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汽车正在电子化道路上高速前进

更新时间: 2006-02-16 14:35:33来源: 粤嵌教育浏览量:2016

  仅仅回溯20年,看看和目前有多么大的差异。那时的车载电子主要是无线电收音机、自动升降车窗,或者再加上自动升降座椅,就这么多。而现在,车载电子已经把汽车变成了一个高智能系统。

  电子充斥着汽车功能的每一个方面,包括引擎管理、污染控制、安全性、便利性、娱乐性、稳定性、警示系统以及通信能力,再加上几年前才冒出来的各式各样闻所未闻的奢华特性。

  随着越来越多的智能性被组合到汽车的每一个细微处,这种趋势愈演愈烈。终,电子系统将使未来的交通工具成为自治式系统,让它们更安全、更舒适更有效。

  混合动力汽车出现

  显著的趋势之一是,节能和生态环保的概念驱使了汽车向电子/汽油混合动力型交通工具的发展。根据R.L. Polk & Co.公司的统计,去年美国混合动力汽车的销售量比2003年增长81%,新增混合动力汽车注册量为83,153。

  美国的混合动力汽车中日本车占了大部分,计96%,如丰田先驱(Priu)和本田的思域(Civic)、雅阁(Accord)以及Insight。福特的Escape混合动力汽车具有四缸内燃引擎和70-kW的前端电机,并在后载板下面有镍金属氢备用电池。尼桑、通用汽车和戴姆勒-克莱斯勒(DaimlerChrysler)都计划推出混合动力汽车。

  不过,对混合动力车的反应一直略嫌不温不火,因为之前它的里程数被制造商过于吹捧,但实际上并没有达到期望值(不过当然比传统引擎汽车的为好)。即使如此,由于丰田计划在去年67,000辆的基础上,今年再生产100,000 辆Prius混合动力车,故该类车的销售仍不断上升。

  汽油消耗所引起的种种远忧近虑已经激起了对代用能源的兴趣。在福特、加拿大燃料电池公司、Ballard Power Systems公司、加拿大政府以及不列颠哥伦比亚省政府联合开发的5年计划之后,福特的Focus燃料电池氢动(Powered by hydrogen)汽车已经出现在不列颠哥伦比亚街头。福特声称,Focus燃料电池汽车(FCV) 辐射为零,该计划是业界的环保成就之一。

  佛罗里达大学(位于盖恩斯维尔)的研究人员证实了生物质乙醇转化技术(biomass-to-ethanol conversion technology)的开发有可能使美国消耗汽油燃料的一半得以取代。能产生乙醇的农场中的E. coli 细菌,如玉米杆、穗轴和叶子,都是取之不尽的材料来源。

  安全

  电子产品设计人员希望能超越政府强制执行的被动式安全防护系统(比如减轻驾驶员和乘客伤害的安全气袋和座椅安全带)而开发出能首先帮助驾驶员避免事故的主动式安全系统。

  这些系统是对现有预防紧急事故的防抱死刹车系统(antilock braking systems,ABS)及牵引系统的延伸,并提供了更好的周围情形感测。但被动安全系统现在还没有让位。政府强制执行的法律正在促进用于侧碰撞和翻车检测的传感器(一般是MEMS)的使用。

  另一种安全设施开发是沃尔沃的盲点信息系统(blindspot information system,BLIS),它在每一个侧视镜的下方安装一个密集图像阵列摄像机,不断监视车辆两侧和后面这些盲区的情况,当有汽车进入监视区内时,就由车窗框上的一个三角形区域中的LED向车辆驾驶员发出警示。

  象道路偏离警告(Lane Departure Warning,LDW)系统这样的主动式防卫系统,对由于疲倦或疏忽不小心驶入旁边车道的驾驶员很有用。汽车供应商Valeo公司已经采纳了Iteris 公司的LaneVue LDW系统,用于尼桑Infiniti FX35和45运动型多功能汽车(sport utility vehicles,SUV)以及M45豪华型轿车。

  LaneVue系统由一个微型的手掌大小的CMOS摄像机、一台计算机及其软件组成,安装在后视镜支杆和前挡风玻璃之间。它可以看到车辆前方25米远处以跟踪道路标记,并把信息反馈到计算机。利用这些数据、图像处理软件,以及专用算法,计算机计算出道路标记之间的距离以及距道路标记的横向距离。如此一来,当车辆驶出车道外时,它可经由仪表板指示灯和可听蜂鸣器向驾驶员发出警告。

  LDW系统设计中的主要问题是合适的人机界面。它必须提供正确及时的信息让驾驶员能够做出相应反应,但同时也必须不让过多的数据使驾驶员分心和负荷过重。考虑到现代汽车里的所有其它的可视可听电子警示器及指示器,这尤其具有挑战性。

  此外,Delphi公司计划开发一种把汽车包裹起来的安全“茧”。它的集成安全系统方案使用一种眼跟踪系统(eye-tracking system),该系统需要大量运算和图像设备,但对驾驶员是不可见的。这个系统到明年可以向卡车市场推出。

  Visteon公司正在与密歇根大学及Carnegie-Mellon大学联手开发两个避免驾驶员偏离车道的系统,该计划由美国交通运输部(DOT)资助。其中个系统是道路横向偏离警示系统。第二个系统是当车辆行驶过快呈曲线时提醒驾驶员的警示系统。

  汽车生产商和供应商也在积极开发主动式电子稳定控制(ESC)系统(有些人称它们为车辆系统控制或VSV系统),有助于阻止车辆的滑行和不稳定行为。由传感器数据和车辆信息的存储数据库共同做出干预决策。

  事实上,通用汽车公司的这种防滑稳定控制技术的Stabilitrak版到2010年将成为GM汽车的标准装置。丰田也称目前正在开发这样的一种系统。

  主动式电子系统不限于安全方面的优势,它们也使得驾驶员更舒适,行驶更平稳。主要以其高质音频专业能力闻名的Bose公司已经基于扬声器技术开发出一种自动自适应悬吊系统(auto active adaptive suspension system)。它使用线性电机作为传感器和致动器。TRW公司的顾问Conekt提出了一种先进的强化纤维合成材料悬吊系统方案,可以同时提供可变的硬度和阻尼,不再需要单独的单元来分别提供这两项功能。在该系统中,当轮胎向上或向下移动时,电机作为发电器工作,并发送一个控制信号使车辆保持水平。

  足够的电能

  不幸的是,大量电动设备的涌入使汽车的电源能量面临耗尽之虞。在汽车中电动电机俯仰皆是。例如,BMW使用一种先进的主动式动力方向系统(Power Steering System)。一些汽车包含的电机多达50个,而且,随着其它具先进性能的系统的增加,还将需要更多电机。

  向混合动力汽车的转移已经加重了能源制造厂的负担。一些设计人员正在研究42-V电池,但这又带来它自己的技术挑战。在汽车中使用42-V电池的额外成本已开始超过电气化带来的优势。

  结果,某些汽车系统设计人员质疑42-V系统是否只出现在未来的高端车辆模型中,而不适用于中低端汽车。部分设计人员认为我们需要继续坚守低压电池,同时寻找一种更好的管理能源设备的方式。

  “现代汽车日趋电气化,每年增长大约100W,它正加重汽车的传统铅酸电池系统的负担,”Maxwell Technologies公司的业务发展执行副总裁Richard Smith指出。

  Maxwell Technologies公司生产能够存储大量电能的小外形尺寸超级电容。这种面世才几年的超级电容技术,目前在存储和管理未来混合动力及燃料电池汽车的电能这方面正越来越可行实用。事实上,许多日本和欧洲的汽车生产商目前都在积极展开对超级电容技术的实现工作。

  在汽车里,电子驱动系统几乎无处不在。Maxwell指出,该公司即将推出的16-V 超级电容技术可以被顺利用于汽车能源设备。它也是一个比高压电池方法更加实用的成本更低的解决方案。

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