问题的能力,逐步成为高等技术应用型专业技术人才。首先以实用为原则,将课程中与汽车专业关系不大的内容、一些繁琐复杂的理论推导与计算进行适度删减,减轻学生负担,避免学生厌学现象,比如单一参数的交流电路,RLC串联电路及串联谐振理论计算很强,但对汽车专业用处不大,直接进行删减,同时强化并注重电子电路集成的应用环节,对难度较大,求解过程复杂的例题、习题进行删减;其次针对不同内容,在讲授的时候要详略得当,比如二极管如何形成的单向导电性,三极管内部载流子的传输情况,这些原理知识对于以培养应用型人才为主的高职教育可以简略,对于二极管、三极管的应用,二极管正负极的判断,三极管的标号及管脚判别,以及如何选择二极管、三极管的型号等内容上则应侧重讲解并强化实训,对于铁磁材料的内容作为常识性了解就足够了,压缩学时,重点介绍变压器、汽车上的点火线圈等知识,同时考虑到生活用电问题,增加一些安全用电知识;再次对于实训项目的设计,减少一些验证性的实验,多增加一些现象性实训,使学生在实验过程可以看到现象,用成就感激发学习兴趣;最后,要突出专业特色,多引入一些与汽车专业结合紧密的实例,比如讲到直流电动机的使用时看一些汽车空调的风扇电机等一些实际的例子,使学生学习更具有倾向性和目的性;另外,在课程相关内容中增加现代汽车电子控制的新技术,既可以使学生提前了解汽车电子控制技术,又可以诱发学生的学习兴趣,从而调动学生学习的积极主动性。
2.2融入多样化的教学方法
在教学过程中,改革传统的教师讲、学生听的被动教学模式,倡导由学生自己积极探索获得知识,根据具体知识需求采用不同的教学方法,在授课过程中,注入多样化的教学方式方法。比如在介绍磁场的一些基本知识时,采用学生讲授,教师点评的方式互动教学,实现角色互换,督促学生学习;在讲授变压器是采用讨论式的方法,让学生先总结变压器的作用教师补充教学;对于二极管的检测采用图片和演示操作结合的方式教学,增加师生互动环节,演示操作吸引学生的学习兴趣;在实训教学中采用项目驱动的方式,教师给出具体实训任务,让学生自己测试连接线路,最后展示自己的作品,教师做出评定,既丰富了教学内容,又给学生一些探索的欲望和空间,做出一些具体的成果来激发学生的学习兴趣,让同学们在快乐的氛围中将所学知识融会贯通。
2.3运用现代科技,拓宽教学手段
教师要充分利用现代科技,对于枯燥乏味且生涩难懂的抽象理论知识可以采用图文并茂的教学课件,吸引学生的注意力,同时可以适度增加一些教学视频,直观的实物模型,开拓学生视野,进一步深化了对基础理论的掌握。同时可以充分利用网络向学生提供电子教案,培养学生的自主学习能力,收集学生的反馈意见,进行答疑,更好地与学生交流和互动。根据教学内容联系生活实际,给出一些简单的设计题目,让学生分组讨论进行理论设计,然后在计算机上进行仿真检验设计作品,培养学生的自学能力、协作能力和创新能力。
2.4建立以能力培养为核心的考核制度
课程教学重在能力培养,能力培养在于教学过程,对学生的考核也应该贯穿于整个教学过程始终。考核方案应本着促进学生能力发展的原则,建立注重综合素质测试为中心的考核制度,既要测试学生的实践操作技能,又要考核理论知识,并且还要加强对学生的学习态度和综合能力的考核,以此来督促和激励学生认真对待每一次课。考核成绩总评采用百分制,理论成绩+实操成绩+平时成绩,理论成绩采用试卷考核方式,检测学生掌握基础知识的情况;实操成绩采用实训项目和实训考试相结合的模式,对学生做出的实训作品、实验报告进行评分,加强平时实训实验课的考核,实训考试给出具体的实训要求,采用学生单人完成实操的方式进行考核,最后综合评定给出实操成绩;平时成绩主要侧重学生课堂表现,回答问题、师生互动等情况。
2.5加强职业规划教育,提供优质就业指导
良好的职业规划能够为后续的学习和就业提供巨大的推动和促进作用,引导学生做积极的思想准备和必要的理论和实践铺垫;宏观加微观的就业指导,为学生正确指引未来的就业领域及岗位,明确行业和岗位的需求并为之做好针对性的准备和积淀。通过自身定位和对市场的了解和把握,引导学生自身的转变,进而增强学生的学习兴趣,提高学习的积极主动性。
3总结
数字信号处理技术和无线通信技术的快速发展是汽车电子技术发展的驱动力、更多的创新技术不断开发应用。相对其他控制技术,电子技术更具智能化,控制成本更低,性能更好。于是汽车上出现日益增加的电子单元,在提升汽车性能的同时,又会带来线路繁杂、可靠性降低、电磁干扰、维修困难等诸多问题。近年来,总线化成为一个方向,各电子单元通过总线进行通讯,信息交换,传输当前的状态信息接受中央控制单元的指令并执行特定的功能。总线化增强了汽车的整体性,也提高了软件在汽车制造技术中的地位。汽车日趋大众化,导致苛刻要求汽车零部件降低成本,提高性能。高端豪华汽车在总计近百个电子组件或电子控制单元(ECU)的相应系统中包含多达100余个微处理器。这些ECU由多种网络连接,例如控制器局域网(CAN、FlexRay)、局域互连网络(LIN)和面向媒体的系统传送(MOST)。当今汽车电子技术的特点和核心要求是:
1)实时性。快速反应并不是实时性的核心内涵,快速性仅是系统实时能力的表现。当系统不能满足实时性要求时,必须提高系统的运行速度,而运行速度的提高会带来系统功耗加大、电磁兼容性下降等负面效应。因而在设计具体的控制系统时,在保证能满足实时性要求的条件下,应使系统的运行速度降到最低,以满足系统在功耗、可靠性和电磁兼容性等方面获得最佳的综合品质。
2)安全性。安全性是指产品防止、减少故障和事故的性能。硬件的耐高低温、耐电击、耐火花、阻燃等从原材料制作工艺到检测包装储运,有效的质量控制是关键;软件漏洞的隐患与后果,如功能的缺失、安全威胁与客户抱怨等,有一种名为“组策略”的手段提供对微处理器进行更改注册表来实现软件的安全。对车辆电子控制安全造成的威胁,可分成局部物理、远程和内部电子3大类。①局部物理性威胁。通过物理性地接入传动系统CAN网络并破坏通信,这种入侵式的攻击极易破坏汽车关键功能。其对策是在一个或多个ECU内部的某处存储着隐秘的私有密钥,用于受保护的通信通道,提供局部数据的保护服务,汽车算法、多媒体内容和保密资料都需要私钥存储进行数据保护,抵挡凌厉的入侵和攻击。②远程威胁。黑客通过侦测汽车的远距离无线接口寻找网络安全协议、网络服务和程序中的软肋,以找到内部各电子系统中的路径。与数据中心不同,汽车不可能拥有完整的IDS、IPS、防火墙和UTM,防卫机制的客观缺失需依靠汽车的关键系统必须与非关键的ECU完全隔离开,以确保驾驶安全。③内部电子威胁。虽然物理网络隔离是理想的方案,但接触点和干扰总是难以避免,安全标准有极大差异的系统间通信的干扰会很敏感。业界又出现强烈的设计整合趋势,使用更强大的多内核微处理器来实现不同系统的控制,从而将许多ECU变为虚拟的ECU,这将增加源于软件的威胁风险,从而导致操作系统缺陷、对密码系统的旁路攻击以及拒绝服务等。因而,关键和非关键的系统与网络之间的接口必须在最高管理层面进行论证和穷尽分析,并按ISO15408等评估安保等级(EAL)6+的最高等级安保标准进行验证,确认缺陷无虞。
3)可靠性。可靠性是指产品的平均无故障运行时间(MTBF)。为确保可靠性,在汽车电子电路上实施冗余设计,元器件应选用汽车级。高可靠性软件及安全工程实施原则(PHASE)协议支持最大限度地简化复杂性、软件组件架构、最低权限原则、安全软件和系统开发过程。
4)环保性。产品符合国家相关的环保标准和规定,包括产品是否含有毒、有害原材料,芯片是否含铅、镉,EMC辐射是否超标,须有严格的检测和认证。必须认识到切实实施ISO/TS16949和ISO14001仅是一项基础工作。
2我国汽车电子产业概况
市场化的经济体制带来了高效的资源配置,我国汽车电子产业在这10年间有了飞速的发展。在汽车产业高速发展的直接推动下,2012年我国汽车电子市场规模已逾2500亿元,连续7年增长率超过30%。其原因除市场需求迅猛发展外,还有国家政策带动、国际产业转移和地区竞争的促进。但由于基础研发工作薄弱,掌握的自主知识产权匮乏,产品在技术上还依附于国外,核心技术仍受制于人,至今没有世界知名的汽车电子产品品牌和供应商。石油资源日趋紧缺,人们对环境保护的意识在不断增强。国际上对汽车排放出台了一系列严格的标准,加上人们对汽车的安全性、舒适性和使用寿命的要求越来越高,汽车电子也越来越复杂,进入汽车电子零部件行业的门槛就越来越高。我国汽车电子产业虽实现了持续快速发展,产业的技术水平、规模、机构都得到了大幅度的提升,但这产业链中的成就仅局限于加工制造。硬件方面,元器件集成芯片几乎全从国外公司购买;软件方面,从开发工具到核心软件全由国外公司提供;生产方面,从贴片到出厂,从生产检测设备到技术规范、标准,也依循国外企业。现状是久负盛名的跨国芯片巨头能针对特定的应用提供专用芯片及解决方案,使汽车电子产品开发周期缩短,质量有保障,成本较低。这样更使我国目前几乎所有汽车电子单元全是由芯片厂商提供设计,而我们只是二次开发。微电子行业基础核心技术的薄弱是决定我国汽车电子产业在总体上受制于国际跨国公司的根本原因,必须彻底改变。
3汽车电子技术发展趋势
1)总线化和中央电子控制单元向汽车电子的整体化、系统化迈出了革新的一步。各电子控制单元通过总线进行通信,传输当前状态的信息,接受中央控制单元的指令并执行特定的功能,使车辆行驶功能控制达到最佳水平。总线化还使汽车制造核心技术由硬件逐渐向软件过渡,由谙熟全程制造技术和掌握汽车各系统、各零部件原理功能的龙头企业执掌制定切实可用通信协议的主动权。这就导致技术实力弱势的中小企业只得依附强势的大公司,促使行业兼并。
2)模块化。电子技术和多领域高新技术进行系统集成化汽车零部件产品的构成,便于国际化采购和整车厂组装。模块化就是根据需求定制,完成所需的功能,以标准模块的规格作大集成化的封装,提高功效和可靠性,也简化配套和整车制造工艺,有利于产品质量得到有效控制。结果将会使现在处于领先地位的行业寡头逐渐成为系统集成商,电子零部件企业承担的产品工作量越来越大,汽车零部件产业在汽车工业中的作用和地位更显重要。
3)智能化。微控制器大量进入汽车电子各系统,带来控制技术智能水平提高,性能更优越,控制成本更低。
4)规范化和高配普及化。新的汽车电子技术不断涌现、不断进步,但有些电子控制技术在汽车上实施还需历经一段时间,才能在标准配置上被确认。例如,轮胎智能压力监测系统(TPMS)与ABS、安全气囊并称为汽车3大安全系统。但目前,仅在奥迪A8、宝马7系/5系、奔驰S/E系列等高端车型中作为标准配置。在高度重视汽车安全性的当下,轮胎压力监测系统必然很快会成为所有汽车的标准配置。就如同ABS从出现到普及一样,需要一个过程。
5)重视传感器的研发。汽车电子技术的应用中无处不在的传感器,在控制技术环节里作用至关重要,应受到充分的重视。我国在传感器技术的演进发展和实践中虽已有一定基础性的成果,但因投入的研发资源远远不足,也显得十分薄弱。必须与汽车电子的研发齐头并进才能相得益彰。期望在“十二五”计划期间,我国传感器技术及产业迎头赶上。
6)“云控制”技术。计算机技术和信息融合技术已经发展到了云时代。“云控制”技术由以往的局部信息处理到信息共享到现代的信息融合,已经完全突破了汽车“传感器-避开障碍-目标-方向盘”的传统固有模式,使实现“目标-方向盘”的自动驾驶成为可能。“云驾驶”将大大提高识别道路行驶目标的效能,同时降低燃油耗费,将使驾驶由低事故向高可靠转变。
4结束语
悬架系统是影响汽车驾驶及乘坐舒适性和操纵稳定性的主要部件,是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器构成的整个支撑系统。悬挂系统应有支撑车身的功能,改善乘坐的颠簸感觉,不同的悬挂系统设计会使驾驶者有不同的乘坐感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。常见的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别系统则还有缓冲块、横向稳定杆等。计算机仿真系统的电控单元控制悬挂系统可根据车载重量、路况条件、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振器阻尼力以及车身高度。从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平稳性和操纵协调性。有多种不同类型的电子控制悬挂系统,以大众汽车的电子控制空气弹簧悬挂系统为例,电子控制悬挂系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关、悬挂用电控单元等组成。在汽车行驶过程中,电控单元不停地接收车身高度传感器、加速度传感器(即油门动作传感器)、制动传感器、转向传感器以及车速传感器输出的信号并进行运算、分析和判断,最终向执行器输出控制信号,控制车身高度和悬挂刚度。
2计算机仿真技术在汽车悬挂系统的应用特点
电控单元中计算机仿真控制悬挂系统的主要优点有:为提高汽车正常行驶时乘坐的舒适性,可以将弹簧刚度设计得较小,以使车身的自然振动频率尽可能的低。为提高汽车的操纵稳定性,使汽车的行驶安全性明显提高,可以将汽车悬挂抗侧倾,抗纵摆的刚度设计得比较大。将车轮快速提起,避开障碍物,可以在车轮碰到障碍物(如砖、石等)时,提高汽车的通过性。电控单元可以在汽车载荷变化,在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变。仿真技术可以防止汽车制动时车头的下冲。提高汽车转弯时的操纵稳定性,可以避免汽车转弯时车身向外倾斜。为提高车轮与地面间的附着力,可以减小轮跳离地面的倾向。
3总结
关键词:汽车;维修特征;进展
引言
现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异,新工艺、新材料、新技术广泛运用,特别是电子技术、液压技术在汽车上应用,使当今的汽车是集各种先进技术的大成,新颖别致的汽车时时翻新。而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸,汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺,而是利用各种新技术的过程。随着汽车技术的快速发展,日益呈现出汽车维修的高科技特征,与其同时汽车维修理念也不断更新。
一、现代汽车维修的特征
1.1故障诊断特征
现代汽车已不是简单的机械产品,也不是最初的交通工具,而是由原始汽车进化到一个高科技的结晶体。特别是电子技术、电脑技术的飞速发展,使汽车的科技化程度不断得到提高。电子燃油喷射系统发动机(EFIE)、ABS防抱死制动系统、SRS安全气囊系统、电子控制自动变速箱系统(AT)、加速滑动调整系统(ASR)、自动空调系统(A/C)、电子悬挂系统(ECS)、动力转向系统、自动巡航系统、中控门锁及防盗系统、TCS动力牵引系统及自我诊断系统等,这些总成均由电控单元件(ECU)全面控制,电控单元具有自诊断功能,能记录出现的故障,并以代码形式存储在电控单元存储器中。通过解码器可从电控单元储存器中读出存储的故障码,从而确定故障的部位和提供排除故障的在线帮助。
1.2检修工具特征
随着汽车技术的发展,维修设备也随之产生了质的变化。汽车保修设备的生产,也不再是多以机具类为主。20世纪90年代以来,一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑动平衡机等,这些昔日人们十分陌生的检测设备,已经成为现代维修企业的必备工具。而这些检测设备,本身就是高科技化的产品,是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练地操作使用这些检测设备,技术人员需要经过严格的培训,并要掌握外语和电脑技术,才能掌握正确的使用方法,充分发挥检测设备的各项功能。这种高科技化的现代汽车检测设备,使现代汽车维修的科技含量大为提高。
1.3维修资讯特征
随着资讯、信息、网络化技术的发展,使各行各业都处于一个全新的发展时期。汽车从结构到控制技术日趋高科技化,汽车新品牌、新装备、新功能层出不穷。维修技术人员不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序记忆在大脑中。汽车维修技术人员的知识、技术、经验以及对资讯的全面掌握,越来越显示出自身的局限性。而解决这一不足的就是汽车维修专业互联网络,即INTERNET互联网。
INTER-NET互联网的出现,彻底打破了资讯传递在空间、时间上的局限,能在第一时间最全面、最快速地将资讯迅速地传到地球上每一角落。而INTERNET互联网络在中国现代汽车维修行业中已崭露头角,从国际汽车维修行业看,维修行业技术资料查询、故障检测诊断、技术培训网络化,已得到全面的普及。以美国汽车维修业为例,早在20世纪90年代初,在维修信息综合管理、专家集体会诊、网上查询资料、网上解答疑难杂症、网上开展技术培训以及网上购买汽车维修资料,已经成为维修行业的基本特征。汽车维修专业互联网络,我国从20世纪90年代中期开始起步,以欧亚·笛威汽车维修专业网站为例,从1995年起,即建立了在会员单位内部使用的远程通讯BBS。1996年,开始投入巨资,大规模建立汽车维修INTERNET互联网站。目前已发展成为专业性最强的网站,涵盖欧美亚各车系发动机、变速箱、空调、悬挂、转向、定速、安全气囊及防盗等各系统的基本保养、检修程序、各类数据、各类元件位置图、机械拆装图以及电气线路图,并实现了在网上答题、网上咨询、网上购物和网上培训等功能。
1.4维修人才培训的特征
在我国传统的汽车维修企业中,维修人员的文化水平、理论基础、外语水平都较低,传统的培训方式大都采用师傅带徒弟的模式,很难达到机电一体化、懂电脑、会外语的现代维修技术人员的水平。随着汽车高科技的发展,从事汽车维修服务的技术人员,必须具备高科技的素质,除了具有坚实的汽车专业理论外,还需要熟练掌握各种汽车检测设备与仪器,能掌握一门外语,能熟练使用电脑分析及汽车维修专业INTERNET互联网查询汽车维修资料,对出现的各种疑难杂症进行分析,达到准确判断、熟练排除,以最低的成本、最短的工时、最优质的服务,排除各类汽车故障,使车主满意。此,除了学校的专业教学外,汽车维修技术人员还要加强自身学习,还要借助于各类技术培训,特别是电化教学和网上培训,不断更新维修观念、知识、技能,提高自身素质,才能维修现代汽车。
国外汽车维修教育界还推出了以多媒体电脑运作的动画及实物教学光碟资料库,可应用在远距离教学和网上教学,并可由教师依学生程度及教学课程,自动编排教学影片播放内容、播放顺序、播放时间,随时调整不同的考评内容和考评标准,激发学生的学习热情,提高学生的主动学习意愿,建立起电脑教学化的启发式和互动式学习环境,提高学习成效。这种电脑教学的方式,构成了现代汽车维修培训的新特征。
1.5维修管理的特征
随着电脑及相关系统的发展,在许多国家,电脑管理已在汽车维修行业中广泛应用,而且这个趋势将持续扩展。在我国,采用电脑化管理还刚起步,对于大多数汽车维修企业而言,谁拥有最完善的管理制度、最现代化的管理方法、最精确的管理数据分析及最良好完备的服务,谁就能争取最多的客户,在竞争中立于不败之地。采用电脑化管理,可以对修理部门的业务部、零件部、车间、收银、总经理监控诸方面进行联网操作,综合管理,使经营活动一目了然,克服了以往混乱的管理局面,将管理人员从日常琐碎的事务中解放出来,提高办事效率,获得客户认同。上层管理者也可以通过电脑管理网络系统及时了解汽车维修的动态情况,便于统筹安排。可以使维修行业改变传统手工作业的模式,实现质的飞跃。可以让厂长从繁琐的事务中解脱出来,争取更多的效益。
标准规范的电脑化管理,可自动建立完整准确的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定基础,完善的维修跟踪服务功能能增添客户的满意程度。可以消除工作方面的一些失误,提高工作效率。车辆与客户的动态跟踪可以使业务部具体掌握车辆及每一个客户的细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,体现服务的完整性、及时性、层次性。
二、现代汽车维修与传统方法比较
现代汽车维修无论从理念、维修制度,还是修理企业的管理及故障诊断的智能化方面,与传统维修方法相比,均有较大的质的飞跃。
三、现代汽车维修企业素质
3.1企业素质特点
现代汽车维修企业赢得生存和发展空间,必须重视企业自身素质的提高,企业素质要素主要包括:
①企业管理现代化。②企业技术管理队伍的建设。③企业技术业务水平。④维修技术资料和技术信息的使用。⑤维修车辆的质量水平。⑥经营观念和服务意识。⑦企业信誉及服务信誉。⑧企业的经营效益、职工收益和参与市场竞争的价格优势。⑨维修市场的占有量。10企业的社会形象、知名度和社会认同感。企业发展的要素所占的比重,是衡量企业综合素质的量化指标,其数学表达式为
Q=[F1X1+F2X2+…+FnXn][F1Y1+F2Y2+…+FnYn]=∑FiXi/FiYi(1)
式中Q——企业综合素质指标
Xi——企业已具备的各项素质要素占社会平均统计量的百分比
Yi——企业应当具备的各素质要素,即该要素的社会平均统计量
Fi——分析系数,确定各因素的重要度,主导因素取1,其余取0~1
3.2WTO与汽车维修
加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。为了适应售后服务的要求,国外汽车维修业将相继进入中国市场,国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境,对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程,将起到良好的推动作用。目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识,与发达国家相比还存在较大差距,如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨,多种经营方式已全面展开,如特约维修、维修、现场维修、专项总成维修,也将实现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本,以专一保证质量和服务的优越性。
四、结束语
传统的汽车维修方式、维修制度以及经营模式必然被现代汽车维修方式所代替。以往的汽车维修往往就维修谈维修,现代汽车维修是汽车销售、零件销售、资讯及售后服务四位一体紧密结合。汽车维修的新趋势是维修对象的高科技化、维修设备现代化、维修咨询网络化、维修诊断专家化、维修管理电脑化及服务对象的社会化。国外汽车维修企业以汽车服务贸易的形式进入国内市场,使我国汽车维修行业将面临严峻形势,而在汽车维修企业发展要素中,起主导作用的因素将是:管理、技术、装配和信息。倡导汽车维修行业的服务优质化、品牌化、现代化,势在必行。
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1通讯系统
通讯系统可以说是汽车电子信息系统的核心和中枢,同时也是车辆内部系统和外部网络实现信息交互和重要桥梁,对于实现系统的各项功能而言有着不可替代的作用。从目前来看,在汽车电子信息系统中,最为常用的是GPRS无限数据传输系统,按照相应的网络协议,利用传统GSM网络的相关资源,进行数据的传输工作,可以保证数据传输的速度和质量。不仅如此,在不断的发展过程中,全球的运营商都针对商用GPRS系统进行了研发,为车载通讯系统提供了必要的网络支持,也使得汽车电子信息系统有了一个接入时间短、传输速率高、安全可靠的信息交互平台。
2车载嵌入系统
在科技发展的带动下,车载系统的嵌入技术愈发成熟,逐渐成为汽车信息网络的控制中心。车载嵌入系统可以对车辆内部设备的运行状况进行检测,一旦发现异常,可以立即向驾驶人员发送相应的警报信息,如语音提示或灯光信号等,同时针对故障进行前面细致的分析,向驾驶员提出合理化建议,如停车检修或者调整路线前往维修点等,对安全事故进行规避,保证行车安全。在车载嵌入系统中,利用相应的处理器、GPS接收机、GPRS模块以及人机交互接口等,可以构建出一个具备强大通信能力和信息处理能力的平台,利用无线通讯、蓝牙数据交互等网络通讯技术,实现信息的交互和共享。系统的标准化和模块化设计不仅便于系统功能的实现和维护,也使得其具备良好的拓展性,可以实现车辆定位、动态导航等功能。
3外部系统
从目前的发展情况看,外部系统包括一个专业的门户网站,可以为每一位用户提供个性化的服务,满足用户不同的使用需求,同时还可以根据相应的情况,进行动态更新,为用户提供完整、合理、准确、可靠的信息。需要进行动态更新的情况包括:汽车自身的地理位置,或者用户指定的道路路况图;用户的具体需求;与汽车服务供应商服务协议的相关内容;汽车在行驶过程中遇到的特殊状况。
汽车电子信息系统功能的实现,不仅需要相应的硬件资源,还需要良好的软件支持,因此,做好系统软件的设计工作是非常重要的,应该重视以下两个方面的内容:
(1)软件的结构模式。汽车电子信息系统的软件架构,可以利用UML的Component框图进行描述。用户可以通过因特网,连接到门户网站,对相应的数据信息进行查询,也可以对系统网络服务进行扩展。之前也提到,门户网站可以为用户提供良好的个性化服务,结合用户的位置信息,在比较特殊的情况下,可以对用户需要的数据信息进行动态更新。不仅如此,用户可以通过移动通讯设备,利用Web搜索服务,查询自己需要的信息,如旅店和车票、机票等的预定,必要的车辆维修信息等。同时,系统中的个性化管理模块可以根据每一个用户的基本情况,为门户网站的动态更新提供必要的数据信息;事物管理模块可以对数据的流通、交易等进行监控,对数据库故障以及数据冲突进行处理和恢复,保证数据的访问和使用安全。另外,在系统中,信息数据库的功能是非常重要的,不仅可以对地理信息进行存储,也可以为用户提供必要的地址信息,确保数据的准确性和合理性是极其关键的,必须得到软件设计人员的充分重视。
1.1电机故障诊断的特点
电机的功能是进行电能与机械能量的转换,涉及因素很多,如电路系统、磁路系统、绝缘系统、机械系统、通风散热系统等。哪一部分工作不良或其相互之间配合不好,都会导致电机出现故障。因此,电机故障要比其它设备的故障更复杂,其故障诊断所涉及到的技术范围更广,对诊断人员的要求也就更高。一般来说,电机故障诊断涉及到的知识领域主要有[20]:电机理论、电磁测量、信号处理、计算机技术、热力学、绝缘技术、人工智能等。电机故障诊断的复杂性还表现在故障特征量的隐含性、故障起因与故障征兆之间的多元性。一种故障可能表现出多种征兆,有时不同故障起因也可能会反映出同一个故障征兆,这种情况下很难立即确定其真正的故障起因。另外,电机的运行还与其负载情况、环境因素等有关,电机在不同的状态下运行,表现出的故障状态各不相同,这进一步增加了电机故障诊断难度,所以要求对电机进行故障诊断首先必须掌握电机本身的结构原理、电磁关系和进行运行状况分析的方法,即掌握电机各种故障征兆与故障起因间的关系的规律。
1.2实施电机故障诊断的意义
电机的驱动易受逆变器故障的影响,在交流电机驱动系统中,逆变器短路故障将会使电机产生有规律波动的或是恒定的馈电扭矩,使车辆突然减速。研究表明:逆变器出现故障时,永磁感应电机将产生较大的馈电扭矩,而且永磁电机也有存在潜在的高消磁电流的问题。而感应电机在逆变器出现故障时所产生有规律的馈电扭矩将由于有持续的负载而迅速衰减,这说明了感应电机具有较高的容错能力,适应混合动力系统的要求。开关电机磁阻是最具有故障容错能力的电机,而且当其有一个逆变器支路出现故障时电机仍能产生净扭矩,另外,开关磁阻电机成本低,结构紧凑,但是开关磁阻电机有较大的噪声和扭矩脉冲,而且需要位置检测器,而这些缺点使得开关磁阻电机在现阶段不适合应用于混合动力客车上。在混合动力客车动力系统中,电机是作为辅助动力的,而且电机属于高速旋转设备,如果电机出现故障,电机产生的瞬态扭矩将使车辆的稳定性和动力性将受到影响,而且,电机由高压电池组驱动,如果电机出现故障而不能及时容错,电机产生的瞬态电流将使电池受到损害,因此在混合动力系统中对电机进行故障诊断是非常必要的。
2.电机的故障诊断方法及典型故障诊断分析
2.1电机故障的诊断方法
(1)传统的电机故障诊断方法
在传统的基于数学模型的诊断方法中,经典的基于状态估计或过程参数估计的方法被应用于电机故障检测。图1为用此类方法进行故障诊断的原理框图。这种方法的优点是能深入电机系统本质的动态性质,可实现实时诊断,而缺点是需建立精确的电机数学模型,选择适当决策方法,因此,当电机系统模型不确定或非线性时,此类方法就难以实现了。
(3)基于模糊逻辑的电机故障诊断方法
图3为基于模糊逻辑的电机故障诊断方法框图,故障诊断部分是一个典型的模糊逻辑系统,主要包括模糊化单元、参考电机、底层模糊规则和解模糊单元。其中,模糊推理和底层模糊规则是模糊逻辑系统的核心,它具有模拟人的基于模糊概念的推理能力,该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来进行的。模糊规则的制定有两种基本方法:第一,启发式途径来源于实际电机操作者的语言化的经验。第二,是采用自组织策略从正常和故障电机测量获得的信号进行模糊故障诊断的制定,将此方法通过计算机仿真实现,对电机故障有较好的识别能力。
(4)基于遗传算法的电机故障诊断方法
遗传算法是基于自然选择和基因遗传学原理的搜索算法,它的推算过程就是不断接近最优解的方法,因此它的特点在于并行计算与全局最优。而且,与一般的优化方法相比,遗传算法只需较少的信息就可实现最优化控制。由于一个模糊逻辑控制器所要确定的参变量很多,专家的经验只能起到指导作用,很难根据指导准确地定出各项参数,而反复试凑的过程就是一个寻优的过程,遗传算法可以应用于该寻优过程,较有效地确定出模糊逻辑控制器的结构和数量。
遗传算法应用于感应电机基于神经网络的故障诊断方法的框图如图4所示。设计神经网络的关键在于如何确定神经网络的结构及连接权系数,这就是一个优化问题,其优化的目标是使得所设计的神经网络具有尽可能好的函数估计及分类功能。具体地分,可以将遗传算法应用于神经网络的设计和训练两个方面,分别构成设计遗传算法和训练遗传算法。许多神经网络的设计细节,如隐层节点数、神经元转移函数等,都可由设计遗传算法进行优化,而神经网络的连接权重可由训练遗传算法优化。这两种遗传算法的应用可使神经网络的结构和参数得以优化,特别是用DSP来提高遗传算法的速度,可使故障响应时间小于300μs,不仅单故障信号诊断准确率可达98%,还可用于双故障信号的诊断,其准确率为66%。
近年来,电机故障诊断的智能方法在传统方法的基础上得到了飞速发展,新型的现代故障诊断技术不断涌现:神经网络、模糊逻辑、模糊神经网络、遗传算法等都在电机故障诊断领域得到成功应用。随着现代工业的发展,自动化系统的规模越来越大,使其产生故障的可能性和复杂性剧增,仅靠一种理论或一种方法,无论是智能的还是经典的,都很难实现复杂条件下电机故障完全、准确、及时地诊断,而多种方法综合运用,既可是经典方法与智能方法的结合,也可是两种或多种智能方法的结合,兼顾了实时性和精确度,因此多种方法的有机融合、综合运用这一趋势将成为必然,也将成为电机故障在线诊断技术发展的主流方向。
参考文献:
[1]陈清泉,詹宜君,21世纪的绿色交通工具——电动汽车[M],北京:清华大学出版社,2001
电子汽车衡主要由秤台、6个~8个称重传感器、接线盒以及称重显示控制仪表等组成。电子汽车衡的工作原理是载重汽车置于秤台上,在重力作用下,秤台将重力传递给称重传感器,使称重传感器的弹性体产生形变,粘贴在弹性体应变梁上的应变计桥路失去平衡,输出与质量值成正比的电信号,经线性放大器将信号放大,然后经过A/D转换为数字信号,由微处理器(CPU)对质量信号进行处理后直接显示质量值,并将称重数据传送给计算机管理系统进行处理。电子汽车衡的误差大小是对汽车衡物资计量结果准确度高低的定量描述。对电子汽车衡计量性能分析,了解其误差来源,有助于更好进行日常维护和周期检定工作。根据下面JJG539-1997《数字指示秤》检定规程对电子汽车衡检定项目和方法的要求,从偏载测试、物资计量测试、鉴别力及重复性等方面进行误差分析。
2偏载误差
偏载测试,对于有N个传感器组成的电子汽车衡,在每个传感器上施加的砝码约等于最大秤量1/(N-1),将砝码放在每个传感器的上方,所占面积约等于承载器的1/N。使用质量大的砝码要比许多小砝码的组合效果好。加放砝码时候,应将其均匀地分布在承载器的整个区域,避免不必要的叠放,也不可超出界线。偏载测试误差要求被测重物在秤台上位置的变化所引起的误差应不大于该秤量的最大允许误差。偏载误差主要来源于称重传感器的灵敏度的差异,由于电子秤称重传感器的弹性体和电阻应变计等关键材料的差异,每个称重传感器的灵敏度不是完全一致,会影响各称重传感器在相同的载荷下的输出信号会出现偏差,产生偏载误差。为了减小偏载误差,模拟式电子汽车衡在每个传感器的支路连接有电位器,可以通过调整阻值,利用不同电阻的分压不同,平衡各支路的信号输出。而现在的数字式汽车衡调整偏载误差则更加快捷,直接在数字式物资计量仪表上面通过软件参数自动补偿每个数字传感器输出的A/D值,达到修正每个传感器输出不同引起的偏载误差。
3物资计量误差
电子汽车衡的物资计量误差主要由传感器物资计量的线性变化、零点漂移和承重台传力的失真等方面引起。
3.1传感器物资计量线性变化
称重传感器输出的信号理论上与所承受的载荷呈线性关系。实际上,由于温差、冲击力、传感器本身制造工艺等的影响,传感器承受载荷与其相应输出电压之间并非成直线关系,当施加载荷的力超过一定范围时,称重传感器的物资计量线性会发生较大的变化。因此针对部分物资计量点的误差较大,可采用分段校准秤的量程,从而大大降低或消除传感器的非线性输出而引起的称重误差,提高物资计量的准确性。在电子汽车衡实际检定过程中,规程规定物资计量测试过程中须包含最小秤量、50%最大秤量、最大秤量、以及最大允许误差改变的秤量(中准确度等级为500e、2000e)共5个点,这5个点的示值误差也叫基值误差,并要求其误差大小在规程规定的各自秤量点的最大允许误差内。
3.2零点漂移
电子秤在使用过程中长时间受到大小不同且多次往复冲击载荷的影响,导致传感器的空载输出信号(即零位输出信号)发生变化,与初始检定时候比较产生了变化,造成零点漂移,从而产生了称重误差。
3.3秤台传力失真
当前本厂采用的汽车衡都有2个~3个承重台面组成,承重台面之间的相互靠擦,以及承重台面跟秤台限位的冲撞摩擦,都可能影响到被测物体的质量完整地传递给称重传感器,从而可能会造成小物资计量时准确,而到一定量程后会出现较大的示值误差。
4鉴别力误差
鉴别力反映秤对微小载荷的反应能力,鉴别力测试的目的是检验秤体结构的连接和摩擦,因此机械连接中的摩擦和应力是鉴别力误差的主要来源。当然,称重传感器的分辨力和显示仪表的分辨力也会影响到鉴别力。在对汽车衡检定时,需在最小秤量、50%最大秤量和最大秤量进行鉴别力测试。方法是在承载器上加放一定量的砝码和10个0.1d的小砝码,数字示值为I;然后依次取下小砝码,直到示值明显地减少一个分度,即(I-d);再放上一个0.1d的小砝码,最后再轻缓地放上1.4d的小砝码,此时示值应为I+d,则该汽车衡的鉴别力测试合格。
5重复性误差
重复性误差在相同负荷和相同环境条件下,连续多次物资计量所得结果的一致程度。汽车衡在重复性测试时,需对50%最大秤量、接近最大秤量两组进行测试,每组至少重复3次,每次测试及任意两次示值之差不得大于该秤量允许误差的绝对值。重复性测试时周围的温度、湿度、风力、震动等外部环境条件变化会引起重复性误差外,传感器本身的性能和秤台的安装水平、秤台的机械传力等方面是引起重复性误差主要方面。
5.1秤台本身引起重复性误差
秤体传力机构的设计和制造误差,具体体现在各传感器上下安装基面本身及其之间的水平度、秤体的整体刚度及相关的局部刚度差异,容易造成承重台面上下移位,致使称重台对称重传感器作用力不垂直,致使相同的载荷也会引起较大重复性误差。
5.2传感器性能不满足时引起的重复性误差
汽车衡物资计量时,称重传感器参数的一致性(灵敏度)、传感器的激励电压等,都要满足一定的条件,才能保证称重测量结果的准确性。5.3角差引起的重复性误差汽车衡称重时传感器的信号是通过接线盒传输给称重显示仪表,如果传感器的某些参数不一致或接线盒中电位器调整不平衡都会引起电子秤的角差,此时重物在称重台的不同位置就会产生重复性误差。
6结论
一、技能训练过程中应注重“三个结合”
“三个结合”是指在电工技能训练中要注重讲解示范与示范练习相结合、循序渐进与启发引导相结合、正确评价与反馈整改相结合。
1、讲解示范与规范练习相结合
讲解和示范在技能训练过程中是不可缺少的,准确讲解与标准示范有利于学习者不断的调整头脑中的动作表象,形成准确的定向映象,进而在实际操作中可以调节动作的执行。示范操作必须按照正确的姿势去准确地操作,教师的肢体移动,一招一式,乃至指向解说必须标准、规范,不能有任何的多余动作、不良动作,更不能有错误动作,以免造成学生错误模仿。练习是技能形成的基本途径,是有目的的、有步骤、有指导的活动。教师的准确讲解结合操作示范,可以使学生具体、直观的感受到所学操作技能的形成过程,加深对技能训练内容的理解。
在汽车电工技能训练过程中,教师对每一种电工工具、仪表仪器的使用方法要讲解清楚。例如:关于万用表的使用,教师要讲清以下几个方面:①万用表要水平放置;②使用前应先检查指针是否指在零点;若不指在零点,应先进行机械调零;③万用表面板上有两个插孔,分别标注“+”、“-”两种符号。测量时,应把红色表棒插入“+”插孔,黑色表棒插入“-”插孔;④根据测量的种类和量程调准转换开关的位置;⑤选择合适的量程。测量电压和电流时,如事先不知道被测量的大小,应把转换开关拨到最大量程试测,然后根据指针偏转情况逐步变换为合适的量程,再进行测量;万用表的指针偏转到满刻度的三分之二位置以上时,表明量程合适,测量结果比较准确。测量电阻时,万用表的指针偏移到欧姆中心值时,测量结果最准确。⑥万用表使用完毕后,务必将转换开关置于交流电压的最高量程档,以防他人误用,造成损坏。
在准确讲解的基础上,结合动作示范,指导学生进行规范练习,做到讲练一体化。因为实习教学就是以专业理论的系统性和工艺过程的连贯性为内在联系的技术技能的有效传授方式,所以在给学生作操作示范的过程中,应辅以必要的“解说词”,交待动作的顺序和要领,讲清操作的关键和理由。讲解的语言应当注意逻辑性和专业术语化。例如:使用万用表测量电阻,第一步,把万用表转换开关放在电阻档上,选择适当量程(测量前根据被测电阻值用表的转换开关选择适当量程,一般以电阻刻度的中间位置接近被测电阻值为好)。第二步,量程选定后,测量前将两个表笔短路,调节调零旋钮,使指针在电阻刻度的零位上。第三步,将两个表笔分别与电阻两端相连接,读出电阻的读数。传授给学生正确的操作方法之后,让学生自主练习。这些看似简单的操作,如果学生不能使用正确的方法进行规范练习,很难达到预期的训练效果,甚至发生仪表损坏等故障。特别是对于一些学生容易出错的操作规程,一开始就应该让学生进行规范练习。
2、循序渐进与启发引导相结合
技能训练是一个循序渐进的过程,操作技能的形成,一般都要经过掌握局部动作阶段、动作交替阶段、动作协调阶段和动作完善阶段。在教学过程中,必须遵循课题的逻辑顺序,由浅入深、由易到难、由简到繁由局部到整体、由慢速到快速地进行,使学生易于理解和记忆、便于掌握和巩固所学的基本操作技能。不可贪多求快,否则会欲速则不达。笔者认为整个汽车电工技能训练过程可分为四个阶段:第一阶段,安全用电常识及常用工具、仪器、仪表的正确使用。教师对学生进行必要的安全用电常识教育,使其了解电的性能,熟悉电工操作规程,学会正确使用常用仪器仪表,为安全、有序、正确、规范的汽车电工技能训练打下良好的基础。第二阶段,用常用仪器、仪表检测汽车电器各总成件。要求学生了解汽车电器各总成件的结构与作用,熟悉它们的技术性能和主要参数,掌握各总成件质量的判断方法。第三阶段,综合性技能训练。着重培养学生综合知识的应用能力及实践能力,要求学生将所学过的知识进行综合,通常一个技能训练课题中用到几部分内容,当同学以学过全车线路的有关基础知识,例如:电源系、启动系、点火系等概念后,让学生综合运用这些知识对车辆电路故障进行检测。教师对技能训练的内容进行简单的讲解,然后引导同学按步骤进行检测。第四阶段,熟悉协调和操做水平的提高。在学生掌握如何诊断与排除汽车电路故障以后,应着重强调工艺要求,并让学生运用中间断路法进行故障的诊断与排除。上述四个阶段是一个由浅到深、由易到难的过程,教师在技能训练过程中应按照循序渐进的原则进行讲解,同时对重点、难点问题,坚持循序渐进和启发引导相结合。例如:在前照灯光线路连接时,采用把实验分成两部分:先让学生自己动手进行灯光线路的连接,当学生看到自己连接的前照灯线路接上电源后即正常发光时,欣喜之情溢于言表,学生对实习产生浓厚的兴趣;此时再让学生把变光线路灯光继电器线路接上进行实验,从而达到化繁为简的效果。另外,对学生技能训练中出现的问题和错误加以启发性的分析,如学生在不解体检测硅整流发电机时,测出的数据有时是错误的,但不知道如何检查和判断数据的正确与否,这就需要老师给予启发和指导,引导学生分析产生测量数据不符的原因及检查方法,一步步给予指导,通过教师由浅入深的逐步引导和分析,学生对检测方法有了整体上的认识,并将逐渐提高如何发现问题和解决问题的能力。转、正确评价与反馈整改相结合
正确评价技能训练成绩是激发学生热情、调动学生积极性的重要手段。通过考评发现问题,并及时反馈给学生进行整改,做到正确评价和反馈整改相结合,逐渐提高学生的操作技能。在技能训练过程中,笔者采取多元化的评价方式评价学生的成绩,具体做法是:①将技能训练成绩分为应知和应会两部分,既考核理论知识,又考核实际操作。②采取教师与学生评价相结合的方式,除了教师根据学生操作情况进行评定成绩外,设定一定比例的学生的自评分。学生的自评分,又分为学生本人自我评价和小组评价。③让一位学生操作,其余学生观看,通过评议得出分数。④每进行一次技能训练评定一次成绩。对那些不满意自己目前成绩的同学允许他们通过一段时间练习改进后重新评定成绩,引导并鼓励学生对自己不断提出新要求,从而达到不断提高、不断创新的目的。多元化的考核方式有教师考核、学生自我考核、师生间、学生间能相互学习相互促进,极大调动了学生技能训练的积极性,效果很好。教师在正确评价的基础上及时将信息反馈给学生,对出现的问题,提出整改措施,达到纠正错误提高技能的目的。另外,笔者还通过举办一年一度的学生技能比赛,考核学生独立完成实际操作任务的能力,检测学生的技训水平。例如:2007年11月份笔者组织的汽车电子工程专业学生技能比赛,考题是《硅整流发电机故障的检修》,要求学生在规定时间内,完成检测与维修,并有一定的工艺要求。通过严格的考评,不仅能比较公平地评定技能训练的成绩,而切可以督促学生认真、规范地完成技能训练的每一个环节,增强学生的竞争意识,提高技能训练的实效性。教师要培养学生善于从自己的体验中获得内部反馈信息,发现自己操作中存在的问题,确定改正方法,并主动地尝试、纠正与自我完善。
二、技能训练过程中应把握“三个环节”
在技能训练过程中,教师应把握好以下三个环节:第一个环节:教师引导学生参与;第二个环节:教师辅导学生操作;第三个环节:教师指导学生应用。教师活动主要表现为引导-辅导-指导,学生活动主要表现为参与-操作-应用。笔者认为学生的技能训练既要适合专业的岗位需求,又要注重中职学生动手能力的培养,提高学生的职业技能。
1、教师引导学生参与
教师引导指技能训练起步上的引导。中职学生文化基础比较薄弱,学习兴趣不浓厚。由于汽车电子工程专业课程理论较深,专业性、实践性强,许多学生学习存在一定的困难,上课听不懂而学不好,由于学不好而不愿学,因此学习动力不足,容易失去信心,产生厌学情绪。教师要善于正确巧妙地引动学生,激发学生的学习兴趣,做好知识储备,保证技能训练的顺利进行。初次接触技能训练,部分学生存在对“电”的恐惧心理而缩手所脚,教师应加强引导,对学生进行必要的安全用电常识教育使其了解电的性能,鼓励学生多动手、多实践。同时教师还应对安全文明操作规范和如何防止操作中易出现的问题做出必要的说明,列举错误操作可能带来得危害。例如:按装起动机往接线柱上连接电源线时,首先要注意,工具不能与铁接触否则会出现打火现象,同时指出螺母紧固要适当,如果过紧,不仅费事费力,而且还会将起动机电磁开关绝缘垫损坏。小的失误可能造成严重的后果,这样非常简单的细节如不按规范去做,可能存在重大安全隐患(老师可以演示一遍)。
2、教师辅导学生操作
教师对学生操作练习要给予全面辅导,教师应面对不同基础,不同潜质的学生,要把学习时间作为变数,以“学会”为质量基础,因人而异,弹性操作,做到“上不封顶”,支持每一位学习进度快的学生,达到更高的目标;“下能保底”根据不同的学习目标,保证最基本的质量标准。既要注重共性问题,又要注意个别差异。共性问题采用集中辅导,个性问题作个别辅导,使学生的操作技能不断形成和提高。例如:硅整流发电机技术性能的检测。首先让学生利用万用表对发电机励磁绕组、定子三相绕组的短路、段路及搭铁进行检测,学生动手测试时,教师发现个别问题及时纠正,必要时还要手把手的辅导。个别辅导针对性强,易发现操作中的不规范动作,利用个别辅导解决个别问题是非常有效的。另外,对汽车起动机、分电器、继电器等,老师辅导学生自己动手拆装,直观了解其内部结构特征及工作原理,熟悉他们的技术性能与作用。