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這種系統就是把發動機中排出的一些廢氣繼續回送到汽車的進氣歧管中，再混入一定量的新鮮空氣最后再一起被送入氣缸,這樣可以在一定程度上減少發動機生成有害氣體,其中關于再循環系統中所循環的的廢氣量則是排氣再循環閥來自動控制。怠速控制汽車中的怠速控制的功用就是達到讓發動機起動之后就很快進入暖機過程的目的，同時還能自動的保持發動機在怠速下穩定的運行。而關于怠速控制的主要內容就是:汽車起動后的對于暖機過程的相關控制以及負荷變化的控制等等。

三、汽車發動機電子技術的發展趨勢

由于經濟的快速發展，人們已經不僅僅滿足于物質追求了，所以人們對于汽車的安全性、環保性、舒適性、娛樂性等等的要求也就不斷的嚴苛,這就直接導致了汽車電子技術完全邁進了優化人、汽車、環境三者之間的整體意識的時代。汽車發動機電子技術的快速發展對于汽車相關性能的提高至關重要。筆者認為在未來汽車發動機電子控制技術的發展趨勢有以下兩點:首先就是傳感器技術。因為當前人們汽車的自動化程度要求和傳感器的依賴程度越來越高，這樣就促使傳感器朝著多功能化、集成化智能化和微型化這三個方向發展，2、發動機電控單元ECU。電控單元ECU是汽車電子控制系統中的核心部件,微處理機功能要更強大。

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汽車的安全性能主要是受一下三個因素的影響：一，駕駛員；二，駕駛環境；三，車輛本身。它們共同構成了汽車安全性能。其中駕駛員的因素是占主導地位的，例如駕駛員對車輛駕駛能力的好壞、駕駛員安全意識是否到位和是否遵守交通法律法規等等。在繁忙和交通環境擁擠的車輛行駛過程中，如果駕駛員的心理不是很健康積極的話，那么就會直接影響到車輛行駛的安全。有很大一部分的汽車事故都是因為駕駛員不遵守交通法律法規造成的。雖然每個國家和政府都在努力的采取措施來禁止這類事情，但是還是有很多的駕駛員對其不予理會，對這些措施不以為然，都抱著僥幸心理，以為自己不會成為事故的主角，但是就是因為如此，讓事故有機可乘。而駕駛環境和氣候的影響對行車的安全影響也很大，比如急險彎道、結冰路面、雨天濕滑路面等特殊的路面情況和天氣情況也是導致事故多發的罪魁禍首。所以在如此環境下駕駛車輛必須小心謹慎，并且需要掌握足夠的駕駛技能和經驗。然后就是汽車本身的安全性能了，雖然車輛本身的安全性能的提高并不能有效的降低生活中的交通事故發生頻率，但是卻可以在交通事故發生后能最大限度的保證車內乘員避免受到傷害。

三、電子技術在汽車行駛安全上的應用

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在續航里程短、充電時間長這兩個妨礙電動汽車遠程行駛的關鍵障礙中，續航里程雖然受電池技術制約難以比肩燃油汽車，但續航150公里～200公里還不難實現。這個距離相當于在高速公路上駛過三四個服務區或大多數人日常行駛兩三天的路程，只要電力耗盡時快速得到供給，駕駛電動汽車500公里一日往返、1000公里朝發夕至亦非難事。如此，快速電力供給就成為問題的焦點。既然沿用先開發出電動汽車而后為其配套電力供給體系的傳統發展策略不能解決問題，那么運用一下逆向思維，先規劃一個滿足需求且容易實現的電力供給體系，然后再開發適應這一電力供給體系的電動汽車會怎樣。出現總理所講的“顛覆性技術”也未可知。說到快速電力供給，首先需要界定電力供給的快與慢。多年來，人們已經習慣于燃油汽車加油所需的數分鐘時間，電動汽車的快速電力供給采用這一標準順理成章。從物理學原理來看，現存的三種電動汽車電力供給方式中，快速充電相對來講接近這個標準但也需數倍于加油耗時的30分鐘（80%），普通充電所需的數小時可說是天壤之別，只有換電方式符合標準。有報道說特斯拉換電站一分半鐘可以完成一次換電操作。自從曾經的明星換電運營商BetterPlace破產以來，支持換電的觀點似乎已經銷聲匿跡。但是，既然特斯拉又開始換電了，事情看來尚存回旋余地。多數專家認為BetterPlace的換電方式一是換電站建設運營成本高，二是電池不能在多種車型間通用，使其最終走向破產。BetterPlace的失敗說明它的換電方案和商業模式行不通，但是如果據此斷定換電方式行不通特斯拉首先不會認同。達成一個既定目標從來都不止有一種方法，能否成功在于能否尋找到技術可行、經濟合算的解決方案，將問題簡單化的最有效手段莫過于“分解”。例如古代印刷書籍采用雕版印刷技術，一頁印版雕成書頁的內容布局、字的形狀、大小無法更改，一部書的雕版需要具有高超技藝的雕刻工匠耗費大量時日，因而書籍昂貴?；钭钟∷⒓夹g普及之后，一套字?？梢苑磸陀脕龛T造鉛字，而后隨意排成印版，字模和鉛字的通用性保證了印刷成本的低廉。如果說快速電力供給是電動汽車的必然選擇，BetterPlace失敗的主要原因是沒有實現電池通用化，而將雕版上的字符分解為一個個鉛字可以破解通用化難題，那么何不嘗試一下將電動汽車的大箱電池組分解，代之以多個（比如說十個2kWh的）參照電動自行車鋰電池標準的小箱電池。以小箱電池為基礎可以構建一個簡單的快速電力供給體系。只要電池體積和重量都適合人力搬動，而且借用電動自行車鋰電池適合快速裝拆的安裝結構，換電作業就可以采用純人工方式。從人工換電出發，繼而將換電站的充電功能剝離出去，剩下的數個收納電池的專用周轉貨架和兩三個操作人員就能構成一個典型的簡約換電站。接下來要做的是，將從各個換電站剝離出來的充電服務匯集到一個大型的儲能電站，充分利用夜間電網的低谷電力為電池充電。最后用貨運車輛在換電站與儲能電站之間往返穿梭，為各個換電站運來充滿的電池并帶走放空的電池。在這樣一個類似WI-FI無線局域網架構的電力供給體系中，如果說換電站好比WI-FI熱點、儲能電站好比無線路由器、貨運車輛好比無線電波，一個個標準電池好比“無線電波”所攜帶的數字信號，那么電動汽車就相當于移動終端?？梢灶A見，流通的商品從電轉化為標準電池、消費者支付滿電電池和空電電池之間的差價，上述電力供給體系各個利益相關方都能獲得顯而易見的經濟收益。第一個受益者是電動汽車的購買者，不為電池付費卻可以盡情享用別人提供的電，自然也就無需關心電池的價格壽命幾何。電池制造者則不再因百來個“雞肋”般的訂單而苦惱，可以日復一日地生產同樣的電池。電動汽車制造者不再為選用多大的電池而殫精竭慮，可以按自己的喜好靈活設計續航里程，只需考慮如何將所需個數的電池塞進車里。城市的管理者不必再為從哪里擠出充換電站的建設用地、為如何壓迫小區物業放行充電樁安裝、為可能到來的配電網增容改造而苦惱，只需將電動汽車的基礎設施建設交給電力供給體系的運營者就萬事大吉。電力供給體系的運營者的收益則更大。先是從“先有雞還是先有蛋”的無休止口水官司中脫身，不說“雞”也不說“蛋”，轉而建造一個相當于自然界中“野生原雞”進化地位的儲能電站，先收獲著電網峰谷電價差的利益，隨著電動汽車擁有量的增加逐步轉身為充電工廠，等到流通中標準電池壽命期來臨梯級利用自然而然地發生，充電工廠再一次轉化為儲能電站。其次電力供給體系運營者不必煩惱換電站如何“建”只需籌劃“擱”在哪里，只要能騰出幾十平米的場地，加油站、公共停車場、居民小區、工廠商場都可以加入換電站的行列。

不僅如此，這些換電站的數量、換電站的地點和容量可以隨時根據形勢的發展任意調整。長遠看，不僅這樣的儲能電站很容易與風力光伏電站相融合，如果將標準電池看作一個大的“充電寶”其應用領域甚至可以涵蓋日常生活、生產的方方面面。有了電力供給體系和適合人工換電的小箱標準電池，接下來的課題就是能否將這些標準電池用于電動汽車的電源系統。其關鍵在于處理好三個問題：一是電池的安裝位置，二是電池固定可靠便于快速更換安裝結構，三是電池與電機之間的電氣連接關系。對于采用一個大箱電池的電動汽車而言，考慮到車內空間和車輛重心、軸荷，其安裝位置大多利用座椅下的空間安裝在車輛下部中間位置。當采用多數個標準電池時，安裝位置不僅可以在前后座椅下面還可以在引擎倉或者行李箱的邊角處分布安裝，設計者的選擇自由度大大提高。若說電池安裝結構，QB/T4428-2012《電動自行車用鋰離子電池產品規格尺寸》所定電池外殼滑槽及配對的安裝滑道是現成可用的，既安裝可靠又方便插拔。至于電池與電機間的電氣連接關系則需要多些文字加以說明。電動汽車以數個小箱標準電池為電源，除去上面所述種種以外還可為解決高電壓觸電風險、簡化整車電池管理系統、簡化電池熱管理等電池相關問題創造機會。通常的電動汽車為在限制過大電流的條件下保證驅動電機的輸出功率，單個大箱電池的工作電壓多在300V以上。將電壓分解給十個小箱標準電池，每個標準電池的電壓就低于40V，處于安全電壓范圍內。如果不將這些電池串聯一起而是分別經逆變器接入驅動電機，高電壓的弊端就可以徹底根除。驅動電機可以相應地將定子繞組分解為十個分繞組，工作時各個分繞組產生的磁通勢相疊加與原繞組相當。各個標準電池分別接入驅動電機還可以帶來一個好處，電池均衡的對象不再是整個電源系統而轉化為各個標準電池，所涉單體電池數量僅為整體電池的十分之一。更有意義的是，十個標準電池分別經逆變器接入具有十個分繞組的驅動電機，其功效相當于用十個小電機共同承擔電動汽車的驅動。從理論上講可以分別控制每個分繞組參與或者不參與驅動，利于電動汽車應對多種復雜工況。尤其是在電動汽車起步或者加速時確保全部分繞組參與驅動抑制大電流沖擊，巡航行駛時控制各個分繞組逐次停歇方便相應的小電池散熱，當某個分繞組或者為其供電的標準電池發生故障時其余分繞組繼續工作就能避免電動汽車突然失速。

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2.技術推進規律。

電動汽車作為新一代的交通工具其技術組成不僅包含了原有的機械技術、驅動技術和控制技術，還使用了最新的電力電子技術和信息技術等高端科技，這些技術的全面發展是推動電動汽車產業化的重要因素，并且為其發展打下基礎。

3.市場拉動規律。

每一個產業的發展都離不開產品的實際使用價值，只有產品的使用價值得到認可才能夠促進產品的再生產，而產品的使用價值是需要通過銷售市場來體現的，任何一個產業都會遵循這個規律。當今世界經濟全球化的浪潮高漲，想要推動電動汽車的產業化發展必須要注重對其市場的培育和開發。

二、與我國國情相結合

我國的國情有著非常明顯的區別于他國的特點，具體表現在:人口數量大、人均資源量小、經濟增長方式以粗放型為主、市場體系尚不完善、相關法規尚不健全等。電動汽車的產業化發展要做到主動與我國的國情相結合，改變以往被動適應的固有方式，讓產業和經濟兩方面和諧發展，以科學的發展理念為指導，依照國情制定合理的產業化途徑。

1.與我國能源現狀相結合。

隨著近些年我國汽車保有量的迅速增長，年均石油進口量不斷上升，汽車燃油消耗量逐年增加，發展電動汽車產業首先要解決能源消費結構的問題，緩解我國的能源危機，保證能源的安全穩定。

2.與我國環境現狀相結合。

新時期越來越多的人已經注意到了人與自然和諧發展對人類的重要性。進行產業化的電動汽車發展過程要注重其與環境的適應能力和相互融洽程度，適應我國的環境特點，發展零排放的低能耗工程。

3.與我國汽車工業的技術水平相結合。

面對目前我國汽車技術依舊沒有實現完全的自主知識產權的國情，電動汽車產業在發展之初，要牢牢把握住各國均處于發展初級階段的情況，積極地加大研究投入，讓產業化帶動我國的電動汽車技術走在世界的前列，增強我國的汽車工業國際競爭力。

4.與我國汽車市場現狀相結合。

近10年，我國汽車產業呈現狂飆式發展，汽車銷量從2001年占全球4.3%，到2010年攀升至23.5%，成為全球第一汽車生產和消費大國。未來10年我國汽車將進入第二個高速增長期，我國將逐漸步入“汽車社會”，迎來汽車消費大眾化的時代。據專家預計，至2015年國內汽車的產能將達到3800萬輛，消費量將達到3000萬輛，我國汽車消費將占全球汽車總消費的25%左右。這為電動汽車產業發展提供了巨大的市場需求。電動汽車產業在開始發展之初，認清我國汽車市場的現狀和經濟規律，充分利用汽車市場的競爭機制，減少國家政策對市場競爭的過度干預，在短期內促進電動汽車產業按照市場規律得到最快發展。

5.與我國汽車法律法規體系相結合。

因此，在實際操作中要從社會的角度出發，在維護汽車產業利益的同時努力把產業的附加影響降到最低。促進我國汽車產業相關法律體系進一步完善。從政策層面看，我國已經將新能源汽車列入戰略性新興產業，國家頒布實施的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》提出，2020年中國將構建起支撐電動汽車大規模產業化的關鍵零部件產業體系，這必將為促進我國整個電動汽車產業健康發展奠定堅實基礎。

三、與國際電動汽車產業接軌

為了發展汽車工業常常需要通過市場來換取技術，中國市場的發展受制于別國的先進技術。因此在電動汽車產業發展之初，應當積極投入電動汽車技術的研發，爭取在世界上取得超前的地位，從以下幾個方面做好相應的工作。

1.以技術研發為基礎。

首先，要將核心技術作為追求的主要目標和研究投入的主要方向。只有掌握了產業的核心技術才能夠真正掌握產業的“命脈”，實現產業鏈的水平分工，給產業的進一步發展提供充足的動力。

2.注重調整汽車產業結構。

將結構調整貫穿于電動汽車產業發展的始終,在產業化發展的全過程中，要注意到產業結構的調整和優化問題，政府部門不要將注意力集中在勞動密集型和資本密集型的產業上，而是多關注高科技的核心產品和技術，通過充分的思考來指導產業的健康發展。

3.積極進行產業轉移。

產業化的發展不僅需要全球的資源，更需要全球的市場。從國內外環境看，國際汽車產業呈現由汽車制造向汽車研發轉移的趨勢。我國作為新興國家的代表，將從電動汽車產業研發轉移中獲取更多機會。我們需要適時地制定出產業發展的規律和策略，不失時機地走“引進來、走出去”的特色發展道路。

四、市場經濟體制下推動電動汽車產業發展的措施

1.必須堅持“兩條腿走路”的方針。

對于未來電動汽車產業的發展，必須采取一定的措施和制度，也要結合中國國情，從實際出發，必須堅持“兩條腿走路，雙管齊下，兩手抓、兩手都要硬”的方針。一方面，要以空前的熱情和努力大力推動電動汽車產業發展;另一方面，高度重視傳統汽車的技術進步和技術升級。

2.加快核心部件的技術研發力度，盡快掌握核心技術。

政府應以更大的力度支持電動汽車的技術開發，毫不放松地緊跟世界前沿技術，鞏固己有的優勢地位，加大科研的力度，走一條“吸收-引進-創新”的道路，形成國內電動汽車核心技術，防止產業發展在技術上受制于人。

3.培育國內消費市場，提高消費者成熟度。

促進電動汽車消費的關鍵是降低產品價格。從汽車市場看，我國已經是世界上汽車產業發展潛力最大的地區之一，目前北京、成都等5個城市的汽車保有量超過200萬輛，巨大的消費潛力是我國電動汽車產業不斷發展的基本保證。推廣電動汽車需培育國內消費市場，電動汽車只有在消費者的廣泛使用中才能不斷得到改進，其社會效益也才能得到體現。

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SABER軟件是一個在數學模擬及硬件設計方面功能卓著的仿真工具。對于復雜的混合信號設計和驗證問題，SABER軟件為設計工程師提供了一種功能強大的混合信號行為仿真器。由于混合信號硬件描述語言——MAST的支持，SABER軟件實現了單一內核混合信號及混合技術的仿真，完全改變了模擬電路仿真的現狀。SABER軟件在混合技術領域具有多個仿真引擎，可以分別處理不同領域的設計單元，且遵循相應的守恒定律，支持電力系統、機電一體化、機械系統、電子系統、光電控制系統、液壓系統等系統單元?，F在，SABER軟件在汽車和飛機制造領域已得到廣泛的應用。尤其是在汽車制造領域，許多歐美公司已將它定為行業標準，并投資SABER軟件的發展以不斷滿足新的設計需要。

SABER軟件具有明顯的優勢：分析從SOC到大型系統之間的設計，包括模擬電路、數字電路及混合電路；通過單一的混合信號仿真內核就可以提供精確有效的仿真結果；通過對穩態、時域、頻域、統計、可靠性及控制等方面的分析來檢驗系統性能。

SABER仿真器能夠讓設計人員對從汽車的最初設計方案（方框圖）到由實際電路和機械實現的完整系統進行仿真。這種能力對于復雜運動控制系統的設計（如ABS系統、安全氣囊系統、發動機控制系統、車身控制系統等）尤為重要。

2汽車電子仿真技術的應用

汽車在投產之前要經過大量的測試試驗，對原設計不斷地進行修正往往會耗費大量的物力和時間。在設計階段，對各種狀況進行模擬仿真、修正、完善設計，能夠提高效率、縮短開發周期。使用SABER軟件進行仿真，主要分為3個階段：建立數學模型、對系統原理進行仿真和對仿真模型進行修改檢驗。

2.1建立數學模型

所謂計算機仿真就是將實際系統的運行規律用數學形式表達出來，它們通常是一組微分方程或差分方程，然后通過計算機采用數值求解法求解這些方程。

在仿真之前，首先對系統原理圖中的所有零部件進行抽象化，建立數學模型，繪制系統的數學模型。為了對電路或系統進行計算機仿真，經常需要開發一個或一組模型。要研究電路的詳細特性，可能要求對物理器件建模，有時還需要對大型電路或系統建模。系統模型可能無需和器件模型一樣詳盡，但作為大系統仿真的一部分，系統模型仍然非常有用。零部件數學模型的質量直接關系到仿真結果的準確性。通過對數學模型各種參數屬性的設置來模擬零部件的功能，同時，經過大量計算和試驗，不斷修正、完善數模。對于同一類零部件可以共用一個（或一類）模型，通過調整數模參數值來實現零部件的更迭。這對于縮短開發周期、節省開發成本，起著至關重要的作用。

在一定外界條件（即輸人或激勵，包括外加控制與外加干擾）的作用下，從系統的一定初始狀態出發，所經歷的由其內部的固有特性（即由系統的結構與參數所決定的特性）決定了整個動態過程。研究系統及其輸人、輸出三者之間的動態關系，即可確定其性能的屬性。圖1是汽車音響系統中揚聲器的物理模型，其中In_pfUIn_m作為輸人信號、由電磁學可知，可以進一步將其簡化為力f（t）輸人。

于是可將其進一步簡化為質量-阻尼-彈簧系統，如圖2所示，圖2中m、c、k分別表示質量、粘性阻尼系數、彈簧剛度。對系統而言，質量受外力f（t）的作用，質量位移為y（t）（實際揚聲器銜鐵的振幅），系統的動力學方程為my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。

其中，y（0）與y''''''''（0）分別為質量的初位移與初速度，這就是在輸人作用于系統之前系統的初始狀態。顯然，此系統在任何瞬間的狀態完全可以由質量的,y（t）與y''''''''（t）這兩個變動著的狀態（即狀態變量）在此瞬間的取值來刻畫。因為y（t）在此瞬間的取值代表了位移的情況，y''''''''（t）在此瞬間的取值代表了y（t）在此瞬間的變化趨勢（速度）的情況。

還有一種更直接的建立數學模型的方法，就是模擬硬件描述語言（AHDL）的含義。MAST就是一種AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的網表。

零部件的模型是建立在大量計算和試驗基礎上的，SABER軟件提供了大量的零部件庫文件，對于類似的零件只需修改其屬性參數值即可。

2.2對系統原理進行仿真

在仿真過程中，將數學模型轉變成為計算機上運行的仿真模型，是由SABER軟件系統來完成的，并同時根據仿真模型編制出仿真程序。通過對系統的仿真，可以隨時得出各個子系統或零部件的瞬時工作狀態及性能參數變化，如電壓、電流、功率、轉矩等各參數的波形。通過對這些波形與實際試驗的結果進行對比分析，找出兩者的差別，從而修正原設計。

如先前所提及的，安全性和舒適性的需求導致了新的、高能耗的負載。這些負載可能隨著汽車產品的進一步電子化，汽車電子控制裝置得到更多的應用，所消耗的電能也將大幅度地增加?，F有的12V動力電源已滿足不了汽車上所有電氣系統的需要，今后將采用集成的42V起動機-發電機供電系統，發電機最大輸出功率將由目前的1.4kW提高到8kw左右，發電效率將會達到80以上。伺時，電壓等級的提升還將同時帶來許多新的問題。12V/42V汽車雙電壓系統原理圖如圖3所示。

在雙電壓系統中，把用電設備分成兩部分：中小功率負載由14V電壓供電，如室內燈、中控鎖、收音機、儀表、車載導航系統等主要為車身電子設備；大功率負載，如電控機械制動裝置、電控機械氣門正時裝置、三元催化轉換加熱器、電控懸架等，主要為發動機、底盤系統電子設備，由42V電壓供電。此雙電壓供電系統有兩個關鍵器件，一個是DC/DC變換器，它能把交流發電機輸出的42V高電壓轉變為14V的電壓。另一個，是裝在發動機和變速器之間的起動-發電機，借助一個半導體整流-逆變功率變換器，它不僅充當交流發電機，發出42V的高電壓，而且在發動機起動時還作為起動機用。由于它是直接起動發動機，起動時間僅為0.5s，所以噪聲很小。

2.2.2起動機／發電機系統

大功率起動機與發電機（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的轉矩特性一致，因此，集成兩種設備于一體在技術上是可行的，在經濟上的效益也顯而易見。如圖4所示的輸出功率與內燃機曲軸轉速的關系曲線，ISA讓內燃機的速度達到600v/min的起動速度，然后切換到發電模式。由于42V系統能夠提供足夠的電能，發動機在極短的時間內起動且在點火前達到更高的轉速，這樣可以降低低轉速下的排放，換句話說，使得汽車重起動變得更加容易。

2.2.3雙電壓系統中42V供電系統

在運行中，雙電壓系統的電壓隨著轉速變化而變化，電壓峰值對電器元件的影響是非常明顯的。圖5所示的是雙電莊系統中42V供電系統的變化曲線，非常清晰地顯示了在轉速急劇變化時電壓的瞬時值，此脈沖電壓峰值在電氣系統設計和選擇電子電器元件時有著非常重要的參考價值。

在仿真過程中，主要分兩種類型進行。為了描述簡單，這里將42V與14V分開進行討論。第一種方法，全部打開所有的電子設備，可以觀察到整個系統及各個電子器件的電壓、電流波形，以及各個電子電器設備互相切換或同時打開時的電壓、電流波形。同時，很方便地觀察到在拋載狀況時的峰值電壓波形，局部拋載或全部拋載對系統的影響。

2.2.414V供電系統

14V電壓系統主要用于各控制單元，對波形要求甚高。若峰值電壓及電流產生嚴重的脈動，使蓄電池兩端電壓產生脈動干擾，控制單元搭鐵（蓄電池負極）電位也將隨之產生脈動干擾。如果這個干擾脈沖幅值過大，就會造成原有信號的丟失，引起控制失靈。觀察峰值電壓的波形，判定是否符合系統要求。14V線路上的電壓波形如圖6所示。

2.3對仿真模型進行修改、檢驗

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用于汽車電子產品的無源保護網絡如圖1所示。與此相同或類似的電路廣泛用于保護與汽車12V總線連接的各種系統。這種網絡防止高壓尖峰、持續過壓、電池反向和電流過度消耗造成損害。圖1的電流保護作用很明顯，如果負載電流超過1A的時間很長，保險絲F1就會熔化。D1與F1結合防止電池反向連接造成損害，大電流流經正向偏置的D1并燒斷保險絲。電解電容器大約在額定電壓的150時有一個有趣的特性：隨著終端電壓的提高，這種電容消耗的電流也越來越大，就C1而言，它在輸入持續升高時起箝位作用(最終燒斷保險絲)。雙電池助推時的電壓為28V左右，這不會燒斷保險絲，因為C125V的額定值足夠高，額外消耗的電流很少。電感器增加了很小的電阻，以限制峰值故障電流以及輸入瞬態的轉換率，從而在存在尖峰時幫助C1實現箝位。

無源網絡的主要缺點是它依靠燒斷保險絲來防止過流、過壓和電池反向造成損害。另一個缺點是，它依靠電解電容實現箝位。這種電容器老化以后，電解質會變干，等效串聯電阻(ESR)提高的特性也就消失了，這會損害箝位效果。有時D1采用大的齊納二極管以幫助這個電容器發揮作用。人們已經設計出了有源電路來克服這些缺點。

有源電路

圖2顯示了一個有源解決方案，該方案用于屏蔽敏感電路，使其免受變化不定的12V汽車系統的影響。采用LT1641來驅動輸入N溝道MOSFET，而上述提供無源解決方案就不具備這種附加保護：首先，LT1641在輸入低于9V時斷開負載，以防在低輸入電壓時系統失靈，并在起動時或充電系統出現故障時，減少系統向非關鍵負載提供寶貴的電流的機會；其次，LT1641在首次加電時逐漸升高輸出電壓，對負載實行軟啟動；第三，通過限流和定時斷路器保護輸出免受過載和短路影響。如果發生電流故障，斷路器就以1至2Hz的速率自動重新嘗試建立連接，可以設定保護電路上行線路保險絲的容限，讓它在LT1641的下行線路出現電流故障時不熔化；最后，圖2所示電路隔離出現在輸入端的過壓狀態，同時提供箝位輸出，以便負載電路在出現過壓時能繼續正常工作。

在12V輸入的通常情況下，LT1641將MOSFET的柵極充電至大約20V以充分提升MOSFET的電壓，并向負載提供電源。27V齊納二極管D1的兩端分別連接柵極與地，但是在9至16V的工作電壓范圍內不起作用。當輸入升高到超過16V時，LT1641繼續給MOSFET的柵極充電，試圖保持MOSFET完全接通。如果輸入升得太高，齊納二極管就會對MOSFET的柵極箝位，并將輸出電壓限制在大約24V。LT1641本身在其輸入端能夠處理高達100V的電壓，而且不受柵極箝位動作的影響。柵極箝位電路比無源解決方案的箝位電路精確得多，而且簡單地通過選擇一個具有合適擊穿電壓的D1，就可以輕松調整柵極箝位電路以滿足負載要求。

圖2所示電路在負載電流高達1A左右時工作得很好，但是就更高的負載電流而言，推薦使用圖3所示電路來防止MOSFET過度消耗功率。如果過壓狀態持續存在，如電氣系統由兩個串聯電池供電的時間超過通常所需時間，或負載突降后電流慢速上升以及MOSFET較小時，那么過度消耗功率是有風險的。輸出由D1和D2取樣，如果輸入超過16.7V，那么就向“SENSE”引腳反饋一個信號，以將輸出穩定在16.7V。這里的調節比圖1所示電路的調節更精確，并且可以通過選擇合適的齊納二極管輕松定制，以滿足負載的需求。

總的功耗由“TIMER”引腳限制，這個引腳記錄MOSFET調節輸出所用的總時長。如果過壓狀態持續超過15ms，那么LT1641就停機并允許MOSFET停止輸出調節。在大約半秒鐘以后，該電路嘗試重新啟動。這種重啟周期一直持續，直到過壓狀態消失并恢復正常工作為止。處理過流故障的方法與圖2描述的方法相同。

電池反向保護

簡單地增加一個串聯二極管，就可以給圖2或圖3所示電路增加電池反向保護功能。

在大多數情況下，采用普通p-n二極管就可以，如果正向壓降很重要，可以選擇肖特基二極管。在隔離二極管中的功耗不可接受的關鍵應用中，圖4所示的簡單電路就可以解決這個問題。

在正常工作情況下，MOSFETQ2的體二極管正向偏置，并傳送功率至LT1641。LT1641接通時，Q2柵極獲得驅動，從而完全接通。如果輸入反向，那么Q3的射極就被拉低至低于地電平，Q3接通，從而將Q2的柵極拉低并保持其接近Q2的源極電平。在這種情況下，Q2保持斷開狀態，并隔離反向輸入，使其不能到達LT1641和負載電路。微安級電流流經1MΩ電阻，到達LT1641的“GATE”引腳。

高壓LDO用作電壓限幅器

最高輸入電壓額定值為25V或更低的降壓穩壓器(如LT1616)一般不考慮用于汽車應用。然而，如果與LT3012B/LT3013B等低壓差(LDO)線性穩壓器結合使用，在輸入電壓上的缺點就可以輕松克服。這種尺寸小、效率高的組合如圖5所示，可以在汽車環境中提供3.3V輸出。

LT3013B擁有4V至80V的寬輸入電壓范圍，并集成了電池反向保護功能，無需特殊電壓限制或箝位電路，因此節省了成本和電路板面積。在以適中的負載電流工作時，LDO穩壓器的效率近似等于VOUT/VIN。如果VOUT比VIN低得多，那么LDO的效率就會下降。例如，將12V輸入降至3.3V輸出時，效率僅為28。

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相比于傳統的車速里程表，電子式車速里程表選用了具有時代特色的科技產品為人們服務：它們主要是由具有一對或幾對觸點的舌簧開關和轉子組成的。在這種車速里程表中，它們的傳感器是安裝在組合儀表內部的，由變速器經過軟軸驅動，在汽車行駛過程中產生了正比于汽車行駛速度的信號。

2.1電壓汽車里程表都是有一定的定額的工作電壓，在使用過程中需要注意電壓的控制。特別是在冬季，有一些使用柴油機的車輛在進行啟動時會遇到不能啟動或是無法啟動的問題，會選用強制啟動的方法：跨接法高電壓強制啟動。如果經常采用這種方法，會造成車速里程表內部電壓不穩定，嚴重的會燒壞原本穩定的電路。多次斷開儀表電源，導致斷絲等現象產生，使得車速里程表不能準確的顯示車輛行駛路程及速度，車主無法準確的掌握車輛情況，最終會因為養護不及時導致車輛使用壽命縮短。對待這樣的問題，需要根據實際情況有選擇性的進行處理。不同車輛的車速里程表的額定工作電壓是不同的。在對車輛的里程表進行電壓測量時，需要依據說明書進行參數調整，防止將電壓調高或調低，影響車輛的造成使用，造成安全隱患。當出現電壓不穩或儀表盤不正常的情況時，需要立即停止車輛操作，運用專業檢測設備或由專業人員進行排查，找出問題的原因，清除安全隱患。2.2接線在進行車速里程表的維修或養護中，會經常對線路進行拆裝檢查，因此，線路的接線問題也就出現了。一般情況下，車輛的車速里程表都有線路標記，在對車輛進行相關維修時，需要將這些標記一一區分開來，不要弄混。經常采用測量V0柱、G柱的電壓來確定車速里程表的好壞情況，但切記不可以使用刮火的方法來檢查是否有電。那樣做是十分不安全的，而且近距離接觸的安全隱患對人們造成的身體危害也是巨大的。在進行接線時需要我們提高警惕，謹慎小心的進行這項工作，不可以馬虎大意。

2.3車速傳感器安裝在變速器輸出軸傳動端的車速傳感器，主要是將輸出轉速產生脈沖信號反饋給車速里程表，由它顯示出當前車輛行駛的車速。在使用車速傳感器時，對下面的幾個方面需要特別注意。傳感器與變速器之間的連接需要有保證。只有兩者之間的連接確定牢固，才可以在車輛行駛中進行準確的數據傳輸與反饋。確保車速傳感器的軸插入到變速器的輸出端齒輪的內孔中，保證傳輸轉矩的準確性。在進行這項工作時，需要注意相關零部件的型號、類型。這些物件并不是通用的，在挑選時需要根據車輛自身的需求選取最佳型號的物件。如果使用不適當或者錯誤的部件，會造成車速傳感器不能正確傳輸轉矩，進而導致車速表不能正常工作，對車輛的使用期限造成一定的影響，造成使用者的人身安全隱患。因為車速傳感器在與變速器連接時的條件是十分嚴格的，在一些車輛中會經常出現在這兩者之間的連接物件脫落、生銹等情況，造成車速里程表的指針不正常指數或上下跳動，對車輛的使用造成一定的影響。因此，在對它們兩者進行連接處理時，需要在專業人員的指導下進行安裝，保證連接處的牢固程度，確?？梢匝娱L使用壽命。

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（2）加強實驗室的建設，增加實驗經費，保證實驗室的實驗設備滿足開放實驗的要求。要有有效的實驗室管理方法，可通過計算機或校園網使實驗管理的工作簡化。應適當提高擔任實驗教學的教師待遇。

（3）學生要有學習的自覺性，才能保質保量按時完成實驗，才能取得一定的效果。

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(二)著重培養學生的操作能力

使學生對于理論知識與操作技能的掌握達到該專業人才培養目標要求。汽車電工與電子技術課程仿真技術并不是理論上的技術，通過運用該技術，能夠在很多方面完成對人才的較強培養，并且在理論學習、技能操作、個人方法建立等方面，均實現了較大的進步。本文認為，通過利用汽車電工與電子技術課程仿真技術，完全能夠較好的培養學生自身的操作能力。首先，通過在教學中運用汽車電工與電子技術課程仿真技術，能夠更好的完成基礎課程的教學，提高學生的基礎能力，促使學生向著多元化方向發展，培養更多的“一專多能”人才。其次，在運用汽車電工與電子技術課程仿真技術的過程中，可實現拓展課程的全新優化。可以通過汽車電工與電子技術課程仿真技術的幫助，學生可以對課題提出更多的猜想和假設，自己去證明和解答，與教師共同討論，這對人才培養來講，才是最需要的。

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在大多數汽車控制系統設計中，EMC變得越來越重要。如果設計的系統不干擾其它系統，也不受其它系統發射影響，并且不會干擾系統自身，那么所設計的系統就是電磁兼容的。

在美國出售的任何電子設備和系統都必須符合聯邦通訊委員會(FCC)制定的EMC標準，而美國主要的汽車制造商也都有自己的一套測試規范來制約其供應商。其它的汽車公司通常也都有各自的要求，如：

SAEJ1113(汽車器件電磁敏感性測試程序)給出了汽車器件推薦的測試級別以及測試程序。

SAEJ1338則提供關于整個汽車電磁敏感性如何測試的相關信息。

SAEJ1752/3和IEC61967的第二和第四部分是專用于IC發射測試的兩個標準。

歐洲也有自己的標準，歐盟EMC指導規范89/336/EEC于1996年開始生效，從此歐洲汽車工業引入了一個新的EMC指導標準(95/54/EEC)。

檢查汽車對于電磁輻射的敏感性，應該確保整個汽車在20到1000MHz的90％帶寬范圍內參考電平限制在24V/米的均方根值以內，在整個帶寬范圍以內的均方根值在20V/米以內。在測試過程中要試驗駕駛員對方向盤、制動以及引擎速度的直接控制，而且不允許產生可能導致路面上任何其他人混淆的異常，或者駕駛員對汽車直接控制的異常。

由于芯片幾何尺寸不斷減小，以及時鐘速度的不斷增加都會導致器件發射超過500MHz的時鐘諧波，因此EMC設計非常重要。如摩托羅拉公司最新基于e500架構的微控制器MPC5500系列，該芯片采用0.1微米工藝技術，時鐘頻率為200MHz。

此外，產品成本的要求迫使生產商設計電路板時不使用地層并盡可能減少器件數量，汽車設計工程師將面對非常嚴格的設計約束挑戰。設計的電子系統必須高度可靠，即使一百萬輛汽車中有一輛存在一個簡單的故障都是不允許的。沒有考慮EMC設計而召回所有汽車的事實證明這種做法不僅損失巨大，而且影響汽車廠商的聲譽。

在電磁兼容設計中，“受害方”的概念通常指那些由于設計缺乏EMC考慮而受到影響的部件。受害部件可能在基于MCU的PCB或者模塊的內部，也可能是外部系統。通常的受害部件是汽車免持鑰匙入車(Keyless-Entry)模塊中的寬帶接收器或者是車庫門開啟裝置接收器，由于接收到MCU發出的足夠強的噪聲，這些模塊中的接收器會誤認為接收到了一個遙控信號。

汽車收音機通常也是受害部件：MCU可能產生大量的FM波段諧波，嚴重降低聲音質量。分布在汽車中的其它模塊也可能受到類似的影響，基于MCU的模塊產生的發射噪聲經由線纜傳播出去，如果MCU產生足夠強的噪聲對文本和語音進行干擾，那么無繩電話和尋呼機也容易受到干擾。

EMC設計

很多EMC設計技術都可以應用到電路板和SoC設計中。最具共性的部分就是傳輸線效應，以及布線和電源分布網絡上的寄生電阻、電容和電感效應。當然，SoC設計中存在許多與芯片自身相關的技術，涉及基底材料、器件幾何尺寸和封裝等。

首先了解傳輸線效應。如果發送器和接收器之間存在阻抗不匹配，信號將產生反射并且導致電壓振鈴現象，因而降低噪聲容限，增加信號串擾并通過容性耦合對外產生信號發射干擾。IC上的傳輸線尺寸通常非常小，因此不會發射噪聲或者受到輻射噪聲的影響，而電路板上的傳輸線尺寸通常比較大，容易產生這種問題，最常用的解決辦法是使用串聯終結器。

在SoC設計中，噪聲主要通過寄生電阻和電容來傳導，而不是以電磁場的方式輻射。CMOS芯片通過一種外延工藝實現極低電阻基底的方法來增強抗閉鎖的能力，而基底的底側為基底噪聲提供了一種有效的傳導路徑，使得很難將噪聲源同敏感節點在電氣上分隔開來。

許多并行的p＋基底觸點(contact)為阻性耦合噪聲提供了一個低阻抗路徑。在n阱和p溝道晶體管p基底的側壁以及底部之間會形成寄生電容，因而產生容性耦合噪聲，并且在n溝道晶體管的基底和源區之間形成pn結(見圖1)。

單個pn結電容非常小，在一個VLSI的SoC設計中并行的電容總和通常是幾個納法，在連接到電源網絡之前將源區和基底直接連接可以短路掉這個電容。這種技術還消除了進入基底的瞬時負電流而導致的體效應(bodyeffect)。體效應會增加耗盡區，并導致晶體管的Vt變高。同樣的技術也可以應用于n阱p溝道晶體管，以減小容性耦合噪聲。

然而，包含層疊晶體管的數字電路或者模擬電路通常都需要隔離源區。在這種情況下，增加Vss到基底或者Vdd到基底的電容能夠降低噪聲瞬態值。對模擬電路設計來說，體效應通過改變偏置電流和信號帶寬降低了電路性能，因此需要使用其它解決辦法，如阱隔離。對數字電路，采用單一的阱最理想，可以降低芯片面積。通過認真的設計可以對體效應進行補償。

基底噪聲的另一個來源是碰撞離化(impact-ionization)電流，該噪聲跟工藝技術有關，當NMOS晶體管達到夾斷(pinch-off)電壓時就會出現這種情況。碰撞離化會在基底產生空穴電流(正的瞬間電流)。

通常，基底噪聲的頻率范圍可能高達1GHz，因此必須考慮趨膚效應。趨膚效應是指導體上隨著深度的增加感應系數增大，在導體的中心位置達到最大值。趨膚效應會導致片上信號的衰減以及信號在芯片p＋基底層的失真。為最大程度減小趨膚效應，要求基底厚度小于150微米，該尺寸遠遠小于某些基底允許的最小機械厚度，然而更薄的基底更易碎。

噪聲源

微控制器內部存在四種主要的噪聲源：內部總線和節點同步開關產生的電源和地線上的電流；輸出管腳信號的變換；振蕩器工作產生的噪聲；開關電容負載產生的片上信號假象。

許多設計方法可以降低同步開關噪聲(SSN)。穿透電流是SSN的一個主要來源，所有的時鐘驅動器、總線驅動器以及輸出管腳驅動器都可能受到這種效應的影響。這種效應發生在互補類型的反相器中，輸出狀態發生變化時p溝道晶體管和n溝道晶體管瞬間同時導通。確保在互補晶體管導通之前關斷另一個晶體管就可以實現穿透電流最小，在大電流驅動器的設計中，這可能要求一個前置驅動器來控制該節點信號的轉換率。

切斷不需要使用模塊的時鐘也可以降低SSN。很明顯，該技術同具體應用十分相關，應用該技術可以提高EMC性能。在類似摩托羅拉的MPC555和565這樣高度集成的微控制器芯片中，所有芯片的模塊都具有這樣的功能。

SSN也會產生輻射干擾，瞬間的電源和地電流會通過器件管腳流向外部的去耦電容。如果該電路(包括邦定線、封裝引線以及PCB線)形成的環路足夠大，就會產生信號發射。而環路中的寄生電感會產生電壓降，將進一步產生共模輻射干擾。

共模輻射電場E的強度由下面等式計算：

E=1.26x10-6Iwfl/d

E=1.26x10-6Iwfl/d

這里E的單位是伏特/米，Iw的單位是安培，f是單位為赫茲，l是路徑長度，d是到該路徑的距離，l和d的單位都是米。復雜設計中頻率由特定的應用需求來確定，不可能降低，因此SoC設計工程師必須認真考慮如何通過降低Iw或l來降低電場強度。

處理好時鐘域也能降低SSN。許多優秀的SoC設計都是同步電路，這樣容易在時鐘上下沿處產生很大的峰值電流。將時鐘驅動器分布在整個芯片中，而不是采用一個大的驅動器，這樣可以使瞬態電流分布開。另外一種可能的辦法是確保時鐘不互相重疊。當然必須小心避免由于時序不匹配而產生競爭。更重要的是，時鐘信號應該在遠離敏感的I/O邏輯信號，特別是模擬電路。

當前的復雜嵌入式MCU有許多輸出信號，大多數輸出信號都必須能夠快速地響應電容負載。這些信號包括時鐘、數據、地址和高頻串行通信信號。對內部節點來說，穿透電流和容性負載都會產生噪聲。應用同樣的技術處理內部節點可以解決輸出管腳驅動器電路噪聲問題。另外，管腳上信號的快速變換會產生反射引起的輸出信號線上的信號振鈴和串擾。

將這種類型的噪聲源減到最小有許多解決方案。輸出驅動器可以設計成驅動強度可以控制，并且可以增加信號轉換速率控制電路來限制di/dt。由于大多數器件測試設備同最終應用相比，測試節點電容更高，所以通常更愿意指定一個固定值來實現驅動強度的控制。例如，假定MPC5XX系列的MCU微控制器芯片的CLKOUT滿驅動強度是一個90pF的負載，并且是專為測試目的而設定。除了因為時序而考慮滿驅動強度外，最好使用降低的驅動強度。

上面介紹的技術對于降低噪聲有積極的作用，由于瞬態電流包絡延長，平均的電流實際上會增加。在芯片上實現一個LVDS物理層也可以減小由于輸出管腳上大的瞬態電流產生的噪聲，這種方式依靠差模電流源來驅動低阻抗的外部負載(圖2)。電壓的擺幅限制在±300mV范圍內。

支持這種技術所需增加的管腳可以通過減少電源管腳來彌補，由于這種實現方式有效地降低了片上瞬態電流，因而輸出驅動器通過電源基本上維持一個恒定的直流電流，而傳統驅動器中的瞬態電流則會在電容性負載上產生大的電壓擺幅。

在振蕩器設計中有兩個方面會影響到EMC：輸入和輸出信號波形的形狀會產生影響；通過頻率抖動來實現頻譜展寬并降低其窄帶功率的能力。

振蕩器從本質上屬于模擬電路，因而對工藝、溫度、電壓和負載效應比SoC中的數字電路更敏感。使用自動增益控制(AGC)電路形式的反饋來限制振蕩器信號幅度可以消除大部分這些效應。AGC的另外一種替代實現就是雙模式振蕩器，可以在高電流模式和低電流模式之間切換。初始狀態下，電源接通時使用高電流模式確保較短的啟動時間，然后切換到低電流模式確保最小噪聲。

在集成了作為振蕩器電路一部分的鎖相環的SoC設計中，可以利用頻率抖動在很小的范圍內改變時鐘頻率，這樣隨著頻率在一個范圍上展開，可以減少基本能量。整個系統設計必須仔細考慮確保這種改變的比率以及頻率范圍不會影響最終應用中關鍵器件的時序。而在類似CAN、異步SCI和定時的I/O功能等廣泛應用于汽車的串行通信中不能采取該方式。芯片上的開關噪聲表明其自身就是期望信號輸出的一個阻尼振蕩，這是電感與芯片上負載電容串聯組合而產生的結果。對一個典型的片上總線來說，負載是一個連接到許多三態緩沖器的長的PCB布線，該負載的主體是電容，包括柵極，pn結以及互聯電容。

消除電感或者降低di/dt可以減小或者消除噪聲。只有當噪聲幅度大到會引起連接節錯誤開關時，才需要認真考慮設計中的噪聲問題。

降低對于外部噪聲源的敏感性包括對外部器件以及內部設計的考慮。外部的瞬態電流會引起管腳上的兩種情況：電壓變化會導致容性耦合的電流進入器件；超出電源范圍的電壓最終會通過電阻路徑將電流傳導到器件中。

汽車電子設計中，通常用外部RC濾波器來限制瞬態電壓擺幅和注入電流。必須小心，確保外部器件值考慮到漏電流效應，尤其是模擬輸入時。值得注意的是，MCU和IC的I/O管腳通常多達200個，這種解決方案所需的額外成本和電路板空間使工程師在系統設計中不愿意采用。最好的解決辦法是實現在芯片上的高度集成。

硬件和軟件技術可以協同實現EMC性能要求。例如，許多MCU都具有在外部總線上輸出內部訪問的能力，通常情況下這些都是不可見的。這種方式對于調試非常有用，但是在一些設計不當的系統中可能會產生外部的總線競爭，從而使相關噪聲增加。

在過去的工作中我曾遇到芯片上A/D變換器讀取值不正確的類似問題，該問題看上去似乎噪聲在某種程度上干擾了測量或者是變換。通過了解系統的硬件結構圖，從表面上了解A/D變換器的輸入部分似乎一切都很正常，但是我注意到外部的EPROM以某種方式實現解碼，而這種解碼方式在某些非常特殊的情況下可能會引起總線競爭，這種競爭不會影響程序的任何運行，但是會產生足夠的噪聲，因此會出現A/D變換偶然的錯誤。通過改變解碼邏輯就迅速解決了這個問題。

參考文獻：

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2.H.W.Ott,NoiseReductionTechniquesinElectronicSystems,secondedition,JohnWiley&Sons,NewYork,1988.

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（二）行駛安全性的電子系統

近幾年來，交通事故數量呈現明顯上升趨勢，因此人們不斷提高對汽車安全性能的要求。汽車開發商開始研發出可靠的、安全的汽車電子安全裝置，并且將這些汽車電子安全裝置應用到汽車上。本文涉及到的汽車電子安全裝置，主要有以下幾種：第一種，防抱死制動系統。防抱死制動系統可以對制動液壓力的收放進行有效控制，從而達到控制車輪的目的。通過安裝防抱死制動系統不僅可以改善汽車的制動性，而且可以提高汽車緊急制動安全性。第二種，智能化安全氣囊系統。該系統是由通型安全氣囊、與之相配套的計算機系統組成的。該系統紅外線傳感器根據熱量來判斷座椅上是人還是物體；該系統超聲波傳感器，可以準確判斷出乘員的具置。第三種，汽車自動避撞系統。此系統充分利用現代信息技術、傳感技術，提高了駕駛員的感知能力，在發生緊急情況的時候，可以自動采取措施來控制汽車，讓汽車主動避開危險，確保車輛的正常行駛。第四種，汽車輪胎壓力檢測系統。在汽車的每一個輪胎上要安裝傳感器，對行車狀態下輪胎的各種參數進行實時監視。第五種，前照燈電子互控系統。這一系統能夠促使相向行駛的車輛在相距150米以內的時候，其中一方關閉遠光燈打開近光燈，另一方也會主動關閉遠光燈打開近光燈，這就增強了夜間駕駛的安全系數。

（三）乘車舒適休閑的電子系統

當前，人們不僅追求汽車操作的可靠以及安全行，而且還追求汽車乘坐的舒適性，這就推動了汽車電子技術的快速發展。第一，智能化汽車空調。汽車空調裝置借助電控單元ECU，控制轉換風扇、加熱繼電器等，并且根據客戶的不同需求，調節車內的溫度。第二，電控自動座椅。電控自動座椅是將人體工程學與電子控制技術充分結合起來，提高座椅的舒適度。第三，電控主動懸架系統。在這一系統中，結合了電控技術與隨動液壓技術，按照車輛運行的實際情況以及路面狀況來對阻尼特性參數進行控制以及調整，確保車輛的平穩行駛。第四，車載多媒體以及遠程通信系統。在此系統中包括了游戲設備、DVD、車載GPS等設備。

二、汽車電子技術的發展趨勢

電子技術與汽車工業充分結合起來，促使汽車電子技術向著智能化、規范化、總線化以及模塊化方向發展。其一，智能化發展方向。目前在汽車電子各系統中，微處理器開始得到了廣泛的應用，有效提高了控制技術智能水平，并且增強了裝置的使用性能。其二，規范化發展方向。雖然多種多樣的汽車電子技術逐漸涌現出來，但是這些技術在汽車上實施還需要一段時間才能夠被確認下來。其三，總線化發展方向。各電子控制單元在通信的時候借助了總線，將當前的信息傳輸出去，總線化推動了汽車電子系統的革新。其四，模塊化發展方向。電子技術與高新技術充分結合，更新汽車零部件產品，同時還簡化了配套以及整車制造工藝，從而促使產品的品質得到提高。

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1.2實施電機故障診斷的意義

電機的驅動易受逆變器故障的影響，在交流電機驅動系統中，逆變器短路故障將會使電機產生有規律波動的或是恒定的饋電扭矩，使車輛突然減速。研究表明：逆變器出現故障時，永磁感應電機將產生較大的饋電扭矩，而且永磁電機也有存在潛在的高消磁電流的問題。而感應電機在逆變器出現故障時所產生有規律的饋電扭矩將由于有持續的負載而迅速衰減，這說明了感應電機具有較高的容錯能力，適應混合動力系統的要求。開關電機磁阻是最具有故障容錯能力的電機，而且當其有一個逆變器支路出現故障時電機仍能產生凈扭矩，另外，開關磁阻電機成本低，結構緊湊，但是開關磁阻電機有較大的噪聲和扭矩脈沖，而且需要位置檢測器，而這些缺點使得開關磁阻電機在現階段不適合應用于混合動力客車上。在混合動力客車動力系統中，電機是作為輔助動力的，而且電機屬于高速旋轉設備，如果電機出現故障，電機產生的瞬態扭矩將使車輛的穩定性和動力性將受到影響，而且，電機由高壓電池組驅動，如果電機出現故障而不能及時容錯，電機產生的瞬態電流將使電池受到損害，因此在混合動力系統中對電機進行故障診斷是非常必要的。

2.電機的故障診斷方法及典型故障診斷分析

2.1電機故障的診斷方法

（1）傳統的電機故障診斷方法

在傳統的基于數學模型的診斷方法中，經典的基于狀態估計或過程參數估計的方法被應用于電機故障檢測。圖1為用此類方法進行故障診斷的原理框圖。這種方法的優點是能深入電機系統本質的動態性質，可實現實時診斷，而缺點是需建立精確的電機數學模型，選擇適當決策方法，因此，當電機系統模型不確定或非線性時，此類方法就難以實現了。

（3）基于模糊邏輯的電機故障診斷方法

圖3為基于模糊邏輯的電機故障診斷方法框圖，故障診斷部分是一個典型的模糊邏輯系統，主要包括模糊化單元、參考電機、底層模糊規則和解模糊單元。其中，模糊推理和底層模糊規則是模糊邏輯系統的核心，它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力，該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊涵關系及推理規則來進行的。模糊規則的制定有兩種基本方法：第一，啟發式途徑來源于實際電機操作者的語言化的經驗。第二，是采用自組織策略從正常和故障電機測量獲得的信號進行模糊故障診斷的制定，將此方法通過計算機仿真實現，對電機故障有較好的識別能力。

（4）基于遺傳算法的電機故障診斷方法

遺傳算法是基于自然選擇和基因遺傳學原理的搜索算法，它的推算過程就是不斷接近最優解的方法，因此它的特點在于并行計算與全局最優。而且，與一般的優化方法相比，遺傳算法只需較少的信息就可實現最優化控制。由于一個模糊邏輯控制器所要確定的參變量很多，專家的經驗只能起到指導作用，很難根據指導準確地定出各項參數，而反復試湊的過程就是一個尋優的過程，遺傳算法可以應用于該尋優過程，較有效地確定出模糊邏輯控制器的結構和數量。

遺傳算法應用于感應電機基于神經網絡的故障診斷方法的框圖如圖4所示。設計神經網絡的關鍵在于如何確定神經網絡的結構及連接權系數，這就是一個優化問題，其優化的目標是使得所設計的神經網絡具有盡可能好的函數估計及分類功能。具體地分，可以將遺傳算法應用于神經網絡的設計和訓練兩個方面，分別構成設計遺傳算法和訓練遺傳算法。許多神經網絡的設計細節，如隱層節點數、神經元轉移函數等，都可由設計遺傳算法進行優化，而神經網絡的連接權重可由訓練遺傳算法優化。這兩種遺傳算法的應用可使神經網絡的結構和參數得以優化，特別是用DSP來提高遺傳算法的速度，可使故障響應時間小于300μs，不僅單故障信號診斷準確率可達98%，還可用于雙故障信號的診斷，其準確率為66%。

近年來，電機故障診斷的智能方法在傳統方法的基礎上得到了飛速發展，新型的現代故障診斷技術不斷涌現：神經網絡、模糊邏輯、模糊神經網絡、遺傳算法等都在電機故障診斷領域得到成功應用。隨著現代工業的發展，自動化系統的規模越來越大，使其產生故障的可能性和復雜性劇增，僅靠一種理論或一種方法，無論是智能的還是經典的，都很難實現復雜條件下電機故障完全、準確、及時地診斷，而多種方法綜合運用,既可是經典方法與智能方法的結合，也可是兩種或多種智能方法的結合，兼顧了實時性和精確度,因此多種方法的有機融合、綜合運用這一趨勢將成為必然，也將成為電機故障在線診斷技術發展的主流方向。

參考文獻：