IND4汽車電子系統入門學習

ID:447921 · 發表于 2018-12-17 13:47

目前汽車產品的創新而言，未來出行的格局已經改變，漸漸呈現出“汽車新四化”的趨勢，就是電動化、網聯化、智能化與共享化。電動化可能是對傳統燃料汽車產品的顛覆性創新，智能化、網聯化是作為一個全新的技術，未來會改變出行方式的產品創新，而共享化具有高效智能的交通出行模式。而在這個四化當中，汽車電子作為一種汽車產品本體與服務的鏈接走向了前臺。

圖1 不管ADAS與自動駕駛系統之間的部署分歧有多大，對于零件的需求始終存在

圖2 汽車電子在汽車里面越來越重要

汽車電子系統是整個汽車內子系統的一部分，是指以汽車電子控制模塊為核心，加上傳感器、執行器和汽車線束等部分組成的控制環路，它的主要目的是和被控對象一起形成一個汽車的子系統來實現所要求的功能。

圖3 汽車電子系統

汽車電子的系統內通常包括：

1）傳感器

汽車內的傳感器主要作用是將物理量轉換為可識別的電信號，一般是為控制器收集所需對象的信息和狀態。在發動機控制系統、底盤控制系統、娛樂導航系統和車身控制系統等所有涉及的領域都有應用。以物理量來分類有溫度、壓力、位置和轉速、加速度、距離、陀螺儀和車速、方向盤轉角、雨量、電流器、胎壓等，對于電子控制模塊而言，傳感器信號是重要的輸入信號。

而在汽車電子控制系統的快速增長的市場需求下，汽車傳感器技術不斷發展。隨著MEMS技術的發展（MEMS Micro Electromechanical System是微型電子機械系統)，汽車傳感器本身就朝著智能化、微型化、集成化、多功能化方向發展，通過整合傳感器、執行器、機械機構、信號處理和控制電路等集成于一體的MEMS，簡化了傳統汽車電子系統，真正實現了體積小、功耗降低和重量減少，這一分支也成為汽車電子重要的發展方向，如參考文獻5所談的就是MEMS在驗證中所注意的事項。

圖4 汽車電子的MEMS技術和傳感器

2）汽車開關

傳統汽車中有著大量的開關，這是由于汽車企業為每個單獨的功能設計開啟和調整的入口，為汽車電子模塊提供車主控制汽車的輸入信號，是傳統HMI設計師重要的人機接口。根據實際的應用，汽車中的開關可分為旋轉式開關、頂桿式開關、翹板式開關、電子型開關、按鈕式開關和板柄式開關；從時間特性上來說，針對不同的響應時間，可分為長效開關和短時開關；從開關的電氣特性而言，可分為組合開關和單一開關。

隨著手機的發展，人們開始一邊倒的習慣于使用觸摸屏，以特斯拉為代表的新興電動汽車企業，都把實體按鍵往中控屏幕上進行虛擬化；而手勢操控和觸覺反饋等新技術的導入為開關的未來蒙上了陰影；消費者追求更好的體驗，車企追求體驗和安全應急之間的平衡。如下圖所示，汽車開關可能在未來確實要被逐漸淘汰。

圖5 汽車開關所代表的人機交互演變（開關的簡化）

3）汽車電子控制模塊

車用電子控制模塊以微控制器為核心，包括各種電源電路、通信電路、輸入處理電路和輸出功率電路幾個重要的組成部分。隨著車用電子模塊越來越多，傳輸的數據量越來越大，汽車總線速率在不停地發展，電子模塊開始轉向多系統集中的方向發展。在控制模塊中，MCU是汽車電子中的核心部件；但是隨著要求的不斷提高,在某些應用中，FPGA和CPLD等邏輯處理器件也登上了汽車電子的舞臺，由邏輯控制為主導的部件實現了模塊功能的多樣性，整個模塊的復雜度也在不斷提高。

4）執行器

汽車里的執行器用來執行電子控制器發出的控制信號，對電子模塊來說是負載。目前汽車用的執行器多為機電式類型，如電磁閥、壓電元件、繼電器和直流電機等，這些執行器大部分在電氣上具有很大的感性特點。正是由于執行器基本都是由機械器件構成的，因此也就決定了電子控制模塊具有機電一體的特性。

5）HMI設備（光學和聲音）

在汽車的發展里面，如何有效的利用聲音和光學設備提供HMI接口是非常重要的部分，也是不同汽車企業往前整合的非常重要的部分。這里分為對外和對內兩個部分：

1）對內：現在各個主要的Tier1零部件企業無不把電子座艙作為一個重要的未來，包括大陸、博世、Denso、佛吉亞和偉世通都要扮演一個系統整合者的角色，這是兵家必爭之地；因為通過設計電子座艙可以接近車主，了解其對于汽車的功能的反饋，其使用的體驗直接影響到車主對于汽車產品的看法。

a.從設計風格來看，各家都傾向于全艙布滿顯示屏和觸摸屏，從數字側視鏡到中央顯示屏，形成了一個完整的系統

b.信息輸入都需要借助于駕駛艙攝像頭和算法識別駕駛者和相應的動作

c.在智能座艙里面配置人工智能驅動技術，可基于不斷變化的交通道路條件調e.對外：傳統意義上的對外主要是指喇叭和車燈，后者主要分為室外照明和室內照明。

室外照明有近光燈、遠光燈、轉向燈、霧燈、倒車燈和牌照燈等；室內照明有門燈、頂燈、點煙燈、腳燈和手套燈等。現在對于車輛要求有情感化的個性表達，會采用外部燈光顯示和交互，通過內部軟件組合的控制內容視覺化地呈現在外觀內飾的設計當中。這個又和內部的系統完整的整合了，利用車輛前、后部的 LED 燈帶和發光 LOGO 組合成獨特的智能表情，在不同的使用場景下（如不同的電量狀態、車輛解鎖以及行進期間），開啟不同的顯示模式，與用戶和行人進行“對話”。

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