僅僅回溯20年,看看和目前有多么大的差異。那時的車載電子主要是無線電收音機、自動升降車窗,或者再加上自動升降座椅,就這么多。而現在,車載電子已經把汽車變成了一個高智能系統。
電子充斥著汽車功能的每一個方面,包括引擎管理、污染控制、安全性、便利性、娛樂性、穩定性、警示系統以及通信能力,再加上幾年前才冒出來的各式各樣聞所未聞的奢華特性。
隨著越來越多的智能性被組合到汽車的每一個細微處,這種趨勢愈演愈烈。終,電子系統將使未來的交通工具成為自治式系統,讓它們更安全、更舒適更有效。
混合動力汽車出現
顯著的趨勢之一是,節能和生態環保的概念驅使了汽車向電子/汽油混合動力型交通工具的發展。根據R.L. Polk & Co.公司的統計,去年美國混合動力汽車的銷售量比2003年增長81%,新增混合動力汽車注冊量為83,153。
美國的混合動力汽車中日本車占了大部分,計96%,如豐田先驅(Priu)和本田的思域(Civic)、雅閣(Accord)以及Insight。福特的Escape混合動力汽車具有四缸內燃引擎和70-kW的前端電機,并在后載板下面有鎳金屬氫備用電池。尼桑、通用汽車和戴姆勒-克萊斯勒(DaimlerChrysler)都計劃推出混合動力汽車。
不過,對混合動力車的反應一直略嫌不溫不火,因為之前它的里程數被制造商過于吹捧,但實際上并沒有達到期望值(不過當然比傳統引擎汽車的為好)。即使如此,由于豐田計劃在去年67,000輛的基礎上,今年再生產100,000 輛Prius混合動力車,故該類車的銷售仍不斷上升。
汽油消耗所引起的種種遠憂近慮已經激起了對代用能源的興趣。在福特、加拿大燃料電池公司、Ballard Power Systems公司、加拿大政府以及不列顛哥倫比亞省政府聯合開發的5年計劃之后,福特的Focus燃料電池氫動(Powered by hydrogen)汽車已經出現在不列顛哥倫比亞街頭。福特聲稱,Focus燃料電池汽車(FCV) 輻射為零,該計劃是業界的環保成就之一。
佛羅里達大學(位于蓋恩斯維爾)的研究人員證實了生物質乙醇轉化技術(biomass-to-ethanol conversion technology)的開發有可能使美國消耗汽油燃料的一半得以取代。能產生乙醇的農場中的E. coli 細菌,如玉米桿、穗軸和葉子,都是取之不盡的材料來源。
安全
電子產品設計人員希望能超越政府強制執行的被動式安全防護系統(比如減輕駕駛員和乘客傷害的安全氣袋和座椅安全帶)而開發出能首先幫助駕駛員避免事故的主動式安全系統。
這些系統是對現有預防緊急事故的防抱死剎車系統(antilock braking systems,ABS)及牽引系統的延伸,并提供了更好的周圍情形感測。但被動安全系統現在還沒有讓位。政府強制執行的法律正在促進用于側碰撞和翻車檢測的傳感器(一般是MEMS)的使用。
另一種安全設施開發是沃爾沃的盲點信息系統(blindspot information system,BLIS),它在每一個側視鏡的下方安裝一個密集圖像陣列攝像機,不斷監視車輛兩側和后面這些盲區的情況,當有汽車進入監視區內時,就由車窗框上的一個三角形區域中的LED向車輛駕駛員發出警示。
象道路偏離警告(Lane Departure Warning,LDW)系統這樣的主動式防衛系統,對由于疲倦或疏忽不小心駛入旁邊車道的駕駛員很有用。汽車供應商Valeo公司已經采納了Iteris 公司的LaneVue LDW系統,用于尼桑Infiniti FX35和45運動型多功能汽車(sport utility vehicles,SUV)以及M45豪華型轎車。
LaneVue系統由一個微型的手掌大小的CMOS攝像機、一臺計算機及其軟件組成,安裝在后視鏡支桿和前擋風玻璃之間。它可以看到車輛前方25米遠處以跟蹤道路標記,并把信息反饋到計算機。利用這些數據、圖像處理軟件,以及專用算法,計算機計算出道路標記之間的距離以及距道路標記的橫向距離。如此一來,當車輛駛出車道外時,它可經由儀表板指示燈和可聽蜂鳴器向駕駛員發出警告。
LDW系統設計中的主要問題是合適的人機界面。它必須提供正確及時的信息讓駕駛員能夠做出相應反應,但同時也必須不讓過多的數據使駕駛員分心和負荷過重。考慮到現代汽車里的所有其它的可視可聽電子警示器及指示器,這尤其具有挑戰性。
此外,Delphi公司計劃開發一種把汽車包裹起來的安全“繭”。它的集成安全系統方案使用一種眼跟蹤系統(eye-tracking system),該系統需要大量運算和圖像設備,但對駕駛員是不可見的。這個系統到明年可以向卡車市場推出。
Visteon公司正在與密歇根大學及Carnegie-Mellon大學聯手開發兩個避免駕駛員偏離車道的系統,該計劃由美國交通運輸部(DOT)資助。其中個系統是道路橫向偏離警示系統。第二個系統是當車輛行駛過快呈曲線時提醒駕駛員的警示系統。
汽車生產商和供應商也在積極開發主動式電子穩定控制(ESC)系統(有些人稱它們為車輛系統控制或VSV系統),有助于阻止車輛的滑行和不穩定行為。由傳感器數據和車輛信息的存儲數據庫共同做出干預決策。
事實上,通用汽車公司的這種防滑穩定控制技術的Stabilitrak版到2010年將成為GM汽車的標準裝置。豐田也稱目前正在開發這樣的一種系統。
主動式電子系統不限于安全方面的優勢,它們也使得駕駛員更舒適,行駛更平穩。主要以其高質音頻專業能力聞名的Bose公司已經基于揚聲器技術開發出一種自動自適應懸吊系統(auto active adaptive suspension system)。它使用線性電機作為傳感器和致動器。TRW公司的顧問Conekt提出了一種先進的強化纖維合成材料懸吊系統方案,可以同時提供可變的硬度和阻尼,不再需要單獨的單元來分別提供這兩項功能。在該系統中,當輪胎向上或向下移動時,電機作為發電器工作,并發送一個控制信號使車輛保持水平。
足夠的電能
不幸的是,大量電動設備的涌入使汽車的電源能量面臨耗盡之虞。在汽車中電動電機俯仰皆是。例如,BMW使用一種先進的主動式動力方向系統(Power Steering System)。一些汽車包含的電機多達50個,而且,隨著其它具先進性能的系統的增加,還將需要更多電機。
向混合動力汽車的轉移已經加重了能源制造廠的負擔。一些設計人員正在研究42-V電池,但這又帶來它自己的技術挑戰。在汽車中使用42-V電池的額外成本已開始超過電氣化帶來的優勢。
結果,某些汽車系統設計人員質疑42-V系統是否只出現在未來的高端車輛模型中,而不適用于中低端汽車。部分設計人員認為我們需要繼續堅守低壓電池,同時尋找一種更好的管理能源設備的方式。
“現代汽車日趨電氣化,每年增長大約100W,它正加重汽車的傳統鉛酸電池系統的負擔,”Maxwell Technologies公司的業務發展執行副總裁Richard Smith指出。
Maxwell Technologies公司生產能夠存儲大量電能的小外形尺寸超級電容。這種面世才幾年的超級電容技術,目前在存儲和管理未來混合動力及燃料電池汽車的電能這方面正越來越可行實用。事實上,許多日本和歐洲的汽車生產商目前都在積極展開對超級電容技術的實現工作。
在汽車里,電子驅動系統幾乎無處不在。Maxwell指出,該公司即將推出的16-V 超級電容技術可以被順利用于汽車能源設備。它也是一個比高壓電池方法更加實用的成本更低的解決方案。
汽車正在電子化道路上高速前進
更新時間: 2006-02-16 14:35:33來源: 粵嵌教育瀏覽量:2331