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汽车电子现状及发展

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汽车电子现状及发展. 姜久春. 引言. 汽车电子正在全球进行着一场革命。 汽车的全球卫星定位系统使您无论身处何处,都不会迷失方向; 在车上您可以通过车载可视电话和家人、朋友自由自在地畅谈,如见面般亲切; 在车上您还可以怡然自得地享受冲浪乐趣,可以通过车上的因特网订机票、与网友聊天; 汽车空间将更加游刃有余,机械的陈设将演进为智能化的人文设置,汽车将越来越有家的温馨┄┄. 什么是汽车电子. 汽车电子是指汽车电子控制系统和各类车载电子信息网络装置以及 汽车电力电子与电气驱动控制 等。

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Presentation Transcript
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引言

汽车电子正在全球进行着一场革命。

汽车的全球卫星定位系统使您无论身处何处,都不会迷失方向;

在车上您可以通过车载可视电话和家人、朋友自由自在地畅谈,如见面般亲切;

在车上您还可以怡然自得地享受冲浪乐趣,可以通过车上的因特网订机票、与网友聊天;

汽车空间将更加游刃有余,机械的陈设将演进为智能化的人文设置,汽车将越来越有家的温馨┄┄

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什么是汽车电子
  • 汽车电子是指汽车电子控制系统和各类车载电子信息网络装置以及汽车电力电子与电气驱动控制等。
  • 汽车电子是现代汽车技术发展的最主要驱动力之一。无论是内燃汽车、还是电动汽车、智能汽车,汽车电子都是它们的共性关键技术。
  • 当今,汽车工业是使用微处理器最多的工业,汽车电子的发展有力促进了信息产业的发展。
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汽车电子产品分类
  • 从汽车零部件产业看,典型汽车电子产品一般分为:动力电子、底盘电子、车身电子、电力电子与电气驱动、驾驶员信息系统等。
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汽车电子发展阶段

(1)第一阶段(1965-):零部件层次

分立式半导体元件开始用于汽车交流发电机整流器、起动电机、转速表等。主要集中于个别部件的开发

(2)第二阶段(1980-):多系统层次

采用微处理器及单片机完成信息的检测和处理。典型的系统有发动机电喷系统、自动变速箱控制系统、汽车防抱死制动系统等。 (3)第三阶段(1995-):网络化层次

采用先进的微电子技术,车载网络技术,形成车上分布式、网络化的电子控制系统。整个车被联成一个多ECU、多节点的有机的整体,使得其性能也更加完善。

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汽车电子发展趋势
  • 功能多样化(从最初的发动机电子点火与喷油发展到如今的各种控制功能,如自动巡航、自动启停、自动避撞等)
  • 控制集成化(从最初的机电部件松散组合到如今的机液电磁一体化;从最初的单一控制发展到如今的多变量多目标综合协调控制,如动力总成综合控制等)
  • 开发平台化(随着32位单片机的大量应用,汽车电脑软件正在朝实时多任务操作系统、基于模型的算法设计、自动代码生成、虚拟仿真测试方向发展,开发平台和技术规范应运而生)
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汽车电子发展趋势
  • 系统网络化(从初期的多子系统分别工作到如今的整车信息共享的分布式系统,如以CAN总线为基础的模块化分布式控制系统)
  • 技术一体化(随着电控汽车、电动汽车、智能交通等技术的相互渗透与融合,未来最终将形成全智能化人-车-路系统)
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燃料电池或类似电动汽车

的混合动力系统,70 kw

能量混合

功率辅助混合

动力系统,20~40 kw

功率混合

最小混合动力系统,10 kw

一体化起动机/发电机

轻度混合

大功率输出 5 kw

传统汽车

传统内燃机汽车2 kw

汽车电力电子与电气化发展趋势

电功率

时间

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汽车电子的广阔前景

在汽车电脑化和智能化的趋势下,我国两大支柱产业,电子信息产业与汽车工业通过融合,将在未来3至5年后形成每年4000亿美元的汽车电子市场,形成新的重大经济增长点。

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智能传感器及其MCU芯片

Accelerate Sensor

Air Mass Flow Sensor

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复杂的机-液-电-磁一体化系统

发动机电控燃料喷射系统

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汽车电子接口规范

OSEK/VDX(德文缩写)分布式汽车电子的开放系统及其接口标准。

它对RTOS的功能和接口进行了规范,使得上层应用程序做到了完全的平台无关性和100%的移植性。世界上汽车、半导体相关领域很多公司参与了OSEK计划:

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Application

OSEK COM

OSEK NM

OSEK OS

Bus

Interface

Basic OS services

Hardware

OSEK软件平台

OSEK/VDX

(车用实时系统标准)

OSEK OS 操作系统

OSEK COM 通讯功能

OSEK NM 网络管理

OSEK OIL 系统配置语言

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功能定制

系统集成标定

原型设计

系统校验

dSPACE HIL

技术实现

dSPACE RCP

TargetLink/Hiware/RTOS/Protel

汽车电子开发模式转换

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Driver

Information

68HC08AZ

Upper Electrical

Module

68HC08AZ

Sunroof

33290

Climate Control

68376

Light Switch

33290

Audio Module

68HC08AZ

Rear Electronic

Module

68HC08AZ

Electronic

Throttle

Door Module x 4

68HC08AZ

Steering Angle

Sensor

68HC908AZ60

Power Seat

68HC08AZ

Steering Module

68HC08AZ

GSM Phone

68HC08AZ

MUX Gateway

68376

整车分布式控制系统

slide23

车际网络

车内网络

部件系统

零件系统

车载网络系统
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Rear view of ISA

新型混合动力控制系统

42伏电气系统与起动电机/发电机一体化装置

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未来全电化燃料电池汽车技术

通用Autonomy概念车

燃料电池发电系统,四轮电机驱动系统

线传操控电子控制技术,没有脚踏板、仪表板和转向柱

底盘和车身分开设计,车身命令通过网络接口连接底盘控制系统

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远景:未来智能汽车与智能公路系统

ITS 主要由ATMS, ATIS及 AVCSS组成, 其中

AVCSS ( Advanced Vehicle Control and Safety System)属于智能汽车控制问题

利用现代信息、控制技术将车辆--道路—人紧密结合,以解决汽车交通事故、堵塞、污染及能源消耗等问题为目标的智能化车辆交通系统

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面临的机遇与挑战
  • 机遇
  • 汽车电子的国内外大规模市场已经形成
  • 汽车电子尚未形成全球统一的技术标准与规范
  • 我国在汽车技术、信息技术、汽车电子技术等方面已经具备较好基础
  • 挑战
  • 技术交叉性强、难度大、国际竞争对手太强
  • 我国汽车电子产业基础弱,产业成长环境差
  • 研发规模小,技术成熟周期长,产业化问题多
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汽车电子的战略地位
  • 从宏观战略角度看,以信息化带动工业化,用工业化促进信息化是汽车产业发展的根本出路,汽车电子是这一战略的具体体现。
  • 从技术开发角度看,汽车电子技术是各种汽车的共性关键技术,在整个汽车技术中具有核心地位。
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汽车电子的战略地位
  • 从产业结构角度看,零部件是汽车的基础和关键。我国汽车产业结构性问题是零部件太弱,应当大力发展零部件产业,实施这一思路的核心是发展高技术含量的零部件产业--汽车电子产业。
  • 从国家安全角度看,汽车电子是一种军民两用技术。
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我国汽车电子目前的发展规划
  • 发展模式:顺应全球化、市场化的时代潮流,按照自主、开放、竞争、联合的原则,培育汽车电子发展的良好政策环境和产业生态。
  • 重点突破:实施产业化专项,选择市场需求大、现有基础好的技术作为产业化突破口。
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我国汽车电子目前的发展规划
  • 建立攻关平台:建立汽车电子工程研究中心,针对汽车电子的前沿技术,集中力量开展技术攻关,解决汽车电子产业可持续发展问题。
  • 优化产业结构:通过政府支持、产学研结合、研发先导,培育出以汽车电子产品为核心,多行业参与、多投资主体的大型企业集团。
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关于汽车电子产业发展技术路线

阶段3:自主研发,掌握技术含量高、更加关键的新产品

  • 零部件:要象计算机行业的分工与合作那样,实现汽车电子中的底层零件系统的产业化与规模化,以价格优势进入全球市场。

阶段2:大批量、低成本、专业化生产,逐步引进消化关键技术

阶段1:以低技术含量、低价加工对象为切入点,进入国际供应体系

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关于汽车电子产业发展技术路线

国家工程中心

开发手段人才培养

  • ECU:坚持自主开发,完成部件的系统集成;因为它本身就是部件中关键的一个部分,两者无法分割;ECU决定了部件的性能、价格和产品的升级和改进的可能。

全球电子元件供应体系

试验设施测试平台

自主开发硬件和软件

自主系统匹配与标定

与家电行业发展规律一致

大批量、低成本规模化生产

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关于汽车电子产业发展技术路线
  • 各种控制系统:汽车零部件升级和换代的主战场,机电一体化关键所在:坚持自主系统集成、自主开发,积极开展技术引进和委托设计。
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关于汽车电子产业发展技术路线
  • 信息网络系统:与汽车本身的性能相对独立,属于信息产业在移动车辆上的延伸。结合国家的信息技术发展来确定整车网络的发展和方向。
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谢谢大家!

本文部分资料来源于清华大学欧阳明高教授,特此表示感谢!