汽车新技术研究综述

　　摘要能源、环保、安全等问题推动了汽车技术的发展，具体表现在电控技术、能源技术、材料技术等方面。文中叙述了国内外汽车新技术研究的热点和现状，并分析了汽车新技术面临的问题及其发展趋势。

　　关键词电控技术能源材料技术汽车新技术

　　中图分类号：U461文献标识码：A

　　1引言

　　汽车大量使用带来了交通安全、能源消耗、环境污染等诸多社会问题，加之消费者对汽车功能和性能要求日益提高，世界各大汽车公司都争相采用新技术、新理论研制各种高性能、安全、环保车，使得汽车产品不断更新换代，成为新技术的载体，其中电控技术是汽车技术革命的原动力，��P正向电子化、智能化、网络化方向发展，本文对其作一综述。

　　2汽车新技术研究现状

　　2.1汽车电控新技术

　　电控新技术实质就是把中央处理单元(CPU)、存储器和输入/输出接口电路集成在一块芯片上，工作时芯片通过传感器接收各种输入信号，经分析、计算后再向执行机构发出指令，达到合理、精确控制机械装置动作，从而提高汽车使用、行驶性能。��Q��R通常被分为两类：一类是直接决定汽车性能的电控制技术，如电子燃油喷射系统、电子动力转向系统等；另一类是与汽车性能无直接联系，能独立使用的电子技术，如导航系统、语音识别系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。

　　2.1.1汽车性能电子控制技术

　　汽车运行中，各种电子控制单元根据不同传感器和控制开关输入的信号，按照预先设定的控制程序进行数学计算和逻辑判断，并向各种执行器发出相应的控制指令完成不同的控制功能。现代汽车装备的常用的电子控制系统有发动机燃油喷射系统(EFI)、微机控制点火系统(MCI)、发动机爆震控制系统(EDCS)、怠速控制系统(ISC)、空燃比反馈控制系统(AFC)、电子控制自动变速系统(ECT)、防抱死制动系统(ABS)、电子控制制动力分配系统(EBD)、驱动力防滑控制系统(ASR)、辅助防护安全气囊系统(SRS)、安全带张紧控制系统(STTS)、中央门锁控制系统(CLCS)和防盗报警系统(GATA)等。

　　(1)汽车总线网络技术。建立以分布式控制系统为基础的汽车总线网络系统很有必要，网络系统中各处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时为其它处理机提供数据服务。汽车总线传输通过某种通讯协议将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部网络，以满足汽车发动机控制、牵引控制、防抱死制动控制等单元间实时信息交换的需要。

　　目前，开发组建了的汽车总线网络系统有CAN、K-CAN、F-CAN、byeflight、Most、CAN、CIN、FlexRey、MOST、IDB1394等技术。其优点主要是：减少了线束的数量和线束的容积，提高了电子系统的可靠性和可维护性；采用通用传感器，达到数据共享的目的；改善了系统的灵活性。即通过系统的软件可以实现系统功能的变化，现代轿车的设计中，CAN总线己经成为必须采用的装置。

　　(2)汽车安全控制技术。汽车安全性研究��S主要包括被动安全技术研究和主动安全技术研究，前者是指事故发生时，使乘员和行人所受到的冲撞减少到最低程度，后者主要是指通过事先防范来避免交通事故的发生，具体包括预防安全技术和预警安全技术。被动安全技术目前主要采用的技术手段有：乘座仓的吸能、防撞设计，安全带与安全气囊的设计等。主动安全技术目前主要采用的技术手段有：乘员感知技术，包括沃尔沃EyeCar技术；智能安全气囊技术；智能防碰撞技术；一体化底盘控制技术。

　　汽车安全技术涉及范围广，越来越细，仅靠单一技术已很难使汽车整体安全性提高，为此，今后汽车安全技术将向集成化、智能化、系统化方向发展。

　　2.1.2汽车辅助装置电子技术

　　(1)汽车巡航控制技术。汽车巡航控制系统是汽车在运行中不踩加速踏板便可按要求自动地保持行车速度，从而减轻驾驶员劳动强度，提高汽车舒适性的自动行驶装置。日本的皇冠、凌志、佳美，美国的别克、凯迪拉克，德国的奔驰、宝马等车均装有巡肮控制系统。

　　其主要优点是：保持车速稳定，无论是由于风力或道路坡度引起汽车的行驶阻力怎样变化，只要在发动机功率允许范围内，汽车的行驶速度便可保持不变；提高汽车行驶时舒适性，驾驶员不用频繁地用脚踏踩加速踏板，大大减轻疲劳强度；提高经济性和环保性，在同样的行驶条件下，对一个有经验的贺驶员来说可节省燃油15%；延长发动机寿命，使汽车的供油与发动机功率间处于最佳配合状态。

　　(2)汽车导航技术。导肮系统有GPS导航，自律导航，由地图匹配器、信号处理单元、存贮器、显示器、传感器等几部分组成。其发展非常迅速，目前已有一些系统上采用32位的CPU嵌入实时操作的微处理单元，便于高速行驶的汽车进行快速处理数据。激光技术的应用，产生大容量数字化视盘可以存贮更多的信息，薄膜晶体管有源液晶显示器可使图像更加清晰。

　　此外，GPS还能够随时告诉驾驶员当时的交通状况，指出什么地方文通拥挤，什么地方车流畅通以及什么地方有空缺位置可以停车，使驾驶员能绕过拥挤路段，较快到达目的地，从而避免交通阻塞，提高综合行车效率。

　　(3)随车诊断技术。电子设备增多提高了汽车的整体性能和档次，同时也带来了电气线束增多，故障率增加，维修操作空间减小，难以确切诊断故障等困难。因此，现代汽车电子控制系统都设置有随车诊断系统，是电子控制系统自己监视运行情况，诊断有无故障，主要由传感器监测电路、执行器监测电路、软件程序、故障诊断通讯接口以及各种故障指示灯组成。其功能包括三个方面：监测控制系统工作情况，发现传感器或执行器异常并立即报警；将故障内容编码存储在随机存储器中，作为维修参考；启动相应备用功能使控制系统处于应急状态运行。

　　2.2汽车能源新技术

　　随着石油能源危机和石油燃料带来的大气污染，人们不断结合新技术对现有内燃机进行改进和寻找新燃料，正逐步动摇燃油发动机在现代汽车动力系统中的统治地位。其研究和开发热点主要体现在研究开发醇燃料、天然气、混合燃料、氢燃料等新型车用燃料，和鼓励开发生产新型燃料汽车等方面。

　　2.2.1混合动力技术

　　混合动力汽车主要依靠2种或2种以上的动力驱动，汽车可根据行驶状况在2种驱动形式中进行切换。一般由油、电发动机的互补工作模式，混合动力汽车在启动或低速行驶时，车子仅依靠电力驱动，此时汽油发动机关闭，车辆的燃油消耗量是零；当车辆行驶速度升高(一般达40m/h以上)或者需要急加速时，汽油发动机启动并开始输出动力；在车辆制动时，混合动力系统能将动能转化为电能，并贮存在蓄电池中，以备下次低速行驶时使用。

　　可以说混合动力技术是未来汽车技术的关键，是传统汽车向新能源汽车过渡的重要阶段，其技术的成熟将促进纯电动和燃料电池汽车的研发。

　　2.2.2电动汽车技术

　　电动汽车是以电为能源，将电能转化为机械能驱动车轮，实现零排放，是解决环境污染的重要途径。其关键技术是电池技术和电动机控制技术，目前缺点主要表现在：蓄电池不理想，如比能量、比功率不够大，致使续驶里程不够长；充电时间长，使用不方便等。

　　2.3汽车材料新技术

　　材料技术的发展对汽车工业的进步起着重要作用，随着汽车越来越多地采用新材料、新工艺，使得汽车轻质化、智能化、低成本、高经济性和可靠性要求成为可能。常用的材料新技术有如下几个方面。

　　2.3.1碳纤维增强材料和陶瓷碳素复合材料技术

　　碳纤维增强材料和陶瓷碳素复合材料在汽车上的应用降低了整车质量，方便复杂形状的成型制造，提高了车辆性能，延长了车辆的使用寿命。

　　保时捷CARRERAGT是保时捷跑车系列中首次完全采用碳纤维增强材料的承载式车身，碳纤维增强材料多种多样，CARRERAGT采用了四种。宝马1998年，Z1概念车采用了塑料车身，2002年Z22不仅有碳纤维增强塑料的车身，还包括电子操纵的制动和转向系统。其车身采用铝合金骨架，上而覆盖碳纤维增强塑料，整个质量只有1100kg，比传统钢车身的528i减轻了1/3，百公里汕耗仅为5.88L。碳纤维增强塑料技术不仅减轻了车身自重，还将车身结构件的数量从80个减少到20个，从而大大减少了加工费用。

　　2.3.2纳米技术开发智能催化剂材料技术

　　智能催化剂是应用最新的纳米技术，在“钙钛矿型结晶”的特殊结晶结构中从原子尺度上配置贵金属钯、铑、铂，以实现催化净化性能，在使用中保持“自再生功能”。该技术在1997~1998年由日本大发汽车公司与丰田中央研究所合作发现。采用该技术后使贵金属的使用量与原来相比减少了70%。

　　2.3.3渗浸陶瓷材料技术

　　渗浸陶瓷材料为特种功能材料，实现了陶瓷材料和金属基体间的双向扩散，在小于300℃的工作环境下实现了金属和陶瓷两种性质截然不同材料的表而复合，国外同类技术的工作温度一般高于500C，金属复合陶瓷为网络与超微粒并存。

　　渗浸陶瓷活塞环常温下导热系数提高42%，并随温度升高呈指数规律上升，从而降低活塞环的工作温度，减少变形，提高气密性，改善发动机整体性能。

　　2.3.4智能材料技术

　　智能材料技术是指模仿生命系统，感知环境变化并能适时改变自身的一种或多种性能参数，作出所期望的能与变化后的环境相适应的复合材料。其设计与合成几乎横跨所有高技术学科领域，其构成的基本材料有压电材料、形状记忆材料、光导纤维、电磁流变液、磁致伸缩材料和智能高分子材料等。

　　3汽车新技术面临问题与展望

　　3.1面临问题

　　汽车新技术及新技术产品，已形成一定的生产能力和应用，但如此多的尖端技术，做到普及还是一件非常困难的事，一是由于尖端技术的成本很高，消费者很难承受这样的成本；再是规模化生产的形成需要一个发展过程，大部分高新技术还停留在实验室阶段或样品阶段。我国面临的问题主要表现在自主开发能力弱，引进多、模仿多，拥有自主知识产权的少，与国外水平差距还较大，低水平多，高水平少。加入WTO后，国内汽车工业也将面临竞争的挑战和发展的机遇。

　　3.2展望

　　未来汽车将具有安全、价廉、环保、实用、高效、省时和提供与外部世界的联系等特点。具体表现：新能源成为未来汽车技术发展的一大技术，其中最具发展前景的燃料电池动力电动车将进入实用阶段；车身轻量化方面将用更多的铝镁合金、镁合金、碳素纤维、纳米热塑材料降低车重，从而降低车辆油耗和排放；安全性面将主动和被动安全技术相结合，使车辆在面对任何一种可能发生的危险状态时，都能适时启动相应的技术系统，防止危险状态的进一步扩延。