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汽車技術與電子技術的結合發展成為汽車電子技術。目前汽車行業的發展直接帶動了汽車電子技術的市場,在20世紀80年代末到21世紀初,在普通汽車裝配成本中電子裝置所占的成本已經從16%上升到23%。而在一些豪華轎車配置上,電子裝置的應用程度更高,有的已經達到了50%以上。汽車電子技術發展從開始到現在已經經歷了四個發展歷程:一、從1950年到1970年,以發展汽車電子零部件為主,利用電子點火器等電子產品代替傳統的機械構件,為以后的電子技術與汽車技術結合奠定了初步基礎。二、20世紀70年代初到80年代初,在這個階段主要是應用微處理器和集成電路,專用獨立系統成為主要發展目標,例如制動防抱死系統、電子控制汽油噴射系統等。三、從1982年到1995年,主要是發展以集成電路為主的汽車整體系統的微機控制,如動力傳動系統控制等。四、從1995年到現在,主要發展智能數字化技術和網絡技術,如汽車自動駕駛系統等。
二、汽車電子技術的應用現狀
汽車電子技術已經廣泛的應用到了汽車的各個系統,從汽車的動力性系統、操縱性系統、經濟排放性系統、汽車的舒適性系統到汽車的安全性系統,越來越多的實現了電子技術的應用,下面著重從安全性和動力性系統兩個方面介紹汽車電子技術的應用現狀。
(一)電子技術在汽車安全性方面的應用
1、汽車安全氣囊系統
當汽車發生危險碰撞時,通常是汽車與車外物體碰撞進行一次碰撞,然后由于慣性力的作用,車內人員與車體進行二次碰撞。安全氣囊屬于汽車電子控制系統,是在第一次汽車發生猛烈撞擊時,通過信號傳感器,將撞擊信號傳遞給安全氣囊電子控制裝置,控制裝置打開點火器,使氣囊產生大量的氮氣,阻隔車內人員與車體的第二次撞擊,起到緩沖撞擊力的作用,保護了車內人員的安全。屬于在事故發生時,避免或減少人員傷亡的一種被動安全防御性電子控制設備。
2、(ABS)汽車防抱死制動系統
通過裝置感應避免車輛因道路、操作原因出現交通事故的裝置是主動安全控制設備,汽車防抱死制動系統就是通過調節汽車車輪在行駛過程中的制動力,保證汽車與在制動時不會發生轉向力喪失、車輪抱死等現象,在橫縱向控制車輪和地面的附著系數。該裝置提高了汽車啟動和行駛過程中的穩定性和制動性。在主動安全防御上有著重要的作用。
(二)電子技術在汽車動力性方面的應用
1、電子控制點火系統
電子控制火系統,是通過電子裝置收集發動機的轉動速度、進氣溫度及車內水溫分析確定最佳點火時間,而且為了保證點火時間計算的準確性,還要通過汽車內設置的爆震傳感器收集的信號來更正時間,以保證燃油的利用率且達到了環保的效果。
2、電子控制發動機燃油噴射系統
電子控制發動機燃油噴射系統不同于傳統的機械控制和機電混合控制點火裝置,它是通過電子系統根據汽車的發動轉速和汽車氣壓進氣量自動計算汽車的用油量,并通過傳感裝置修正計算量后最終確定實際噴油量。通過電子控制不僅能計算噴油量還能根據發動機的工作情況自動轉換噴油的方式,適應發動機的工作要求。這使汽車在行駛過程中大大的較少了燃油率,并時時讓發動機處于最佳工作狀態。
三、汽車電子技術的未來發展要求
(一)環保技術
汽車的增加無疑給環境的生態發展帶來了挑戰。因此通過汽車電子技術在汽車動力控制系統的應用提高降低能效是未來的發展的新要求。均質充量壓燃燒和氣缸壓力傳感等系統的開發成為汽車制造商的一個新的發展方向,它能控制燃油的使用率做到節能減排的效果。同時電動環保汽車的使用也是未來發展的重要內容。
(二)安全技術
近年來隨著汽車的增多交通事故頻發,這引起了人們對汽車安全性的高度關注。在現有的汽車安全控制裝置中,不論是主動防御裝置還是安全氣囊等被動防御裝置都在保護車內人員安全上起到了較好的作用。在未來的發展中,我們還應充分開發光學、傳感器、雷達報警裝置等電子技術,讓其在行車過程中提供最佳行駛速度和緊急事故智能控制系統,保證駕駛者的安全。
(三)娛樂與智能通訊
車載電子產品已經將娛樂通訊等技術帶入汽車內,給車內人員提供便捷、舒適的行車環境。隨著人們對網絡的依賴程度增加,高效、快捷的網絡數據更新是未來發展比不可少的,特別是價格開發上要注重各種價位汽車的適用性。同時車載電視、多媒體影音播放器、GPS定位系統,也應從多方面出發,更加完善的服務汽車使用者。
四、結束語
1.線控技術DBW
汽車的各種操縱系統正向電子化、自動化方向發展,在未來的5~10年里,傳統的汽車機械操縱系統將變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統。如汽車將采用電氣馬達和電控信號來實現線控駕駛、線控制動、線控油門和線控懸架等,采用這些線控系統將完全取代現有系統中的液壓和機械控制。在新一代雅閣V6轎車上采用的DBW就是新技術之一。DBW是線控油門的英文縮寫,也可稱之為電控油門,即發動機的油門是通過電子控制的。傳統的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板,由油門拉索直接控制發動機油門的開合程度,從而決定加速或減速,駕駛員的動作與油門動作之間是通過拉索的機械作用聯系的。而DBW將這種機械聯系改為電子聯系。駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉索。但拉索并不是直接連接到油門,而是連著一個油門踏板位置傳感器,傳感器將拉索的位置變化轉化為電信號傳送至汽車的大腦ECU(電子控制器),ECU將收集到的相關傳感器信號經過處理后發送命令至油門作動器控制模塊,油門作動器控制模塊再發送信號給油門作動器,從而控制油門的開合程度。也就是說駕駛員的動作與油門的動作之間是通過電子元件的電信號聯系的。雖然從構造上來看,DBW比傳統油門控制方式復雜,但油門的控制卻比傳統方式精確,發動機能夠根據汽車的各種行駛信息,精確調節進入汽缸的燃油空氣混合氣,改善發動機的燃燒狀況,從而大大提高了汽車的動力性和經濟性。使用線控技術的優點很多,比如使用線控制動無需制動液,保護生態,減少維護;質量輕;性能高(制動響應快);制動磨最小(向輪胎施力更均勻);安裝測試更簡單快捷(模塊結構);更穩固的電子接口;隔板間無機械聯系;簡單布置就能增加電子控制功能;踏板特性一致;比液壓系統的元件更少等。
2.CAN總線網絡
隨著電控單元在汽車中的應用越來越多,車載電子設備間的數據通信變得越來越重要,以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。大量數據的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網絡系統的要求。在該網絡系統中,各處理機獨立運行,控制改善汽車某一方面的性能,同時在其它處理機需要時提供數據服務。汽車內部網絡的構成主要依靠總線傳輸技術。汽車總線傳輸是通過某種通訊協議將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯接起來,從而構成的汽車內部網絡。其優點有:減少了線束的數量和線束的容積,提高了電子系統的可靠性和可維護性;采用通用傳感器,達到數據共享的目的;改善了系統的靈活性,即通過系統的軟件可以實現系統功能的變化。CAN總線是德國博世公司在20世紀80年代初開發的一種串行數據通訊協議。它的短幀數據結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通訊方式,使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性,滿足了汽車對總線的實時性和可靠性的要求。目前,國外的汽車總線技術已經十分成熟,并已在汽車上推廣應用。國內引進技術生產的奧迪A6車型已于2000年起采用總線替代原有線束,帕薩特B5、寶來、波羅、菲亞特的派立奧、西耶那、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術。此外,部分高檔客車、工程機械也都開始應用總線技術。預計到2005年CAN將會占據整個汽車網絡協議市場的63。在歐洲,基于CAN的網絡也占有了大約88的市場。目前使用CAN總線網絡的汽車大多具有兩條或兩條以上總線,一條是動力CAN總線,主要包括發動機、ABS和自動變速器三個節點,通信速率一般為500kbps;另一條是舒適CAN總線,主要包括中央控制器和四個門模塊,通信速率一般為62.55kbps或100kbps。
3.汽車巡航控制系統CCS
汽車巡航控制系統是汽車在運行中不踩加速踏板便可按照駕駛員的要求,自動地保持一定的行車速度,減輕駕駛員的勞動強度,提高汽車舒適性的自動行駛裝置。汽車巡航控制系統簡稱為CCS。根據其特點又稱“汽車巡航控制系統”、“恒速控制系統”、“車速控制系統”、或“巡航控制系統”等。目前,不少車輛特別是高級轎車已把巡航控制系統作為配屬設備或選配設備。例如日本的皇冠、凌志、佳美,美國的別克、凱迪拉克、德國的奔馳、寶馬等車均裝有巡航控制系統。轎車裝上巡航控制系統后,當車速在40min/h以上時,該裝置可自動按照駕駛員所要求的速度保持行駛,并保持這一恒定速度,駕駛員不用踩加速踏板。采用這種裝置后,當在高速公路上長時間行車時,就可使駕駛員踩加速踏板的腳得以休息,不致因長時間駕車控制加速踏板穩定車速而產生疲勞,減輕了駕駛員的操作負擔。由于電子系統能準確地控制車輛的工況,從而使高速行駛的車輛更加安全、平穩、耗油量減少,提高了汽車的燃油經濟性和駕駛的舒適性。此功能特別適用于在高速公路上行駛的車輛。巡航控制系統如果在安裝有自動變速器的汽車上使用,更能發揮其優點。汽車巡航控制系統的主要優點是:(1)保持車速穩定,無論由于風力和道路坡度引起汽車的行駛阻力怎樣變化,只要在發動機功率允許范圍內,汽車的行駛速度便可保持不變。(2)提高汽車行駛時的舒適性,尤其是汽車在郊外或高速公路上行駛,舒適性體現得更為明顯。駕駛員不需頻繁地用腳踏踩加速踏板,故疲勞強度大大減輕。(3)提高經濟性和環保性,在同樣的行駛條件下,對一個有經驗的駕駛員來說,可節省燃油15。在巡行控制系統中使用速度穩定器后,可使發動機燃料的供給與功率之間處于最佳的配合,降低了燃油消耗率,大大減少了排氣中有害氣體成分。(4)延長發動機壽命,可使汽車工作在發動機有利轉速范圍內,使汽車的供油與發動機功率間處于最佳配合狀態。汽車巡航控制系統發展至今已有30多年的歷史,經歷了機械控制、晶體管控制、模擬式微機控制和數字式微機控制4個階段。日本豐田公司從1965年起就開始在車上裝用機械控制的巡航系統,之后德國VDO公司也研制出氣動機械式巡航控制系統。1968年德國奔馳公司開發了晶體管控制的巡航系統,并在莫克利汽車上裝用。
4.汽車導航系統GPS
GPS為全球定位系統,是美國繼阿波羅飛船和航天飛機之后的第三航天工程。開始它只用于軍事方面,但隨著電子技術的發展,GPS也逐漸應用于汽車導航。裝有導航系統的汽車,在駕駛室內有一顯示屏。上面顯示著某個城市的交通圖(稱為電子地圖),以及當時汽車在圖上所處的位置。如果駕駛員輸入目的地的地名、在圖上的位置,那么圖上就會顯示一條從汽車所處位置到目的地的最佳路線和行駛方向,引導汽車行駛,起到導航作用。這樣,駕駛員可以安心地駕車到達陌生地區以及在夜間安全行車。此外,GPS還能夠隨時告訴駕駛員當時的交通狀況,指出什么地方交通擁擠,什么地方車流暢通,以及什么地方有空缺位置可以停車。使駕駛員能繞過擁擠路段,較快到達目的地,避免交通阻塞,提高綜合行車效率。整個導航系統由GPS導航、自律導航、地圖匹配器、信號處理單元、存貯器、顯示器、傳感器等幾部分組成。GPS導航由GPS天線和GPS接收機組成。GPS衛星發射出電波發射時刻信息,而接收機可根據電波到達的時刻,算出電波行走的時間。將這時間乘以電波傳播速度就可以知道衛星與接收機的距離,即衛星與裝有該接收機的汽車的距離。同時,各GPS衛星的軌道位置也被發射出去。因此,接收點位置可由以三個衛星為中心的三個球面交點求出,即可確定該車在電子地圖上的位置。當汽車行駛在地下隧道、密集森林、高層建筑群等接收不到GPS信號時,汽車會進行自律導航。行駛開始前先由駕駛員對車輛位置設置一個初始值。在行駛中,檢測每經過一定時間的行駛距離和行駛方向,從而確定車輛的位置。其中行駛距離由車速傳感器得出,而方向信號由光導纖維傳感器測出。GPS導航和自律導航得到的汽車狀態及位置的一些信號要經過地圖匹配器處理后才能準確無誤地在電子地圖上顯示出來。電子地圖是這樣制成的:首先利用城市航空測量拍到的全貌照片,經過實際調查、標記、補充形成一張精確的地形圖,它包括各城市道路交通圖、公路網及沿線地名。然后將地形圖通過數字化儀、掃描儀,送入PC機中,并用專門軟件進行數據采集和編輯處理,生成數字地形模型。再經疊加、分類、標記形成一張電子地圖并制成只讀光盤。汽車導航系統的發展非常迅速,目前已有一些系統上采用32位的CPU嵌入實時操作的微處理單元,便于高速行駛的汽車進行快速處理數據。激光技術的應用,產生大容量數字化視盤可以存貯更多的信息。使用薄膜晶體管有源液晶顯示器可使圖像更加清晰。汽車導航系統能實時提供自身位置和目的位置坐標、全部行駛的直線距離、時間、速度、前進方向等。當遇到道路阻塞、路段施工或走錯路等情況,GPS能夠及時進行檢索,提供新路線。此外,為了讓駕駛員事先了解行駛中路面情況,GPS還能進行語音提示。若將汽車導航系統與其它部門進行聯網,駕駛員能夠隨時獲得交通狀況的最新信息,從而使汽車避開阻塞和擁擠路段,實現自動道路選擇和無阻擋行駛。汽車導航的普及使用,將會給21世紀的城市交通帶來新的面貌。
5.汽車電控制動系統EBS
汽車電控制動系統EBS是在ABS的基礎上,用電子控制取代傳統的機械傳動來控制制動系統,以達到良好的制動效果,增加汽車制動安全性。汽車制動時,車輪的制動力與地面附著系數有關,當車輪處于半滑動半滾動狀態時,地面附著系數可以達到最大,即制動力可以達到較大,此時的側向穩定性也較好。當車輪完全抱死無滾動時,地面附著力有所下降,而側向穩定性為零。極易出現側滑和甩尾現象,容易造成事故。ABS防抱死制動系統就是在汽車制動時,使車輪始終處于即將抱死又未能完全抱死的狀態。即保證汽車獲得最大的附著力,同時又能保持相應的側向穩定性,徹底解決常規系統中,要么車輪未抱死制動力不夠,要么完全抱死,使汽車失去橫向穩定性的問題。汽車制動時,ABS系統不斷檢測車輪的轉動情況。當車輪將要抱死時,ABS系統發一信號給壓力調節器,以控制制動器的制動力,使制動力停止增加。這時制動器中的制動液少量回流減壓,然后又增壓,制動力增長,如此連續幾次達到最佳的制動效果,可以達到10~20次/秒。EBS系統比ABS系統增加了各種傳感器,包括三維力傳感器、制動器摩擦片磨損傳感器等。制動時,制動踏板位置信號傳給電控單元,同時各力傳感器把載荷、地面附著力和制動氣壓信號傳給電控單元,由電控單元自動調節制動壓力,形成閉環控制。該系統用電子控制取代機械傳動,減少制動系統機械傳動的滯后時,縮短制動距離,在低強度時,使摩擦片磨損最??;中等強度時,利用ABS達到最佳的道路附著系數利用率;高強度時,施加最大的制動壓力,從而獲得最佳的控制制動力。摩擦磨損傳感器可以監測得各制動片的摩擦情況,控制各制動器壓力分配延長使用壽命。EBS系統可以與其它電子控制系統一起由一個電控單元進行集中統一控制。實現各種不同要求的控制功能。
6.乘員感知系統OPDS
本田第7代雅閣V6轎車裝備了前排側氣囊,因此在前排乘客座相應地配備了乘員感知系統。乘員感知系統的作用是,當前排座椅上坐著小孩或者小孩側著頭打瞌睡時,乘客座椅側氣囊將自動關閉,從而減小側撞事故發生時安全氣囊對兒童的傷害。那么安全氣囊是怎么知道這一切的呢?原來在看似跟普通座椅一樣的乘客座椅內暗藏了7個傳感器,座椅靠背內的6個傳感器負責觀察乘員的坐姿高度,來判斷坐著的是兒童還是大人,或者飲料瓶等其它東西;靠背側邊的一個傳感器則專門檢查兒童是不是側著頭打瞌睡,判斷兒童的頭部是不是處于側氣囊展開的范圍內。OPDS傳感器是根據乘員的導電體量來做出這些判斷的,座椅在出廠之前已經設定了一個座椅自身的導電體量,座椅安裝到車上并坐了人后,OPDS系統檢測出一個總體的導電體量,總導電體量減去座椅的導電體量就是乘員的導電體量,如果乘員導電體量低于系統初始設定的判斷臨界值,則OPDS系統認為坐著的是兒童或兒童的頭部處于側氣囊引爆的范圍中,從而自動關閉安全氣囊,同時儀表板上的“SIDEAIRBAGOFF”黃色指示燈亮起,告訴駕駛員側安全氣囊已經關閉。有了OPDS這樣一個關懷備至的“看護人”,兒童就可以在旅途中盡情地享受自己的夢鄉了。
7.移動多媒體系統
運用移動多媒體技術可開發出汽車娛樂系統,這種音響--圖像技術包括全彩屏幕、游戲設備、DVD機、錄像機、DVD機和放唱機等。移動多媒體技術還體現在智能無線產品、遠程通訊設備和信息處理產品等方面,其中包括提供語音識別系統,支持多種語言,使駕駛者不用于動操作娛樂系統,從而騰出雙手控制轉向盤。它還能將Internet的功能集成到車輛中,使人在車上就可以上網測覽、收發郵件、進行股票交易,同時采用“即插即用”的方式使汽車消費者可以方便快捷地更新他們的多媒體產品,享受更豐富的全新服務。數碼影音娛樂媒體方面的配備實際上已開始普遍化,車上的卡拉OK、VCD視聽功能都屬于此種設計。甚至還能將車室營造成影、音、聲、光效果俱佳的DVD劇院。數字技術的進步,給汽車AV世界帶來了巨大變革,全新概念的汽車多媒體已經開始出現。歌樂公司與微軟公司合作,利用windows操作系統,綜合運用汽車音響、計算機技術、導航技術及自動語言識別技術,開發出了世界上第一臺擁有車載計算機系統,將車載多媒體技術推向了一個新的階段。預計,將聲音、圖像、辦公通訊融為一體的汽車多媒體不久將成為現實。那時,坐在汽車里,除了可享受高品質音響及導航外,還可預定飯店、餐館、機票等,輔助駕駛也成為可能。
8.電氣系統電壓升級
目前全球汽車制造商將共同為未來電子系統電壓制定一項新標準,即36V/12V雙電壓系統將和42V電壓系統一起使用。預計第一個運用42V電壓系統的汽車將在幾年后出現,而且在隨后的十年里國際汽車業將會發生一個長久、徹底的變化。幾年前在底特律召開的SAE年會上,也有很多關于這方面的討論,即如何去發展42V電壓系統:目前面臨的困難是什么:如何解決等等。
OSEK/VDX規范從實時操作系統(Real-TimeOperatingSystem,RTOS)、軟件接口、通訊和網絡管理等方面對汽車的電子控制軟件開發平臺作了較為全面的定義與規定。將OpenSystemsandtheCorrespondingInterfacesForAutomotiveElectronics規范簡稱為OSEK規范。
兼容OSEK/VDX規范的操作系統應用架構
OSEK/VDX標準包括以下四部分:OSEK/VDX操作系統規范(OSEKOperatingSystem,OSEKOS),OSEK/VDX通訊規范(OSEKCommunication,OSEKCOM),OSEK/VDX網絡管理規范(OSEKNetworkManagement,OSEKNM)以及OSEK/VDX實現語言(OSEKImplementationLanguage,OSEKOIL)。采用符合OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系
統可以提高產品代碼的復用率、降低開發成本、縮短產品開發周期。使用兼容OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系統的應用架構如下圖所示。
2.OSEK/VDX任務管理
OSEK/VDX將任務分為基本任務和擴展任務?;救蝿站哂?種狀態:運行狀態、就緒狀態、掛起狀態;擴展任務比基本任務增加一個等待狀態?;救蝿罩辉陂_始和結束時才有同步點。擴展任務運行時可能進入等待狀態,因此不僅在開始和結束有同步點,而且運行過程中可能有多個同步點。下圖所示的是擴展任務與基本任務的狀態轉化圖。
OSEKOS規范規定的任務類型
3。OSEK實現語言規范
為了達到軟件可移植的目標,OSEKOIL規范(OSEKImplementationLanguageSpecification)定義了一種配置和使用OSEK應用的方法。下圖表示了一個遵守OSEK規范的應用開發過程。OIL文件可以是手寫的或者是系統配置工具產生。
基于OSEK規范的應用開發過程
OIL提供一種在特定CPU中配置OSEK應用的機制。每個CPU對應一個OIL描述。所有的OSEK系統對象用OIL對象來描述。OSEK應用的OIL描述是一組OIL對象的組合。CPU是這些OIL對象的容器。OIL明確地為每個OIL對象定義了所有標準屬性。每個OSEK應用可以定義附加地特殊執行屬性和引用。每個OSEK應用可以限制每個屬性的取值范圍。
4.車控電子產品的開發流程
車控電子產品是軟硬件結合的嵌入式系統。為了節約資源,縮短產品開發周期,一般應采取軟硬件同步開發的方案。車控電子產品的開發工具對軟硬件的同步開發、調試提供了很好的支持。車控電子產品的軟件開發分為功能描述、軟件設計、代碼生成、操作系統環境下高級調試等步驟。車控電子產品的硬件開發分為硬件描述、硬件設計、硬件調試等步驟。當軟件設計完成后,通過使用相應的工具,完成在虛擬ECU平臺上的驗證。當硬件設計完成后,與硬件一起進行軟硬件集成調試。通過這種開發方式,縮短了產品上市的時間。
軟硬件并行的開發方案
5.車控電子產品軟件開發流程
汽車車控電子產品軟件開發流程是“V”形開發流程。“V”形開發流程分為五個階段,即功能設計、原型仿真、代碼生成、硬件在回路仿真-HIL、標定。
在功能設計階段使用的主要工具是MATLAB。通過使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具,完成控制方案的設計、功能模塊的設計、控制算法的設計等任務,并進行初步的仿真模擬工作。在原型仿真階段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型-RCP工具完成離線的仿真工作。在開始該階段之前,需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等產生的代碼向標準C代碼的轉換工作。
6.車控電子產品代碼生成過程
在進行向標準C代碼的轉換的過程中,可以根據需要加入符合OSEK規范的嵌入式實時操作系統。在代碼生產階段使用的主要工具是CodeWarrior。通過使用CodeWarrior提供的編譯器、調試器等工具,完成從標準C代碼向目標硬件平臺上的產品代碼的轉換工作。下圖表示了車控電子產品的代碼生成過程。
1.學生對“職業核心能力”的認識和理解。
在關于“您是否非常清楚什么是職業核心能力”問卷調查中,回答“不清楚”的,在校學生占73%,在企業中實習或已工作的學生占53.3%,說明了學生在校期間接觸這方面的訓練比較少,對職業核心能力并沒有認識和理解,學校缺乏專門的培訓。在關于“您覺得是否需要著重培養自己的職業核心能力”中,選擇“非常需要”的,在校學生占44.4%,在企業中實習或已工作的學生占80%;選擇“需要”的,在校學生占55.6%,在企業中實習或已工作的學生占20%;選擇“不怎么需要”和“不需要”占0%,這說明學生非??释殬I核心能力的培養。
2.學生對自身的能力和職業發展前景的認識。
在“您是否非常清楚自己應該往哪些職業方向去發展?”問卷調查中,選擇“是”的在校學生占33.3%,在企業中實習或已工作的學生占73.3%,選擇“不太確定”在校學生66.7%,在企業中實習或已工作的學生占26.7%。在“您覺得自己在校培養的職業核心能力與出來社會工作所要求的(不管專業是否對口)是否有區別?”,在校學生93.7%選擇有區別,在企業中實習或已工作的學生的98.7%選擇有區別。學生認為影響自己職業發展的主要不足之處,選擇人數最多的一項是“缺乏信息處理能力”,第二多的是“專業知識和專業技能不足”,排在第三位的是“缺乏創造力”。在關于“您認為從事您想做的工作所最需要的職業核心能力是什么”問卷調查中,排在第一位的是“溝通能力”,其次是“團隊合作能力”,再次是“創新能力”。這些說明大多數學生對自己將來的職業發展方向認識不清楚,對將來從事的工作所需的職業核心能力也不明確??梢娐殬I核心能力方面的學校培訓對于高職學生有很重要的意義。
3.學生對職業核心能力培養方式的反饋。
在“目前學校對學生職業核心能力培養的主要方式是什么”問卷提問中,選擇“理實一體、工學結合教學”在校學生占57.1%,選擇“職業指導課”占22.2%,選擇“參加相關社團活動”占19%,選擇“聽講座”占11.1%,選擇“參加招聘會”占6.4%。在“在校期間哪些活動對您成長幫助最大”問卷提問中,選擇“參加社會活動(如寒暑假社會實踐、公益活動等)”在校學生占49.2%,選擇“各種社團活動”占35%。可見“,理實一體、工學結合教學”和“社會活動(如寒暑假社會實踐、公益活動等)”是目前高職院校學生職業核心能力培養的主要途徑。
二、用人單位對汽車電子技術業畢業生的評價調研
評價調研的對象是2010年、2011年、2012年、2013年畢業的汽車電子技術專業學生,評價的內容包括“對畢業生思想、道德、文化、心理、身體素質的綜合評價”、“對畢業生業務、職業技能、實踐能力等的綜合評價”、“本專業畢業生能力、素質的主要缺陷”“、對我院人才培養工作的建議”。調研結果表明:汽車電子專業中高素質技能型人才無論是數量和質量上均處在嚴重緊缺的狀態,已成為制約行業發展的瓶頸;在調研過程中我們注意到,在企業內很多人都擔任了不同的工作角色,幾乎所有企業都喜歡既懂技能又懂管理,專業知識面廣,一專多能,具有一定社交能力和組織協調能力的專業人才。汽車電子技術應用行業需要的是掌握了一定專業知識、動手能力強的技能型人才,特別對高素質綜合技能型人才要求比較高,現在的企業對人才的綜合素質也提出了很高的要求,從思想素質到職業道德及人文素質都提出了較高要求。
三、高職汽車電子技術專業學生核心能力培養的措施
當今汽車電子技術已經運用在現代汽車電器電路運行及維修等領域,汽車技術和電子技術的結合也已經成為推動汽車工業和電子技術產業發展的重要力量。
2汽車電子技術領域新技術的發展應用趨勢
2.1智能傳感器技術
隨著人民群眾的需求發展,智能化傳感器技術亟待普及。具體來講,未來的汽車傳感器應具有模擬和處理信號的功能、對信號放大和處理的功能、較強的抵抗外部電磁干擾的能力、自動進行校正功能等。
2.2多媒體娛樂與智能通訊系統
現階段,隨著智能交通系統的發展,信息通信技術和計算機網絡技術應用的普及,交通指揮中心和司乘人員之間的通信已經很通暢,未來更多的應用將在網絡導航、行車指南、無線因特網以及汽車與家庭等外部環境的互動和遠程救援等方面開展。汽車逐步將變成移動的工作和休閑娛樂場所。
2.3安全防護技術
安全防護設計軟硬件兩個方面。硬件安全性從耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等方面考慮,質量監控是主要手段。軟件方面,軟件漏洞的隱患與后果,如功能的缺失、安全威脅等。對車輛電子控制安全造成的威脅,主要從局部物理、遠程和內部電子三個方面考慮。
3汽車電子技術的應用領域展望
(1)汽車整車系統總體控制。各功能單元通過總線進行通信,傳輸信息,接受中央控制單元的指令并執行特定的功能,使車輛行駛功能控制達到最佳水平。系統化還使汽車制造核心技術同時重視硬件和軟件,由技術成熟者牽頭各相關企業制定切實可行的通信協議,使得技術實力弱勢的中小企業圍繞強勢的大公司,促使行業整體良性發展。
(2)功能模塊化。各種技術進行系統集成化,使得汽車零部件產品功能模塊化,便于企業之間采購和組裝。以統一標準進行模塊的集成和接口,標準化的配套和整車制造工藝統一,有利于產品質量得到有效控制。汽車電子技術應用于各個功能模塊,使得所有功能模塊協調控制,統一服務于整個車輛。電子零部件企業承擔的職責將越來越大,汽車零部件產業在整個汽車工業中的作用和地位將越來越重要。
(3)高配成為標配。汽車電子技術新產品的應用變得普及。經過近些年的發展,實際應用。在未來汽車電子控制技術在汽車上將作為標準配置被使用。先如今,輪胎智能壓力監測系統(TPMS)與ABS、安全氣囊并稱為汽車三大安全系統,僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車型中作為標準配置。在電子技術的發展和人民大眾對汽車安全性的重視之下,不久的將來,這些東西很快會成為所有汽車的標準配置?,F如今ABS已經普及。
(4)傳感器技術的應用。在汽車的電子控制過程中,傳感器技術的應用已經有了一定的基礎。當前我國在高檔車輛上開始逐步使用傳感器技術用于輔助的駕駛防撞。另外在汽車駕駛考試過程中,傳感器技術在考試各關鍵評分環節應用,但是在普通的民用環節還缺少物美價廉的更多產品。傳感器相關產品必將在汽車電子技術相關產品的應用過程中起到較大作用,以促進車輛駕駛的智能化。
(5)“云計算”技術在自動駕駛領域應用。目前IT技術已經發展到了云時代?!霸朴嬎恪笨梢园丫植啃畔⑻幚砉蚕硖幚?。未來汽車駕駛和控制突破“傳感器-避障-目標-方向盤”的傳統固有模式,使實現“目標-電子控制-方向盤-自動駕駛”完全有可能。而且“云計算”將大大提高導航功能,降低出行者在陌生地區出行的壓力。
4結束語
隨著我國汽車業的迅速發展,汽車工業也在與時俱進進行科技創新,傳統機電產品正逐漸被淘汰,取而代之的是現代的高新技術產品,汽車產業不斷更新換代,成為高新技術裝備起來的產業。汽車和發動機系統微處理器得到了大量應用,應用的規模日益增大,汽車微處理器應用廣泛,LIN和CAN等網絡控制廣泛在汽車上安裝,IC也將不斷趨于集成化。隨著電子科技的創新和發展,IC的功能得到了極大的完善,現在一個IC的功能已經很強大,相當于之前幾個IC才能實現的功能。汽車發動機廣泛采用了電子技術,未來汽車上還將普及電控電噴系統,可以使動力系統的效率得到極大的提升。隨著線控、驅動系統的迅速發展,機械系統將會被線控系統所取代,汽車底盤將發生革命性的變化。汽車電子信息技術正在向綜合控制的方向發展,汽車智能化將不斷升級,汽車的整體性能將更加人性化,汽車的安全性將得到極大的提升。
二汽車電子的未來發展前景
未來汽車電子將由最初的基礎功能性應用逐漸向高級交互式應用發展。近年來,隨著汽車領域傳感器技術的應用,以及互聯網在汽車上的逐步滲透,汽車的電子化趨勢發展迅猛,表現得越來越明顯,出現了高度電子化和高度智能化的產品,前者以特斯拉為代表,后者以谷歌無人駕駛汽車為代表。隨著今后科技的飛速發展,汽車電子的滲透率將會更快。在未來,隨著汽車安全性、人性化、智能化、娛樂性等方面需求的增長,汽車安全、智能以及娛樂系統的開發,將成為汽車電子技術的亮點,發展前景廣闊。
(1)智能化
隨著近年來信息化建設的快速發展,在車輛、道路、交通系統中,大量的實時信息開始在三者之間得到共享,這就是智能化。智能化為人們的出行提供很多方便。未來國內外汽車發展領域,智能汽車將成為發展的重點和熱點,也是未來汽車發展的大趨勢。
(2)安全化
隨著我國汽車數量的逐年增多,汽車安全的重要性不言而喻,如何最大限度地提高汽車的安全性,是汽車設計與制造領域的重要問題。新型汽車安全系統越來越智能化和自動化,相應的技術要求也日益苛刻。例如汽車的安全氣囊系統,目前一些制造企業已經開始了技術升級,通過使用安全總線和協議來為汽車的被動安全提供保障。
(3)網絡化
今天,汽車制造行業日益復雜的安全性、動力、底盤以及車身系統協調統一問題,都需要一個以可靠方式提供極高數據速率的網絡。FlexRay總線作為一種高速網絡,近年來被提出應用在汽車領域。FlexRay作為下一代汽車網絡協議,在技術支持方面,可以為汽車提供帶寬、實時響應能力,可提高汽車行駛的可靠性,幫助汽車實現線控應用。
三總結
數字信號處理技術和無線通信技術的快速發展是汽車電子技術發展的驅動力、更多的創新技術不斷開發應用。相對其他控制技術,電子技術更具智能化,控制成本更低,性能更好。于是汽車上出現日益增加的電子單元,在提升汽車性能的同時,又會帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來,總線化成為一個方向,各電子單元通過總線進行通訊,信息交換,傳輸當前的狀態信息接受中央控制單元的指令并執行特定的功能??偩€化增強了汽車的整體性,也提高了軟件在汽車制造技術中的地位。汽車日趨大眾化,導致苛刻要求汽車零部件降低成本,提高性能。高端豪華汽車在總計近百個電子組件或電子控制單元(ECU)的相應系統中包含多達100余個微處理器。這些ECU由多種網絡連接,例如控制器局域網(CAN、FlexRay)、局域互連網絡(LIN)和面向媒體的系統傳送(MOST)。當今汽車電子技術的特點和核心要求是:
1)實時性??焖俜磻⒉皇菍崟r性的核心內涵,快速性僅是系統實時能力的表現。當系統不能滿足實時性要求時,必須提高系統的運行速度,而運行速度的提高會帶來系統功耗加大、電磁兼容性下降等負面效應。因而在設計具體的控制系統時,在保證能滿足實時性要求的條件下,應使系統的運行速度降到最低,以滿足系統在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質。
2)安全性。安全性是指產品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測包裝儲運,有效的質量控制是關鍵;軟件漏洞的隱患與后果,如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等,有一種名為“組策略”的手段提供對微處理器進行更改注冊表來實現軟件的安全。對車輛電子控制安全造成的威脅,可分成局部物理、遠程和內部電子3大類。①局部物理性威脅。通過物理性地接入傳動系統CAN網絡并破壞通信,這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關鍵功能。其對策是在一個或多個ECU內部的某處存儲著隱秘的私有密鑰,用于受保護的通信通道,提供局部數據的保護服務,汽車算法、多媒體內容和保密資料都需要私鑰存儲進行數據保護,抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠程威脅。黑客通過偵測汽車的遠距離無線接口尋找網絡安全協議、網絡服務和程序中的軟肋,以找到內部各電子系統中的路徑。與數據中心不同,汽車不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM,防衛機制的客觀缺失需依靠汽車的關鍵系統必須與非關鍵的ECU完全隔離開,以確保駕駛安全。③內部電子威脅。雖然物理網絡隔離是理想的方案,但接觸點和干擾總是難以避免,安全標準有極大差異的系統間通信的干擾會很敏感。業界又出現強烈的設計整合趨勢,使用更強大的多內核微處理器來實現不同系統的控制,從而將許多ECU變為虛擬的ECU,這將增加源于軟件的威脅風險,從而導致操作系統缺陷、對密碼系統的旁路攻擊以及拒絕服務等。因而,關鍵和非關鍵的系統與網絡之間的接口必須在最高管理層面進行論證和窮盡分析,并按ISO15408等評估安保等級(EAL)6+的最高等級安保標準進行驗證,確認缺陷無虞。
3)可靠性??煽啃允侵府a品的平均無故障運行時間(MTBF)。為確保可靠性,在汽車電子電路上實施冗余設計,元器件應選用汽車級。高可靠性軟件及安全工程實施原則(PHASE)協議支持最大限度地簡化復雜性、軟件組件架構、最低權限原則、安全軟件和系統開發過程。
4)環保性。產品符合國家相關的環保標準和規定,包括產品是否含有毒、有害原材料,芯片是否含鉛、鎘,EMC輻射是否超標,須有嚴格的檢測和認證。必須認識到切實實施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項基礎工作。
2我國汽車電子產業概況
市場化的經濟體制帶來了高效的資源配置,我國汽車電子產業在這10年間有了飛速的發展。在汽車產業高速發展的直接推動下,2012年我國汽車電子市場規模已逾2500億元,連續7年增長率超過30%。其原因除市場需求迅猛發展外,還有國家政策帶動、國際產業轉移和地區競爭的促進。但由于基礎研發工作薄弱,掌握的自主知識產權匱乏,產品在技術上還依附于國外,核心技術仍受制于人,至今沒有世界知名的汽車電子產品品牌和供應商。石油資源日趨緊缺,人們對環境保護的意識在不斷增強。國際上對汽車排放出臺了一系列嚴格的標準,加上人們對汽車的安全性、舒適性和使用壽命的要求越來越高,汽車電子也越來越復雜,進入汽車電子零部件行業的門檻就越來越高。我國汽車電子產業雖實現了持續快速發展,產業的技術水平、規模、機構都得到了大幅度的提升,但這產業鏈中的成就僅局限于加工制造。硬件方面,元器件集成芯片幾乎全從國外公司購買;軟件方面,從開發工具到核心軟件全由國外公司提供;生產方面,從貼片到出廠,從生產檢測設備到技術規范、標準,也依循國外企業?,F狀是久負盛名的跨國芯片巨頭能針對特定的應用提供專用芯片及解決方案,使汽車電子產品開發周期縮短,質量有保障,成本較低。這樣更使我國目前幾乎所有汽車電子單元全是由芯片廠商提供設計,而我們只是二次開發。微電子行業基礎核心技術的薄弱是決定我國汽車電子產業在總體上受制于國際跨國公司的根本原因,必須徹底改變。
3汽車電子技術發展趨勢
1)總線化和中央電子控制單元向汽車電子的整體化、系統化邁出了革新的一步。各電子控制單元通過總線進行通信,傳輸當前狀態的信息,接受中央控制單元的指令并執行特定的功能,使車輛行駛功能控制達到最佳水平??偩€化還使汽車制造核心技術由硬件逐漸向軟件過渡,由諳熟全程制造技術和掌握汽車各系統、各零部件原理功能的龍頭企業執掌制定切實可用通信協議的主動權。這就導致技術實力弱勢的中小企業只得依附強勢的大公司,促使行業兼并。
2)模塊化。電子技術和多領域高新技術進行系統集成化汽車零部件產品的構成,便于國際化采購和整車廠組裝。模塊化就是根據需求定制,完成所需的功能,以標準模塊的規格作大集成化的封裝,提高功效和可靠性,也簡化配套和整車制造工藝,有利于產品質量得到有效控制。結果將會使現在處于領先地位的行業寡頭逐漸成為系統集成商,電子零部件企業承擔的產品工作量越來越大,汽車零部件產業在汽車工業中的作用和地位更顯重要。
3)智能化。微控制器大量進入汽車電子各系統,帶來控制技術智能水平提高,性能更優越,控制成本更低。
4)規范化和高配普及化。新的汽車電子技術不斷涌現、不斷進步,但有些電子控制技術在汽車上實施還需歷經一段時間,才能在標準配置上被確認。例如,輪胎智能壓力監測系統(TPMS)與ABS、安全氣囊并稱為汽車3大安全系統。但目前,僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車型中作為標準配置。在高度重視汽車安全性的當下,輪胎壓力監測系統必然很快會成為所有汽車的標準配置。就如同ABS從出現到普及一樣,需要一個過程。
5)重視傳感器的研發。汽車電子技術的應用中無處不在的傳感器,在控制技術環節里作用至關重要,應受到充分的重視。我國在傳感器技術的演進發展和實踐中雖已有一定基礎性的成果,但因投入的研發資源遠遠不足,也顯得十分薄弱。必須與汽車電子的研發齊頭并進才能相得益彰。期望在“十二五”計劃期間,我國傳感器技術及產業迎頭趕上。
6)“云控制”技術。計算機技術和信息融合技術已經發展到了云時代?!霸瓶刂啤奔夹g由以往的局部信息處理到信息共享到現代的信息融合,已經完全突破了汽車“傳感器-避開障礙-目標-方向盤”的傳統固有模式,使實現“目標-方向盤”的自動駕駛成為可能?!霸岂{駛”將大大提高識別道路行駛目標的效能,同時降低燃油耗費,將使駕駛由低事故向高可靠轉變。
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