汽车车身电子技术应用研究.docx
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汽车车身电子技术应用研究
汽车车身电子技术应用研究
摘要
电子控制技术在汽车上的应用越来越广泛，在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒适性等方面发挥着不可替代的作用。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。
本文介绍了汽车电子技术的发展趋势以及面临的挑战。
并对最新电子技术在汽车车身上的应用做了详细介绍，主要研究了汽车安全系统、舒适系统、信息与通讯系统以及其他方面的电子控制技术。
最后例举了五个具有实操性的汽车维修案例。
当前对汽车电子产品提出的要求是，在不断增加电子产品复杂程度的情况下改善产品的性能，并使汽车电子产品更小化、更轻化。
因此汽车电子技术的发展目标是环保、节能、安全和智能化。
关键词：
电子技术；汽车车身；应用；发展趋势
ABSTRACT
Theelectroniccontroltechnology ismoreandmorewidelyusedincars,playinganirreplaceableroleintheimprovementofautomobiledynamic,economy, safety, vehiclestabilityandvehicleridecomfortetc. Electronicvehicleisconsideredtobethefirstvehiclerevolutionduringtheprocessofautomotiveengineering,theextentofelectrizationisconsideredtobeanimportantsymbolformeasuringthemodernizationofvehicles.Electronicvehicletechnologyisalsousedtodevelopnewcarsandimproveautomobileperformance.
Thepaperintroducethetrendofautomobileelectronictechnologyandchallengesitfacedaswellasdetailedintroductionofthelatestelectronictechnologyusedincars.Thepapermainlyresearchautosafetysystem, Comfortsystem, telecommunicationandinformationsystemandotherelectroniccontroltechnology.Intheend,thepaperlistfivecasesofoperabilityautomobilerepair.
Thecurrentrequireforautomobileelectronicproductistomakeitsmallerandlighter aswellastheimprovedperformanceoftheproductundermorecomplexityoftheelectronicproduct.Therefore,thegoalfordevelopmentofautomobileelectronictechnologyisenvironmentalprotection,energysaving,safetyandintellectualization.
Keyword:
Electronicstechnique;Carcarriage;Application;Developmenttrend
目录
1绪论1
1.1课题研究意义1
1.2国内外发展现状1
1.2.1汽车电子技术的发展趋势1
1.2.2面临的挑战2
1.3课题研究的主要内容3
2安全系统4
2.1VSC车辆稳定性控制系统4
2.1.1概述4
2.1.2VSC系统作用4
2.1.3VSC系统的组成4
2.1.4系统的工作过程5
2.1.5应用情况5
2.1.6TRC与VSC系统元件的比较5
2.2预防碰撞安全系统6
2.2.1概述6
2.2.2系统组成6
2.2.3系统功能6
2.2.4预防碰撞安全系统的工作条件7
2.2.5系统工作过程8
2.2.6优点8
2.2.7 防前方碰撞控制系统（追尾碰撞）和倒车防撞报警系统的对比9
2.3安全气囊系统9
2.3.1安全气囊系统的重要性9
2.3.2安全气囊系统的作用9
2.3.3安全气囊系统的基本组成10
2.3.4安全气囊系统工作过程10
2.3.5副气囊锁止功能11
2.3.6四种安全气囊的对比12
2.3.7安全气囊系统不同发展阶段的对比12
2.4门锁控制系统13
2.4.1概述13
2.4.2门锁控制系统的基本构成13
2.4.3无线门锁遥控系统13
3舒适系统16
3.1电动座椅与电动后视镜16
3.1.1电动座椅16
3.1.1.1概述16
3.1.1.2电动座椅系统的组成16
3.1.1.3电动座椅系统的功能16
3.1.2电动后视镜17
3.1.2.1概述17
3.1.2.2电动后视镜的结构17
3.1.2.3记忆储存式电动后视镜17
3.2电动车窗和天窗18
3.2.1 电动车窗18
3.2.1.1概述18
3.2.1.2电动车窗的构成18
3.2.1.3电动车窗的功能18
3.2.1.4防夹电动车窗的工作原理19
3.2.1.5三种电动车窗系统功能的对比19
3.2.2电动天窗20
3.2．2.1概述20
3.2.2.2汽车天窗的作用20
3.2.2.3汽车电动天窗的结构和控制原理21
3.2.2.4天窗的设定（以尼桑天簌轿车为例）22
3.3自动空调系统22
3.3.1概述22
3.3.2汽车空调系统的功能22
3.3.3空调系统的组成23
3.3.4神经网络控制23
3.3.5自动空调与手动空调的控制情况的对比24
3.4汽车巡航控制系统25
3.4.1汽车巡航控制系统的应用和发展25
3.4.2巡航控制系统（CCS）的构成25
3.4.3巡航控制系统（CCS）的基本工作原理25
3.4.4汽车巡航控制系统的功能26
3.4.5自适应巡航控制系统（ACC）26
3.4.5.1自适应巡航控制系统的概述26
3.4.5.2 自适应巡航控制系统的构成27
3.4.5.3自适应巡航控制系统的工作原理27
3.4.5.4自适应巡航控制系统的优点：
28
4信息与通讯系统29
4.1汽车导航系统29
4.1.1概述29
4.1.2汽车导航系统的构成29
4.1.3汽车导航系统的两大基本功能29
4.1.4GPS导航系统29
4.1.5自主导航系统30
4.1.6带有AV的导航系统30
4.1.7新旧导航系统的对比32
4.1.8各种导航系统的功能的比较33
4.2汽车视听设备33
4.2.1概述33
4.2.2汽车音响系统34
4.2.2.1音响系统的结构34
4.2.2.2汽车音响系统的特点35
4.2.3汽车视频设备35
4.2.4汽车视听设备的防盗36
5其他系统38
5.1刮水器和洗涤装置38
5.1.1概述38
5.1.2刮水器38
5.1.2.1电动风窗刮水器的结构38
5.1.2.2间歇式电动刮水器38
5.1.2.3刮水器系统新功能38
5.1.3洗涤装置40
5.2自动灯光控制系统40
5.2.1概述40
5.2.2灯光照明与警告灯系统40
5.2.3自动大灯光束水平控制系统（带有智能AFS）41
5.2.3.1系统作用与工作原理41
5.2.3.2系统组成42
5.2.3.3初始设定控制42
5.2.3.4诊断42
5.2.4智能车灯系统42
5.2.4.1智能车灯系统的构成43
5.2.4.2智能车灯系统的功能43
5.2.5带智能AFＳ与无智能AFＳ的自动大灯光束水平控制系统的对比43
6故障诊断与检修45
6.1奔驰ML350电动座椅故障检测与排除45
6.1.1故障现象：
45
6.1.2故障原因分析45
6.1.3故障排除46
6.2帕萨特安全气囊警告灯常亮46
6.3奔驰S280车载电话不工作47
6.3.1故障现象47
6.3.2故障诊断与排除47
6.3.3点评48
6.4奔驰W220S350无钥匙启动功能失效48
6.4.1故障现象：
48
6.4.2故障排除：
48
6.5奥迪A8D3空调系统左前出风口不定时出热风49
6.5.1故障现象49
6.5.2检测与维修49
6.5.3分析总结50
结论51
参考文献：
52
致谢53
1绪论
1.1课题研究意义
汽车是当今社会最重要的交通工具之一，是国民经济的支柱产业。
随着新兴技术的不断发展，尤其是计算机技术、电子技术、人工智能及网络通信技术在汽车上的广泛应用，为汽车向电子化发展创造了必要的条件。
汽车工业与电子工业的结合，使汽车电子产业得到了飞速发展。
目前，西方发达国家的电子产品在轿车整车制造价格中所占的份量已经达到了15%—20%，预计到2010年将达到2.5%—3.5%。
汽车电子技术不仅推动了汽车工业的发展，同时也极大地促进了电子产品市场的发展。
自20世纪70年代以来，电子技术开始在汽车上快速发展和广泛应用，尤其是近几年各种排放性能、燃油经济性和安全性能等法规的强制性要求，极大促进了电子技术在汽车领域的应用，使汽车电子化程度不断提高，性能不断加强。
现代汽车电子技术在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒适性等方面发挥着不可替代的作用。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。
通过增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化已成为夺取未来汽车市场重要的有效手段。
相关研究表明,目前汽车上70%的创新来源于汽车电子技术。
汽车电子产品的开发和应用,正是电子信息技术改造传统产业的一大热点,不仅给汽车产业的发展壮大带来新的生机和活力,也会带动整个信息产业的发展。
随着汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高,汽车电子产业将形成巨大经济规模效应,成为支持汽车工业发展相对独立的新兴支柱产业。
汽车电子的发展将不仅颠覆人们对汽车产业的传统认识观念,而且会给经济的发展带来新的经济增长亮点,产生极大的经济效益。
1.2国内外发展现状
1.2.1汽车电子技术的发展趋势
汽车电子技术的发展目标：
环保、节能、安全和智能化。
在控制系统的开发上由原来单一功能的控制转变为各种功能的综合控制以及车辆整体系统控制，采用车内局域网完成各控制系统之间必要信息的交换与传输，实现汽车高速的集中控制及故障集中诊断；为了提高控制系统的可靠性，正在考虑双系统的概念或控制监视功能；随着汽车车载电器和电子设备用电功率的持续增加，现有车载供电系统提供的功率也越来越不能满足实际需要，有的公司提出提高汽车电气的供电电压。
这些发展目标正在汽车上变为现实，比如汽车网络技术、稳定系控制系统、整车的综合控制系统、42V供电系统、集成ISA∕ISG等这些技术和新型电控系统。
20世纪90年代以后，国外开始将研究开发的主要目标转向用电子控制系统提高汽车乘坐舒适性、转向操作轻便性、行驶稳定性和乘员的安全保护性能等方面的技术上。
从节能和环境保护的角度出发，需要解决多能源汽车和汽车的电磁兼容性。
现代汽车电子技术的发展可以分为以下六大类：
发动机电子控制、底盘系统电子控制、车身电子控制、电动汽车技术、智能汽车与智能交通（ITS）技术、整车控制技术。
汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多，如汽车的视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。
视野控制技术指的是对汽乍照明灯（包括前照灯、铝匙孔照明灯、车门灯和日光灯）和转向信号灯的电子控制，以及对电动刮水器、洗涤器和除霜器等的电子控制；方便性除指驾驶员、乘员进出车厢和行李货物装卸方便外，还包括对汽车电动门窗、电动门锁与点火钥匙锁、电动后视镜、电动车顶（天窗）等的控制；车身电控设备主要包括照明系统、自动座椅系统（如存储式座椅）、自动空调系统、自动雨刮和车窗系统、多媒体系统等。
目前车身电控技术呈现如下的发展趋势：
进一步满足用户个性化的需求；先进的驾驶和乘坐信息系统，如车辆遥控检测、智能型汽车防盗、乘座适应性控制、42伏电子系统、环保设计系统等等。
总而言之，随着汽车电子和汽车电子控制产品的比例不断提高，是世界汽车电子技术的发展呈现系统集成化、信息化、网络化、智能化的发展趋势，实现高效率和高精确行控制，并将汽车和社会有机地联系起来。
1.2.2面临的挑战
汽车电子产品是在不断面临挑战和解决矛盾的过程中发展起来的。
现在，汽车制造商对车用电子产品提出了新要求，他们不希望在汽车上过多的安装那些增加复杂系和成本的电子系统，如果那样，会使汽车变得累赘，汽车价格越来越昂贵。
理想的情况是，电子装置替代笨重的、效率低的机械装置，而不是对其进行补充。
例如，化油器被更小的、更有效的燃油喷射装置所替代；传统的制动装置某一天也被电子制动装置替换掉。
当前对汽车电子产品提出的要求是，在不断增加电子产品复杂程度的情况下改善产品的性能。
例如，汽车制造商希望使用电子技术把诸如座椅、车门、轮胎等“呆傻型”零件制造得能完成种种功能（座椅罩能够感觉气温和重量、车门还能用做立体声扬声器、轮胎能够感觉路面打滑并自动调整等）。
使现有汽车的电子产品部件更小、更轻是所面临挑战的另一个方面。
ABS、SRS等部件的电控装置的尺寸越来越小，制造商还在往日益缩小的外壳内塞进更多的元件，以便增添更多的控制功能，减少线束，提高总体布置的灵活性。
在汽车电子产品发展的过程中，需要不断而又及时的应用新技术。
新技术的应用使电子控制装置变得更小、更有效、更灵活，也可能会增加成本和需要解决新问题。
在汽车上已经使用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信，多路传输总线在汽车上的使用需进一步提高信号传送速率、容错和抗干扰能力以及降低成本。
随着电子产品数量的增多和功能方的增强，来自车内和车外的干扰及互相干扰的问题是难以估计的，防电磁干扰和电磁兼容已经是汽车电子必须考虑的问题，也必须考虑电子产品其他恶劣的工作环境问题。
1.3课题研究的主要内容
现代汽车电子技术是提高汽车整体性能的保障，主要应用于发动机电子控制、底盘电子控制、车身电子控制。
其中车身电子技术包括汽车安全、舒适性控制和信息通讯系统，主要有用于增强汽车的安全、舒适和方便的安全气囊、安全带、中央防盗门锁、自动空调、电动座椅、电动车窗和后视镜和满足多种用电设备的电源管理系统等。
还有用于和社会连接，以及协调整车各部分的电子控制功能，将大量计算机、传感器与交通管理服务系统连接在一起的综合显示系统、驾驶员信息系统、导航系统、计算机网络系统、状态检测与故障诊断系统等。
本文主要研究的有如下几个方面：
自动空调系统,安全气囊系统,汽车巡航控制系统,电动车窗和电动天窗,电动座椅与电动后视镜,预防碰撞安全系统,音响系统,门锁控制系统,信息与通讯系统等。
随着汽车技术的不断发展，会有越来越多的车身电子设备应用在汽车上，以提高汽车的安全性、舒适性、方便性。
2安全系统
2.1VSC车辆稳定性控制系统
统计结果表明，在欧洲，涉及严重人身伤害的车祸当中有1/4都是由汽车侧滑所引起，往往一个转弯就足以危及到乘员的生命。
VSC车辆稳定控制系统可以有效避免车辆转弯过程中发生转向过度或转向不足的现象，使车型能尽快修正到原有正常路径的循迹行驶。
在丰田车系中制动系统给安装了VSC控制系统，VSC即VehicleStabilityControlSystem,含义是车辆稳定控制系统。
其作用主要是在车辆转弯时控制车辆的稳定性。
2.1.1概述
车辆稳定性控制系统（VSC）的目的是为汽车在转弯事提供良好的循迹稳定性。
VSC是通过控制制动器和发动机输出转矩，来保证车辆行驶时的横向稳定型的系统。
相反，防抱死制动系统（ABS）的主要目的是在汽车制动时用来防止车轮抱死的控制系统，牵引力控制系统（TCS）是为了保证加速时提供良好的车辆稳定性的控制系统。
通常，汽车会随着转向操作稳定地转弯。
可是，在无法预料的情况或外部因素下，如路面状况、车速和紧急避让，车辆会呈现不足转向或过多转向趋势。
在这种情况下，汽车稳定性控制系统会抑制过量不足转向或过多转向，修正到原有正常路径的循迹行驶，以使车辆稳定。
2.1.2VSC系统作用
VSC系统在车辆左右转向时检测驾驶员的转向目标，检测车辆的实际行驶方向,侧滑和横摆率，在需要进行调整时，对车辆的单个或几个车轮的制动力进行调节，以免出现转向不足或转向过度，防止因此而产生事故。
2.1.3VSC系统的组成
VSC的控制系统主要由检测车辆运动状态的传感器部分（转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等），控制单元（ECU），以及控制制动力和牵引力的执行器部分组成。
VSC控制单元（ECU）根据来之传感器的信息进行判断计算处理后，想制动力和牵引力的控制系统发出相应的控制指令，控制适当的控制力和牵引力，以保证汽车转向操纵时的稳定性。
2.1.4系统的工作过程
在汽车行驶过程中，VSC车辆稳定控制系统通过不同传感器实时监控驾驶者转弯方向、车速、油门开度、刹车力，以及车身倾斜度和侧倾速度，以此判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距。
然后通过调整发动机的转速和车轮上面的刹车力分布，修正过度转向或转向不足，减少事故的发生。
车辆在转弯过程中处于转向过度的情形下,会降低引擎的输出力外,且执行前面外侧轮的煞车作用,来产生一向外的的力量使车身行驶的方向回复到正常的轨迹；而当车辆在转弯过程中处于转向不足的情形下,除仍会降低引擎动力输出外,且於后两轮会根据转向不足的程度施与不同的煞车力,其目的也是要产生回复至正常行驶路径的力量,而使车辆在转弯的行驶过程中有好的行驶方向稳定性。
2.1.5应用情况
近年来，欧美等汽车工业发达国家的VSC装车率在不断的提高。
美国政府甚至宣布，在2010年之前，强制所有汽车制造商在新车上全部安装使用VSC系统，以减少翻车和交通事故死亡率。
在德国，已有超过70%的新注册车辆都配备了VSC。
而丰田也在2005年宣布准备用10年时间使VSC系统成为其车辆的标准配置。
广州丰田凯美瑞于2006年6月上市时，其V系列车型装备了VSC系统。
在此之前，我国的VSC装车率仅有3%，而这3%主要来自豪华车市场。
在凯美瑞的带动下，之后上市的中高级车也都开始考虑增加VSC配置，所以这两年，我国VSC装车率有了较大幅度的提升。
如今，升级上市的09款凯美瑞G系列车型也列装了VSC系统，将引领国产中高级轿车在安全性方面走向更高层次。
2.1.6TRC与VSC系统元件的比较
与TRC系统相比，VSC系统的大部分元件与TRC系统可共用。
就传感器部分而言，增加了用于检测汽车状态的偏转率传感器和G传感器（减速度传感器）。
ECU部分增大了运算能力，至于执行器部分，则改进了施加到前轮的液压通道，而信息部分则增加了VSC蜂鸣器。
类别
TRC系统元件
VSC系统元件
备注
执行器
TRC液压控制装置
ＶＳＣ液压控制装置
ＴＲＣ液压控制装置的油路有部分改动
节气门执行器
节气门执行器
两者相同
传感器
—
偏移率传感器
ＶＳＣ专用
—
Ｇ传感器
ＶＳＣ专用
—
转向角度传感器
ＶＳＣ专用
—
制动液压传感器
ＶＳＣ专用
轮速传感器
轮速传感器
两者相同
节气门开度传感器
节气门开度传感器
两者相同
ECU
ＴＲＣ－ECU
ＴＲＣ－ECU
后者是前者的升级版
信息
—
ＶＳＣ蜂鸣器
ＶＳＣ专用
侧滑指示灯
侧滑指示灯
两者相同
2.2预防碰撞安全系统
2.2.1概述
汽车给人类生活带来种种方便，同时车祸也给人类带来很多阴影。
据统计，在所有的道路交通事故中，因车辆碰撞所占比例很大，约占90％。
若司机能提前1～2秒意识到事故危险，并采取相应正确的措施，则绝大多数的交通事故是可以避免的。
因此，研制开发车用预防碰撞安全系统等智能防撞技术，减少司机的负担和判断错误，对于提高交通安全、降低恶性交通事故的发生率，减少生命财产损失将起到重要作用。
预防碰撞安全系统可在发生碰撞之前收缩前座椅安全带的松弛部分，并使制动控制系统进入制动辅助等状态，以降低对驾驶员和前乘客造成的伤害。
2.2.2系统组成
毫米波雷达传感器、座椅安全带电动机、座椅安全带搭扣空气囊传感器总成、距离控制ECU，座椅安全带控制ECU，防滑控制ECU、速度传感器、横摆率和减速传感器、转向角度传感器、制动执行器等。
2.2.3系统功能
（1）探测距离
根据车速及天气情况等，汽车自动防撞器的中央处理器会自动处理。
正常天气、恶劣天气效果同等，不受影响。
（2）制动性能
不改变原车的结构，不影响原车的制动性能。
安装了汽车自动防撞器制动性能比原车制动性能更优越。
（3）自动防撞前方障碍物的性能
当汽车行驶前方出现障碍物并对本车行驶安全构成威胁时，汽车自动防撞器能实施自动报警、自动减速、自动制动，最终使汽车与障碍物避免相撞。
（4） 对后车追尾碰撞的提前预警性能
汽车自动防撞器在工作状态下，后刹车灯提前点亮。
提醒后车司机注意，同时本车给后车留出一定的制动距离，以此避免后车追尾。
（5）起步、加速、超车性能
安装了汽车自动防撞器，不影响原车的起步、加速、超车性能。
当汽车自动防撞器工作避免事故发生后，本车自动恢复到初始状态，不影响原车的起步、加速、超车性能。
（6）开启和关闭性能
汽车自动防撞器可根据驾驶人员的需要，开启或关闭。
2.2.4预防碰撞安全系统的工作条件
预防碰撞安全系统在如下几种情况中工作：
不可避免的与车辆前方障碍物或前方车辆发生碰撞时；突然使用制动器时；当前轮相对后轮失去抓地力时（前轮有滑动趋势）；当后轮相对于前轮失去抓地力时（后轮有滑动趋势）。
毫米波雷达传感器和距离控制ECU，判定与车辆的前方障碍物或前方车辆发生的碰撞是否是不可避免的。
毫米波雷达传感器和距离控制ECU根据相对车速或者接近某一个物体的速度进行测定的。
防滑控制ECU判定紧急制动、前轮侧滑趋势和后轮侧滑趋势。
不可避免的碰撞情况如图2-2-1所示。
2-2-1不可避免发生碰撞的情况示意图
2.2.5系统工作过程
预防碰撞安全系统包括以下三种工作情况：
前轮或后轮侧滑趋势操作，突然制动操作，预防碰撞安全（不可避免的碰撞）操作。
（1）前轮或后轮侧滑趋势操作
当车辆以约15km/h或更高的速度行驶时，防滑控制ECU根据转向角度传感
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