汽车电子信息技术状况及趋势
2005-09-15 09:40:25
来源:慧聪网
当今以汽车电子信息为核心的技术革新、技术发明正大量涌现,呈现日新月异的变化,人们预测21世纪第一个十年的技术创新将比过去100年还要多。现代汽车已经由传统的机电产品发展成为高新技术产品,或者说是由高新技术产品装备起来的产品,新型的汽车智能运输(ITS)随之迅速兴起。
法规和市场推动汽车电子信息技术高速发展
能源、排放、安全法规日趋严格,客户对舒适性的要求不断提高,推动了汽车电子信息技术的发展,首先表现在燃料经济性大大提高,经济型轿车将达到80mpg或3升/100公里;德国2005年将生产百公里油耗1升的轿车,日本大发已经开发出百公里油耗1.5升的轿车。其次有害气体及二氧化碳的排放将大幅度降低,欧洲2005年起执行欧Ⅳ标准,并向欧Ⅴ发展;美国2004年起执行Tier2标准,加州提高0排放和部分0排放汽车比重;欧洲2008年CO2的排放量为140g/km,相当于降低燃料消耗25%。另外,安全带、安全气囊、ABS、ASR等的开发提高了汽车舒适性;NVH技术研究则改善了乘座舒适性。
汽车已经成为电子信息产品的最大载体,产品的价值平均已占汽车成本的1/3,其中软件占4%,人们预计近期将达10%。显示、警告、音响、通讯等车载系统使用日趋广泛,性能质量日益提高。在汽车控制系统上,微处理器的规模愈来愈大,如BMW7系列发动机控制已经由16bit发展到32bit、40MHz;微处理器数量愈来愈多,大众辉腾已达60个,并采用CAN、LIN等总线控制;远距离通讯Telematic、车内通讯无线化蓝牙技术迅速发展;芯片集中度日益提高,Motorola开发出用于安全方面的具有想象能力的e-field IC,一个IC可代替原来的多个甚至10个IC;为了扩充汽车电力容量将逐步采用42伏电压。
电控电喷动力系统是汽车电子的最大载体
各企业致力于发展电控电喷产品,提高动力系统的效率。主要特点表现在:
电控高压现代直喷柴油机发展迅速。现代直喷柴油机发展迅速,采用电子控制的泵喷嘴或共轨喷油。热效率45%,可省油30%,装于轿车百公里油耗3升,排放可达到欧Ⅳ或欧Ⅴ。欧盟柴油机轿车大幅增加,2002年已经占轿车销量的40%,其中法国60%;去年已经达到47%,预计很快将超过50%。喷油技术又有新进展,泵喷嘴喷油压力Bosch达到2050bar,德尔福达到2000bar;第二代共轨喷油压力由1350bar提高到1600bar,电装达1800bar。美国舆论倾向发展现代柴油机, EPA要求2006年中在该国生产低硫柴油(15ppm)。
混合动力汽车正成为主流。丰田Prius已经投放2004年车型,电机50kW、500V,动力提高了50%;造型由紧凑型发展成接近Camry的中等尺寸型,按EPA燃料经济性,城市60mpg,已被加州认证为部分零排放(AT-PZEV);售价20000美金、保证期8年/100000米,年销量将超过30万~40万辆。美国将突破混合动力SUV、皮卡,福特Escape SUV用I4 2.3L取代V6、Atkinson循环、排放同样满足AT-PZEV;戴克6座tourer SUV用184kW、V8柴油机+50kW电动机、33mpg(7.1L/100km);本田的Accord HEV,用VCM变排量发动机,经济性相当于Civic。
氢燃料电池汽车有新发展。电池核心部件电池堆取得进展,Ballard Mard902型,UTC大气压力燃料电池堆,通用的电池堆能在零下20摄氏度低能运转。降低成本是实现商业化的关键,现在燃料电池系统的成本是300元kW,目标成本是50元kW。氢气配送和基础设施获得进步,压缩氢气前景看好;商业化迈出第一步,日本本田、丰田以租赁方式开始出售;通用燃料电池混合动力厢式货车开始在华盛顿为邮政服务;美国燃料电池协会为商业化拟订了国际/国内和行业标准。美国政府的2002年1月FreedomCAR、2003年1月Freedom Fuel,分别投资5亿和12亿美元,开发燃料电池和氢气配送系统,其中2004财政年投资2.73亿美元。
复合火花点火发动机迅速普及。西门子的VDO供给BMW的气门电子,可以在0.3~9.7毫米范围内无限制地连续改变进气门升程,适应怠速、加速、减速和全负荷等工况,轻负荷时气门升程控制在0.5~2毫米,改善燃料汽化,可降低10%的燃油消耗。电子控制的电磁或电液气门正时系统,消除凸轮轨,气门推杆,正时链和驱动气门的各种零部件,而由电磁铁所取代,能使气门在需要的任何时间单独或同时开关,改善燃料经济性15%,改善扭矩20%~30%。西门子VDO汽车公司开发了一项新技术叫电子脉冲充气(EIC),NAZDA6 2.0L已用于生产。英国正研发一种在两冲程和四冲程间自动切换的汽油机,称2/4SIGHT。
均匀充气压燃发动机正在加紧研究开发中HCCI的基本原理,是将燃料和空气预先混合成稀薄气体充入发动机的汽缸,随后将其压缩到较高的压力和温度,直到发生类似汽油的敲缸反应,爆发温度峰值不超过1850K,其最大优点是燃烧过程能够在不形成颗粒和NOx排放的情况下完成。
轮子上的“计算机”更安全、更智能
汽车电子中各种线控制系统或线驱动系统将迅速发展,如线控换挡、线控转向、线控制动等正在加紧研究开发。AUTOnomy概念车底盘—滑板结构就是SKF线控制、燃料电池驱动的,加上不同形状车身的轿车,现在已经开始启动,通用公司宣传Dring the Hy-wire,这种车有可能在未来10年上市。当线控这一目标实现时,汽车将是一种完全的高新技术产品,发动机、变速器、传动轴、驱动桥、转向机全都不见了,当然四个轮子还是要的。到那时,汽车就可以说是一台装在轮子上的计算机了。
同时,各公司致力于发展汽车电子信息技术,提高安全舒适性。避免和减少人员死伤的技术,即主动安全技术中,用于高级车的电子稳定控制(ESC)装置,零售价现已降到280美元。2003年美国汽车的装用率为10%,预计到2007年其装用率将超过50%。如果所有汽车都装上电子稳定控制器,每年可拯救上万人的生命。另一方面,大陆公司正在探讨将其安全原理倡议为主动安全和被动安全的集成趋势APIA(active passive intigration approach)。今年4月在美国SAE百周年年会上专门讨论了这个问题,大家一致看好APIA,认为只靠增加安全气囊是不能解决问题的。
美国政府再次提出开发智能汽车的倡议,重点是改善汽车的设计,采用警告司机注意险情的新技术,对司机的操作提出建议,并部分地参与对汽车的控制,以避免汽车碰撞。据预测,这样可以减少75%的因司机的操作差错而导致的汽车碰撞,减少一半的汽车变线事故,减少49%的追尾事故。
预测市场将年递增7%,到2007年将达到1060亿美元,仅车载远程信息处理系统就能达到200亿美元,底特律的OnStar开始进入我国,深圳赛格和一汽启明公司已经开始实施。
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