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中圖分類(lèi)號(hào):TH715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1004373X(2008)1713702
Application of Automatic Detection Technology in Auto Safety System
ZI Guichang 1,LIU Yinxia1,GE Hua2
(1.Vocational & Polytechnical College,Liaoning Engineering Technical University,Fuxin,123000,China;2.Fuxin Kehui Electronic Co.Ltd.,Fuxin,123000,China)
Abstract:Along with continuous increase of traffic accident and the improvement of users′ safe consciousness,in order to decrease injury to drivers and passengers due to a tremendous force,in modern automobile,the Anti-lock Brake System(ABS)and the Supplemental Restraint System (SRS) is more and more popular. This article introduces the examination object and the examination principle of the automobile sensor. And introduces the concrete application of sensor in the ABS and the SRS in a detail.
Keywords:sensor;anti-lock brake;auto safety;automatic detection;ABS;SRS
自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究和人們的日常生活中,并起到越來(lái)越重要的作用,成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的一項(xiàng)必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。本文闡述了汽車(chē)用傳感器的檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)原理,并詳細(xì)介紹了汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)中相關(guān)傳感器的具體應(yīng)用。
1 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)安全系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.1 汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)
隨著新交法實(shí)施,交通安全越來(lái)越受到各方的重視,同時(shí)國(guó)家也開(kāi)始頒布一系列強(qiáng)制實(shí)行的法規(guī)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車(chē)安全性能進(jìn)行嚴(yán)格的限制。汽車(chē)安全裝備最基本的主動(dòng)安全裝置――ABS防止車(chē)輪抱死機(jī)械裝置,已經(jīng)開(kāi)始強(qiáng)制安裝在規(guī)定的汽車(chē)上。世界上第一臺(tái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS(the Anti-lock Brake System)于1950 年問(wèn)世,首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機(jī)上。從1968 年才開(kāi)始研究在汽車(chē)上應(yīng)用,這是自20世紀(jì)80年代后期以來(lái)汽車(chē)技術(shù)的最大成就之一。
ABS是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車(chē)安全控制系統(tǒng),既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能,又能防止車(chē)輪鎖死,使汽車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向,保證汽車(chē)的制動(dòng)方向穩(wěn)定性,防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏,是目前汽車(chē)領(lǐng)域最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。
ABS由傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和電子控制器三大部分組成。電子控制器又叫電控單元(Electronic Control Unit,ECU)。測(cè)試車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器以及調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)的控制儀是實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)必不可少的元件,這是車(chē)用ABS系統(tǒng)研制的重要理論依據(jù)。汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。
傳感器主要是安裝在車(chē)輪上的轉(zhuǎn)速傳感器,其作用是對(duì)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),獲取車(chē)輪轉(zhuǎn)速(速度)信號(hào),發(fā)出車(chē)輪將被抱死的信號(hào);ECU的主要作用是接受車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào),計(jì)算出輪速、參考車(chē)速、車(chē)輪減速度、滑移率等,并進(jìn)行判斷、輸出控制指令送給執(zhí)行器;制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是執(zhí)行器,在接受了電控單元ECU的指令后,驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作,調(diào)節(jié)制動(dòng)器的壓力,使之增大、保持或減小,實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的控制功能,使各車(chē)輪的制動(dòng)力滿(mǎn)足少量滑動(dòng)但接近抱死的制動(dòng)狀態(tài),以使車(chē)輛在緊急剎車(chē)時(shí)不致失去方向性和穩(wěn)定性。通過(guò)控制指令調(diào)節(jié)器降低該車(chē)輪制動(dòng)缸的油壓,減小制動(dòng)力矩,經(jīng)一定時(shí)間后,再恢復(fù)原有的油壓,不斷的這樣循環(huán)(可達(dá)5~10次/s),始終使車(chē)輪處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)而又有最大的制動(dòng)力矩。
1.2 安全氣囊系統(tǒng)
安全氣囊由美國(guó)人約翰?赫特里特(John?Hotrich)發(fā)明。1952年,在遭遇一次事故后,他萌發(fā)了設(shè)計(jì)撞車(chē)安全裝置的想法。安全氣囊主要由碰撞傳感器、安全氣囊控制組件(SRS ECU)、安全氣囊組件、安全氣囊系統(tǒng)指示燈等主要部件組成。
碰撞傳感器 安全氣囊的關(guān)鍵部分是碰撞傳感器,傳感器的作用是檢測(cè)出車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)的沖擊或減速度值,再把信號(hào)傳遞給電子控制系統(tǒng),判斷是否需要打開(kāi)安全氣囊。
ECU 其作用是接收碰撞傳感器及其他各傳感器輸入的信號(hào),判斷是否點(diǎn)火引爆氣囊,并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自診斷。
安全氣囊組件 主要由氣囊、螺旋彈簧、氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器等組成。氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作,點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣, 使氣囊迅速膨脹。
SRS指示燈 用于指示安全氣囊的工作狀態(tài),當(dāng)發(fā)生異常時(shí),指示燈自動(dòng)發(fā)亮、報(bào)警。
安全氣囊的基本原理是當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí),控制器根據(jù)碰撞沖擊速度(減速度)信號(hào),識(shí)別和判斷碰撞的強(qiáng)度,當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定條件時(shí),引爆氣囊的傳感器迅速觸動(dòng)點(diǎn)火器引爆氮?dú)夤虘B(tài)粒子,形成迅速膨脹的氣袋,以緩沖駕駛員所遭受的沖擊力度。
汽車(chē)安全氣囊有機(jī)械式和電子式兩大類(lèi)型。全機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)的氣囊、充氣泵、傳感器等部件集中裝在轉(zhuǎn)向盤(pán)內(nèi),安全氣囊的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
在電子式安全氣囊系統(tǒng)中,當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí),根據(jù)傳感器感應(yīng)碰撞的程度,并將感應(yīng)信號(hào)送至電控單元ECU,由ECU對(duì)碰撞信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。若是輕度碰撞,氣囊不動(dòng)作;若屬于中度至嚴(yán)重程度的碰撞時(shí),ECU則會(huì)發(fā)出點(diǎn)火器點(diǎn)火的信號(hào),使氣囊在極短時(shí)間內(nèi)充氣,以保護(hù)駕乘人員。電子式安全氣囊系統(tǒng)具體工作過(guò)程如圖3所示。
在電子式安全氣囊系統(tǒng)中,采用雙動(dòng)作雙氣囊和雙安全帶預(yù)緊器的控制程序框圖如圖4所示。
圖4 電子式安全氣囊系統(tǒng)程序框圖其工作過(guò)程的步驟是:首先汽車(chē)點(diǎn)火起動(dòng),氣囊開(kāi)始工作,CPU等電子電路復(fù)位,做好工作準(zhǔn)備,然后自檢。在碰撞發(fā)生后,經(jīng)CPU判斷碰撞速度的大小,并發(fā)出不同的控制指令。當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí),控制器根據(jù)傳感器發(fā)出的加速度信號(hào),識(shí)別和判斷碰撞的強(qiáng)度,當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)條件的要求時(shí),引爆氣囊的傳感器迅速觸動(dòng)點(diǎn)火器引爆氮?dú)夤虘B(tài)粒子,形成迅速膨脹的氣袋,以緩沖前排乘客所遭受的沖擊力度,主要保護(hù)其頭部不受傷害。當(dāng)然不必緊張,傳感器會(huì)自動(dòng)計(jì)算所受到碰撞的強(qiáng)烈程度,不會(huì)因駕駛員操作不當(dāng)或汽車(chē)遇到小的障礙及較輕的碰撞而導(dǎo)致氣囊錯(cuò)誤起爆。
2 結(jié) 語(yǔ)
隨著轎車(chē)的迅速發(fā)展,汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用,有更多的廠家研制和生產(chǎn)汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng),其技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)。需要指出的是,ABS只是制動(dòng)的輔助系統(tǒng),可以在制動(dòng)時(shí)幫助駕駛者控制車(chē)輛狀態(tài),防止車(chē)輛在制動(dòng)中失去轉(zhuǎn)向能力,其中主要操控仍是駕駛者,所以超速駕駛?cè)詴?huì)引發(fā)事故,而且需要強(qiáng)調(diào)的是,系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護(hù)作用的一個(gè)重要條件。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]孟立凡.傳感器原理及應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2005.
[2]劉偉.傳感器原理及實(shí)用技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2006.
[3]何希才.傳感器及其應(yīng)用電路.北京:電子工業(yè)出版社,2001.
中圖分類(lèi)號(hào): U461.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B
0引言
側(cè)面碰撞傳感器的主要作用是檢測(cè)車(chē)身上碰撞傳感器所在位置的加速度信號(hào),并將信號(hào)發(fā)送至安全氣囊ECU控制單元,由ECU識(shí)別加速度信號(hào),并判斷是否需要點(diǎn)火.
汽車(chē)在行駛過(guò)程中,會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸和道路等內(nèi)部和外界的激勵(lì),這些激勵(lì)的范圍幾乎覆蓋從低頻到中高頻幾乎所有頻率.受內(nèi)部和外界激勵(lì)的作用,側(cè)碰撞傳感器安裝點(diǎn)有共振的可能.當(dāng)發(fā)生共振時(shí),安裝點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)較大的振幅,此時(shí)側(cè)碰傳感器采集到的異常加速度信號(hào)會(huì)傳遞給安全氣囊ECU,當(dāng)安全氣囊ECU誤認(rèn)為達(dá)到碰撞減速度閾值時(shí),會(huì)導(dǎo)致安全氣囊的誤爆,給顧客人身安全和公司財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不必要的損失.因此,必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)傳感器安裝位置的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行預(yù)測(cè),保證其頻率響應(yīng)特性曲線滿(mǎn)足廠家對(duì)產(chǎn)品安裝位置的要求.[1]利用MSC Nastran頻率響應(yīng)分析功能對(duì)某車(chē)型碰撞傳感器安裝點(diǎn)進(jìn)行仿真分析,以驗(yàn)證其性能能否滿(mǎn)足目標(biāo)要求.
1分析理論
在MSC Nastran頻率響應(yīng)分析中,有兩種不同的數(shù)值方法供選擇:直接法(SOL108)和模態(tài)法(SL111)[2],本文采用模態(tài)法對(duì)側(cè)碰傳感器安裝點(diǎn)進(jìn)行頻率響應(yīng)分析.
模態(tài)頻率響應(yīng)分析是主模態(tài)分析的擴(kuò)展.作為推導(dǎo)的第一步,假定x=ξ(ω)eiωt (1)將變量從物理坐標(biāo)u(ω)轉(zhuǎn)換到模態(tài)坐標(biāo)ξ(ω).因?yàn)楹苌儆玫剿械哪B(tài),所以上式通常是近似代換.
7結(jié)論
通過(guò)CAE分析與實(shí)測(cè)試驗(yàn)的相關(guān)性對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),利用MSC Nastran強(qiáng)大的頻率響應(yīng)分析功能,在設(shè)計(jì)初期對(duì)汽車(chē)電子產(chǎn)品固定點(diǎn)進(jìn)行頻率響應(yīng)分析是可行的,并且可以盡早的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性,為性能設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持.
近年來(lái),國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動(dòng)了汽車(chē)的需求量急速擴(kuò)張,加速了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2011年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到1850萬(wàn)輛,相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的產(chǎn)值近4萬(wàn)億元,汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)之一。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為汽車(chē)零部件提供了發(fā)展基礎(chǔ);作為汽車(chē)重要零部件的汽車(chē)安全氣囊在國(guó)家政策的引導(dǎo)下,越來(lái)越普及,已成為乘用車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配件[1-4];隨著生活水平的提高,促使人們?cè)絹?lái)越關(guān)心安全,為汽車(chē)安全氣囊氣體發(fā)生器提供了越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)空間。
安全氣囊通常由傳感器、控制器、氣體發(fā)生器、氣囊等部分組成[5]。其中以氣體發(fā)生器尤為重要,它是安全氣囊氣囊系統(tǒng)的核心部件,在汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí),它能在50ms內(nèi)迅速使氣囊充氣膨脹,保證乘員生命安全[6-8]。氣體發(fā)生器由氣體發(fā)生劑和金屬零部件組成。氣體發(fā)生劑是指燃燒后產(chǎn)生氣體的各種物質(zhì),屬于固體推進(jìn)劑的一個(gè)種類(lèi)[9],把氣體發(fā)生劑裝入氣體發(fā)生器中,在車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)引發(fā),產(chǎn)生大量的氣體,充滿(mǎn)氣囊的囊體。汽車(chē)安全氣囊氣體發(fā)生劑前期主要是疊氮化鈉類(lèi)型的氣體發(fā)生劑配方,具有燃燒穩(wěn)定、燃溫低、易點(diǎn)火、內(nèi)壓低、產(chǎn)氣率高、殘?jiān)俚群芏鄡?yōu)點(diǎn)。但是在生產(chǎn)過(guò)程中有許多缺陷,如易與重金屬反應(yīng)造成燃燒爆炸事故;同時(shí)疊氮化鈉是劇毒物質(zhì),0.05g以上計(jì)量可致人死亡;最后是難于回收、易于泄露等環(huán)保問(wèn)題。這些缺陷導(dǎo)致在后期的氣體發(fā)生劑研發(fā)過(guò)程中,很少或不使用疊氮配方。
目前,世界上各大氣體發(fā)生器生產(chǎn)公司和研究機(jī)構(gòu)紛紛在研究無(wú)毒型氣體發(fā)生劑[10],無(wú)毒型氣體發(fā)生劑也稱(chēng)為非疊氮類(lèi)氣體發(fā)生劑,主要使用的是高能量、低感度、大產(chǎn)氣量、環(huán)保、價(jià)廉的物質(zhì)。最常用的是硝酸胍作為可燃物質(zhì)的配方。硝酸胍因?yàn)槠浔旧肀阋?、感度低、安全性佳、產(chǎn)氣量大、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn),成為目前國(guó)內(nèi)外主流的氣體發(fā)生劑物質(zhì)。但是其也有缺點(diǎn):由于硝酸胍本身燃燒速度很慢,這就需要很多金屬硝酸鹽作為氧化劑,并且不同廠家的配方中存在一定的催化劑和工藝添加劑。
本文研究了以硝酸胍為可燃物、堿式硝酸銅為氧化劑作為基礎(chǔ)配方,說(shuō)明了不同比例分配和堿式硝酸銅粒度對(duì)硝酸胍配方性能的影響,制作的氣體發(fā)生劑以安全氣囊氣體發(fā)生器要求為標(biāo)準(zhǔn),分析了工藝性能對(duì)發(fā)生器壓力的影響。
一、實(shí)驗(yàn)
1.配方設(shè)計(jì)
2.配方制備工藝
按照上述配方稱(chēng)量完成的物料,需要經(jīng)過(guò)混合、造粒、壓片、烘干、裝配的制造工藝。混合工藝使用的設(shè)備為5L多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)混合機(jī),輔助混合介質(zhì)為瓷球,加入量為物料重量的40%。造粒工藝為手工造粒工藝。壓片工藝使用的設(shè)備為22沖旋轉(zhuǎn)壓片機(jī)。烘干工藝使用設(shè)備為電烘箱,裝配工藝為手工裝配。
3.測(cè)試儀器及實(shí)驗(yàn)方法
壓力測(cè)試采用自制的壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測(cè)定發(fā)生器的壓力時(shí),首先開(kāi)啟壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定,然后將標(biāo)定準(zhǔn)確的傳感器連接在60L壓力容器測(cè)試罐體上,再將如圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)發(fā)生器固定在工裝上,安裝于60L壓力容器測(cè)試罐內(nèi),最后連接點(diǎn)火系統(tǒng),準(zhǔn)備工序完成后,啟動(dòng)壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對(duì)發(fā)生器進(jìn)行點(diǎn)火,壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)60L容器內(nèi)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,工作完成后形成一條完整的壓力曲線。
二、結(jié)果與分析
按照上述實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析如下。
1.混合的影響
使物料充分混合。在混合過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)A、B、C、D配方存在不同程度的粘壁現(xiàn)象,A配方粘壁最為嚴(yán)重,側(cè)壁藥粉較厚,而D配方粘壁量較少,這些粘壁效應(yīng)在一定程度上影響了配方的混合均勻性,E、F、G配方較好,不存在粘壁現(xiàn)象。
由于選用的硝酸胍粒度較小,為20μm以下,分子的靜電吸附力比較強(qiáng),所以容易吸附在混合桶的側(cè)壁上,由于A、B、C、D配方的硝酸胍含量較大,在70%以上,在物料投入混合機(jī)后,硝酸胍就吸附在側(cè)壁上,同時(shí)堿式硝酸銅加入量較少,不足以完全包覆硝酸胍,所以造成配方在混合過(guò)程中粘壁現(xiàn)象比較嚴(yán)重。但隨著堿式硝酸銅含量的增加,堿式硝酸銅能夠包覆硝酸胍,從而不會(huì)出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象。
2.造粒的影響
造粒使用的是臥式捏合機(jī),加入一定比例的粘合劑,本文使用的是純凈水,進(jìn)行粘合預(yù)混,然后使用搖擺顆粒機(jī)進(jìn)行造粒。在這個(gè)步驟當(dāng)中,A配方同樣出現(xiàn)了藥劑附著搖擺顆粒機(jī)的現(xiàn)象,當(dāng)進(jìn)行到G配方時(shí),藥劑能夠順利出粒。
這步可以看出,由于硝酸胍的粘性較大,在硝酸胍比例較大的配方中,容易出現(xiàn)配方附著搖擺顆粒劑現(xiàn)象,但隨著堿式硝酸銅比例的增加,物料可造粒性明顯增強(qiáng)。
3.配方的理化性能
配方造粒完成后,對(duì)各個(gè)配方進(jìn)行了DSC和爆熱分析,分析結(jié)果見(jiàn)圖2中 圖a、圖b、和圖c。
從圖1、圖2和圖3中可以看出,隨著堿式硝酸銅質(zhì)量百分含量的遞增,配方的吸熱峰、放熱峰和爆熱值逐漸遞減。堿式硝酸銅分解是吸收熱量的,隨著堿式硝酸銅的增加,降低了配方的分解溫度,同時(shí)產(chǎn)生的熱量也逐漸降低。
4.壓片性能的影響
藥片壓制使用的是22沖旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)。
由于藥劑配方中沒(méi)有加入第三種物質(zhì),硝酸胍的物性又比較黏稠,所以在壓片過(guò)程中,都存在不同程度的粘?,F(xiàn)象,從設(shè)備的運(yùn)行情況和壓制成型藥片看,各個(gè)配方?jīng)]有明顯的區(qū)別。
同時(shí)壓制藥片時(shí)壓制的運(yùn)行壓力都比較偏大,壓制其它類(lèi)型的藥片時(shí),壓力在15N~25N之間進(jìn)行波動(dòng),而壓制該7種配方時(shí),壓力都在20N以上,而且最高值達(dá)到了40N。
所以,硝酸胍和堿式硝酸銅配方的壓藥要求,較其它類(lèi)型的藥劑對(duì)設(shè)備的要求比較高,對(duì)設(shè)備的損耗比較大。
對(duì)壓制好的藥片進(jìn)行了藥片的強(qiáng)度測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖d。
從測(cè)試數(shù)據(jù)看,隨著堿式硝酸銅的量在配方中逐漸增加,藥片的強(qiáng)度逐漸增加,增加到50%時(shí)達(dá)到最大值137N,而后又呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。
5.壓力容器性能
將壓制完成藥片,裝配在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器中。然后在60L容器內(nèi)測(cè)試發(fā)生器的壓力。
5.1 最大壓力性能
從表2可以看出,總體趨勢(shì)隨著堿式硝酸銅質(zhì)量百分含量的增加,最大壓力在增大,質(zhì)量含量為50%的堿式硝酸銅壓力最大,而后減小。堿式硝酸銅的質(zhì)量百分含量達(dá)到50%時(shí)壓力最大,這應(yīng)與配方的氧平衡有關(guān),經(jīng)過(guò)理論計(jì)算,硝酸胍和堿式硝酸銅的零氧平衡點(diǎn)在51:49,因此F配方的燃燒速度最快。
5.2 最大壓力時(shí)間的影響
從表3可以看出,由于A配方到E配方燃速較慢,如圖d所示,發(fā)生器點(diǎn)火后,點(diǎn)火產(chǎn)生的能量點(diǎn)燃了距離點(diǎn)火處最近的產(chǎn)氣藥,形成了一定的內(nèi)部壓力,在內(nèi)壓作用下,藥片逐層進(jìn)行緩慢的穩(wěn)定燃燒,A、B、C、D、E配方由于氧平衡的關(guān)系,負(fù)氧太多,燃速太慢,前一層藥片燃速產(chǎn)生的熱量還沒(méi)來(lái)得及點(diǎn)燃后一層的藥片就熄滅了,所以燃燒了有限的藥量,因此最大壓力表現(xiàn)為小于0.020s。當(dāng)堿式硝酸銅百分含量達(dá)到50%后,達(dá)到了氧平衡點(diǎn),在發(fā)生器點(diǎn)火后,點(diǎn)火產(chǎn)生的能量點(diǎn)燃了距離點(diǎn)火處最近的產(chǎn)氣藥,迅速進(jìn)行了逐層燃燒,全部產(chǎn)氣藥都燃燒完全,形成了最大壓力的時(shí)間在1.5s左右,說(shuō)明堿式硝酸銅的增加,提高了配方的燃燒速度,改善了配方氧平衡,使產(chǎn)氣藥燃速完全。
三、總結(jié)
通過(guò)對(duì)配方的工藝性能試驗(yàn)和發(fā)生器性能測(cè)試,可以看出,配方制作過(guò)程中,流動(dòng)性能較差;同時(shí)配方中使用堿式硝酸銅不能明顯改善硝酸胍的燃燒性能,最大壓力不高,最大達(dá)到140kPa,進(jìn)而造成最大壓力時(shí)間不均一。
從測(cè)試性能數(shù)據(jù)分析,隨著堿式硝酸銅比例的增加,配方的燃速逐漸增加,但是當(dāng)達(dá)到50%以上時(shí),燃速又下降,說(shuō)明50%的比例是一個(gè)臨界點(diǎn)。通過(guò)發(fā)生器性能測(cè)試,使用堿式硝酸銅和硝酸胍的配方可以制作慢燃速的氣體發(fā)生器,可以應(yīng)用于易損部位的充氣裝置。
為了更加有效的使用硝酸胍和堿式硝酸銅配方,下一步工作需要對(duì)催化劑和工藝添加劑進(jìn)行探索,進(jìn)一步提高配方的燃速,滿(mǎn)足快速充氣環(huán)境的使用要求。
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關(guān)鍵詞:汽車(chē)維修信息電子技術(shù)技工
隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展,汽車(chē)維修行業(yè)發(fā)生了巨大的變革。一是維修從機(jī)械與電器的簡(jiǎn)單維修發(fā)展到電、機(jī)、光、液一體化的復(fù)雜高科技維修,而這些都是基于信息電子技術(shù)之上的;二是從過(guò)去的國(guó)有汽修企業(yè)單一經(jīng)營(yíng)到以股份制為主的多種經(jīng)濟(jì)成分的現(xiàn)代汽修企業(yè)經(jīng)營(yíng);三是在用工與報(bào)酬上已經(jīng)改為擇優(yōu)招聘、多勞多得的方式。面對(duì)以上變化,汽修技工必須認(rèn)真分析當(dāng)前汽修行業(yè)的維修技術(shù)需求與發(fā)展水平,找出關(guān)鍵——強(qiáng)化信息電子技術(shù)在汽車(chē)維修領(lǐng)域的應(yīng)用——解決汽修實(shí)際問(wèn)題,成為自己的專(zhuān)長(zhǎng);企業(yè)擇優(yōu)錄用,實(shí)現(xiàn)顧客、企業(yè)、員工的三贏。因此,在汽車(chē)修理行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)維修技術(shù)人員的信息電子技術(shù)的培養(yǎng)。
1信息電子技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用
目前,汽車(chē)信息電子技術(shù)化已經(jīng)被公認(rèn)為是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命。信息電子技術(shù)的應(yīng)用程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車(chē)水平的重要標(biāo)志;汽車(chē)制造商認(rèn)為增加汽車(chē)信息電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車(chē)信息電子化是奪取未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)的重要的有效手段。據(jù)統(tǒng)計(jì),從1989年至2008年,平均每輛車(chē)上信息電子裝置在整個(gè)汽車(chē)制造成本中所占的比例由16%增至40%以上。一些豪華轎車(chē)上,使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到53個(gè)甚至更多,電子產(chǎn)品占到整車(chē)成本的50%以上,目前信息電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車(chē)所有的系統(tǒng)中來(lái)。
汽車(chē)信息電子產(chǎn)品可為兩大類(lèi):①汽車(chē)信息電子控制裝置,包括動(dòng)力總成控制、底盤(pán)和車(chē)身電子控制、舒適和防盜系統(tǒng);②車(chē)載汽車(chē)信息電子裝置,包括汽車(chē)信息系統(tǒng)(車(chē)載電腦)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)視聽(tīng)娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通信系統(tǒng)、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)等。具體汽車(chē)電子各分系統(tǒng)的構(gòu)成如下示意圖。
由于汽車(chē)上的電子電器裝置數(shù)量的急劇增多,為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展。通訊線路將各種汽車(chē)電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外,還可以為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于使用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)思路,簡(jiǎn)化了布線,減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量,使裝配工作更為簡(jiǎn)化,同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。通過(guò)數(shù)據(jù)總線可以訪問(wèn)任何一個(gè)電子控制裝置,讀取故障碼對(duì)其進(jìn)行故障診斷,使整車(chē)維修工作變得更為簡(jiǎn)單。而這一切都?xì)w功于信息電子技術(shù)尤其是總線結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
當(dāng)前汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展:將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制;通過(guò)中央底盤(pán)控制器,將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過(guò)總線進(jìn)行連接??刂破魍ㄟ^(guò)復(fù)雜的控制運(yùn)算,對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào),將車(chē)輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤(pán)控制系統(tǒng)(UCC)。
由以上事實(shí)分析可知,信息電子技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)大量使用,作為新時(shí)代的汽修技術(shù)人員,必須掌握新興的信息電子技術(shù)才能在未來(lái)的汽車(chē)維修領(lǐng)域發(fā)揮更大力量。
2對(duì)汽修技工進(jìn)行新興信息電子技術(shù)培訓(xùn)方案的可行性研究
汽修技術(shù)本身是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)。不同車(chē)型故障不同;同一車(chē)型不同時(shí)期的故障不同;同一故障在不同的路面上的反映不同。要診斷和排除故障,必須具有較強(qiáng)的綜合分析判斷能力。汽車(chē)的設(shè)計(jì),制造是經(jīng)過(guò)很多專(zhuān)家共同研究試制改進(jìn)到定型制造出廠的,是集體指揮的結(jié)晶;而維修時(shí)則是一個(gè)人找出問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程,是個(gè)體行為。加上維修單位,沒(méi)有比較先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備,要在簡(jiǎn)陋的環(huán)境下解決復(fù)雜的疑難問(wèn)題,這就要求維修技術(shù)人員的維修技術(shù)相當(dāng)過(guò)硬。針對(duì)汽車(chē)維修行業(yè)技術(shù)人員的文化知識(shí)水平普遍不高的現(xiàn)實(shí)情況,對(duì)他們進(jìn)行行之有效的、有針對(duì)性的新興信息電子技術(shù)培訓(xùn),就成為提高汽車(chē)維修技術(shù)水平的必然選擇?,F(xiàn)在就以發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)為例,進(jìn)行信息電子技術(shù)培訓(xùn)方案可行性的討論。
首先要掌握電子計(jì)算機(jī)使用技術(shù)。隨著信息社會(huì)的發(fā)展,電子計(jì)算機(jī)為主的高科技術(shù)在汽車(chē)上應(yīng)用越來(lái)越多。電控汽車(chē)是汽車(chē)的主導(dǎo)產(chǎn)品和發(fā)展方向。因此,汽修技工必須要掌握電子計(jì)算機(jī)使用技術(shù),會(huì)用電子計(jì)算機(jī)查找維修資料、檢測(cè)故障代碼、尋找故障排除的手段、網(wǎng)上技術(shù)咨詢(xún)和網(wǎng)上修車(chē)等。而這一切均依賴(lài)于新興信息技術(shù)培訓(xùn)。因此信息技術(shù)培訓(xùn)可以采用多種技術(shù)方式尤其是結(jié)合修車(chē)查找資料等網(wǎng)上作業(yè)進(jìn)行實(shí)際的操作演練。這樣迅速提高維修技術(shù)人員的技術(shù)水平,因此可以大大調(diào)動(dòng)他們的積極性與實(shí)際維修效果。比如下載某發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的相關(guān)程序??梢?jiàn),對(duì)汽修技工進(jìn)行信息技術(shù)培訓(xùn)是必要的也是可行的。
其次要掌握好較為全面的電子技術(shù),包括模擬電子技術(shù),數(shù)字電子技術(shù),單片機(jī)原理與接口技術(shù),傳感器技術(shù)等,這些都依賴(lài)于電子技術(shù)培訓(xùn)。
ECU是英文單詞組合縮寫(xiě),意為“電子控制單元”,簡(jiǎn)要的說(shuō)就是車(chē)載電腦。現(xiàn)在很多轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大都用電子燃油噴射系統(tǒng),其中有一個(gè)形似方盒子的控制元件就叫“ECU”,簡(jiǎn)單地說(shuō),ECU由微機(jī)和電路組成。而微機(jī)就是在一塊集成芯片上集成了微處理器(CPU),存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的單元。所以ECU就是單片微型計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī))。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)就是以單片機(jī)為核心,把各種檢測(cè)器或者傳感器采集來(lái)的各種信號(hào)(比如進(jìn)氣量,項(xiàng)位角等)進(jìn)行相應(yīng)的模擬/數(shù)字技術(shù)處理通過(guò)總線傳送到單片機(jī)(或ECU)里,然后在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的程序控制與數(shù)據(jù)處理,從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的操作(加大節(jié)氣門(mén)開(kāi)度)。
現(xiàn)在一些中高級(jí)轎車(chē)上,不但發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用ECU,在其它許多設(shè)備上都可發(fā)現(xiàn)ECU的蹤影。例如剎車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、4輪驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、以及多向可調(diào)電控座椅等都配置有各自的ECU模塊對(duì)其進(jìn)行控制。運(yùn)用修車(chē)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例加以指導(dǎo)與講解,經(jīng)過(guò)事實(shí)檢驗(yàn),學(xué)習(xí)效果相當(dāng)好。
再次要具有對(duì)故障的綜合診斷與排除的能力。汽車(chē)電控技術(shù)設(shè)計(jì)人員,在進(jìn)行汽車(chē)電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí),增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中不斷監(jiān)測(cè)電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況,如有異常,根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障,并以代碼形式存儲(chǔ)下來(lái),同時(shí)起動(dòng)相應(yīng)故障運(yùn)行模塊功能,使有故障的汽車(chē)能夠被駕駛到修理廠進(jìn)行維修,維修人員可以利用汽車(chē)故障自診斷功能調(diào)出故障碼,快速對(duì)故障進(jìn)行定位和修復(fù)。因此,從安全性和維修便利的角度來(lái)看,汽車(chē)電控系統(tǒng)都應(yīng)配備故障自診斷功能。
依據(jù)故障自診斷功能配合相應(yīng)的解碼器,方便的查找出故障的原因所在而不在單單依賴(lài)原始經(jīng)驗(yàn)積累。因此,信息電子技術(shù)培訓(xùn)可以大大提高綜合診斷與排除能力。經(jīng)由邯鄲北方汽車(chē)維修總校教具模型開(kāi)發(fā)部提供自主研發(fā)的BF8系列智能電控汽車(chē)模型40套(涵蓋歐、美、日各大主流車(chē)系),又有完好的汽車(chē)整車(chē)30余臺(tái)供學(xué)生實(shí)踐所用,學(xué)員的綜合診斷與排除能力大大提高。
3追蹤汽車(chē)行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用
錯(cuò)誤的產(chǎn)品數(shù)據(jù),會(huì)對(duì)公司帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失,比如:一是計(jì)劃員根據(jù)BOM表定額下達(dá)的零件計(jì)劃數(shù)量不準(zhǔn)確——BOM表零件少掛,零件計(jì)劃量不能滿(mǎn)足生產(chǎn)導(dǎo)致缺貨、頻繁預(yù)警;BOM表零件多掛,零件計(jì)劃量過(guò)大導(dǎo)致供應(yīng)商零件積壓。二是系統(tǒng)庫(kù)存與實(shí)物庫(kù)存差異較大——BOM表零件少掛,供應(yīng)商零件的實(shí)際結(jié)算數(shù)量小于實(shí)際耗用數(shù)量,會(huì)要求逐一核算零件差異,增加差異核對(duì)工作量;BOM表零件多掛,個(gè)別供應(yīng)商零件的實(shí)際結(jié)算數(shù)量大于實(shí)際耗用數(shù)量,公司多付款,造成公司利益損失。提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,可以讓計(jì)劃員準(zhǔn)確的下達(dá)計(jì)劃,使積壓物料數(shù)量減少;供應(yīng)商索賠量下降;物料反沖結(jié)算數(shù)據(jù)錯(cuò)誤量下降,財(cái)務(wù)每月月底順利關(guān)賬等。因此,如何提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要,以下提出了通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的驗(yàn)證手段來(lái)提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
一、汽車(chē)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的相關(guān)描述
1.產(chǎn)品配置表。某一平臺(tái)車(chē)型的產(chǎn)品配置清單。是公司規(guī)劃部根據(jù)市場(chǎng)需求、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的配置情況、成本、公司目標(biāo)、公司設(shè)計(jì)能力等等情況,制定出的這一車(chē)型平臺(tái)的配置清單。如動(dòng)力配置信息,空調(diào)配置信息、排放配置信息等等。產(chǎn)品配置表是產(chǎn)品工程師開(kāi)發(fā)這一車(chē)型零件的依據(jù)。
2.車(chē)輛配置代碼。汽車(chē)配置多,車(chē)型品種多,必須有一個(gè)代碼來(lái)描述一輛具體的車(chē)輛,以方便各個(gè)部門(mén)識(shí)別一臺(tái)車(chē)輛。車(chē)輛配置代碼就是為識(shí)別一臺(tái)車(chē)輛的完整配置而編制的一組代號(hào),是公司銷(xiāo)售、計(jì)劃、生產(chǎn)的核心代碼。車(chē)輛配置代碼由配置號(hào)、批次號(hào)、識(shí)別碼組成,即可以簡(jiǎn)單的寫(xiě)成:車(chē)輛配置代碼=配置號(hào)+批次號(hào)+識(shí)別碼。配置號(hào)是用于代表一個(gè)車(chē)型中的不同配置種類(lèi)(裝何種空調(diào)、配哪種整車(chē)顏色、是否安裝安全氣囊、是否裝OBD等等)。車(chē)輛配置代碼代表了具體的一臺(tái)車(chē)輛,在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,根據(jù)車(chē)輛配置代碼,就可以導(dǎo)出這一車(chē)輛的所有零件清單。
3.工程零件清單。工程零件清單是描述整車(chē)產(chǎn)品工程狀態(tài)的零部件各層級(jí)構(gòu)成關(guān)系、件號(hào)、名稱(chēng)、變更經(jīng)歷號(hào)、更改指令號(hào)、圖號(hào)、適用車(chē)型、配置、數(shù)量等內(nèi)容的綜合性電子表格清單,因此工程零件清單主要用于設(shè)計(jì)部門(mén),產(chǎn)品工程師可以在工程零件清單中查找到零件的零部件各層級(jí)構(gòu)成關(guān)系、更改記錄和歷史狀態(tài)、適用車(chē)型等等。另外,工程零件清單也可以作為售后配件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。除此之外,工程零件清單還可以作為前期財(cái)務(wù)核算整車(chē)成本的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。
4.BOM表。BOM表是針對(duì)某個(gè)具體車(chē)型的物料清單,利用這張清單可以不多不少的制造出一部完整的車(chē)輛出來(lái)。BOM表來(lái)源于工程零件清單;根據(jù)市場(chǎng)部發(fā)過(guò)來(lái)的市場(chǎng)需求,可以從工程零件清單中分解出滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的不同的車(chē)輛配置代碼對(duì)應(yīng)的BOM表。BOM表是下游包括采購(gòu)、物流、財(cái)務(wù)等部門(mén)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。
5.工程更改指令。某一零件設(shè)計(jì)鎖定之后,產(chǎn)品數(shù)據(jù)就下發(fā)到相關(guān)下游部門(mén),下游部門(mén)開(kāi)始對(duì)零件進(jìn)行供應(yīng)商定點(diǎn)、零件定價(jià)、零件試驗(yàn)等等一系列相關(guān)的行動(dòng)。當(dāng)這些行動(dòng)都完成之后,零件正式在車(chē)上使用。因各種各樣的原因,如,降成本,或客戶(hù)提出更改需求等等,那么,需要對(duì)該零件進(jìn)行更改。工程部門(mén)提出更改方案,并評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后,就通過(guò)工程更改指令將零件的更改信息傳達(dá)到下游部門(mén)。
6.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是連接設(shè)計(jì)部門(mén)、采購(gòu)、物流、計(jì)劃、生產(chǎn)、公司銷(xiāo)售等總門(mén)的紐帶?;A(chǔ)數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)部門(mén),采購(gòu)、物流、計(jì)劃、生產(chǎn)、公司銷(xiāo)售通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)以開(kāi)展各項(xiàng)工作。汽車(chē)配置多,車(chē)型品種多,而且汽車(chē)有很多共用件,如果采用一個(gè)單一車(chē)型對(duì)應(yīng)一個(gè)BOM表進(jìn)行管理,那么零件的更改更換管理是很困難的。比如:某一車(chē)型平臺(tái)總共有39種配置代碼車(chē)型,有一個(gè)零件A是這39種配置代碼車(chē)型共用,那么,當(dāng)A零件更改為B零件時(shí),就需要到39個(gè)表格中去更改信息,工作量大。因此,數(shù)據(jù)必須是將工程零件清單通過(guò)一定的邏輯關(guān)系上載進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)整車(chē)配置代碼可以導(dǎo)出任意一單一車(chē)型的BOM清單。還是拿上一例子舉例,只需要在一個(gè)表格中更改A零件為B零件,相對(duì)應(yīng)的39種種配置代碼車(chē)型的BOM零件清單就統(tǒng)一改變了。其中所說(shuō)的邏輯關(guān)系指的就是和配置號(hào)相關(guān)的信息。如零件A,只在安裝安全氣囊時(shí)用到,那么,這個(gè)零件在上載進(jìn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時(shí),就必須帶上安全氣囊的約束。沒(méi)有安全氣囊配置的車(chē)輛配置代碼在進(jìn)行零件篩選時(shí),就不會(huì)將A零件導(dǎo)出。相反,有安全氣囊配置的車(chē)輛配置代碼在進(jìn)行零件篩選時(shí),就會(huì)將A零件導(dǎo)出。
二、數(shù)據(jù)管理流程
項(xiàng)目前期由數(shù)據(jù)管理科匯總各專(zhuān)業(yè)科室制作的工程零件清單。在項(xiàng)目的試造車(chē)階段,數(shù)據(jù)管理工程師從工程零件清單中篩選出造車(chē)清單,造車(chē)清單用于指導(dǎo)試造車(chē)階段的物料采購(gòu)、物料配送、整車(chē)裝配等等。在項(xiàng)目批量生產(chǎn)之前,將數(shù)據(jù)上載進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的更改,必須有正式的工程更改指令支持。以下是數(shù)據(jù)管理流程的簡(jiǎn)易流程圖。
三、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的主要原因
1.出錯(cuò)零件數(shù)統(tǒng)計(jì)。2011年1月以前,我們沒(méi)有實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)驗(yàn)證流程,我們對(duì)2010年7月到12月的每月出錯(cuò)零件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下:
2.出錯(cuò)原因匯總,分析出錯(cuò)原因。我們對(duì)2010年7月到12月的每月出錯(cuò)零件的出錯(cuò)原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下:
由以上數(shù)據(jù)我們可以分析得出,數(shù)據(jù)出錯(cuò)的主要原因如下:
(1)初始工程零件清單錯(cuò)誤。工程零件清單由各科專(zhuān)業(yè)科室匯總而來(lái),產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師對(duì)產(chǎn)品配置表理解的錯(cuò)誤,或產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的疏忽、大意導(dǎo)致的工程零件清單的錯(cuò)誤。另外,產(chǎn)品配置表的錯(cuò)誤也會(huì)導(dǎo)致初始工程零件清單的錯(cuò)誤。(2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師分析上載錯(cuò)誤。產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師對(duì)工程零件清單進(jìn)行分析,將數(shù)據(jù)通過(guò)一定的邏輯關(guān)系上載進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),以滿(mǎn)足下游各個(gè)部門(mén)的需要。由于數(shù)據(jù)是由人工分析上載得來(lái),汽車(chē)產(chǎn)品品種多,配置復(fù)雜,因此,經(jīng)常會(huì)分析錯(cuò)誤。(3)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師工程更改指令錯(cuò)誤。產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師經(jīng)過(guò)工程更改系統(tǒng)下達(dá)產(chǎn)品的更改指令,產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師對(duì)產(chǎn)品配置表理解的錯(cuò)誤,或產(chǎn)品工程師的疏忽、大意導(dǎo)致的工程更改指令錯(cuò)誤。(4)產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師根據(jù)工程更改指令維護(hù)錯(cuò)誤。產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師下發(fā)的工程更改指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改。更改指令描述不明確,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師維護(hù)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師對(duì)更改指令錯(cuò)誤的理解,也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。
四、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的驗(yàn)證
產(chǎn)品數(shù)據(jù)的驗(yàn)證方法。2012年1月開(kāi)始,根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)出錯(cuò)的主要原因,我們?cè)诋a(chǎn)品數(shù)據(jù)的各個(gè)階段,增加各個(gè)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)驗(yàn)證手段,以提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。以下是具體的驗(yàn)證方法:(1)初始工程零件清單的校對(duì)。在項(xiàng)目初期階段數(shù)據(jù)管理工程師通過(guò)產(chǎn)品配置表對(duì)工程零部件清單進(jìn)行校對(duì),有問(wèn)題及時(shí)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師溝通更改。產(chǎn)品配置表描述了整車(chē)的所有配置,通過(guò)產(chǎn)品配置表校對(duì)工程零件清單,可以檢查零件是否漏發(fā)、多發(fā)。以下面簡(jiǎn)單的車(chē)型配置舉例:該車(chē)型分基本型和標(biāo)準(zhǔn)型,分別配不同的車(chē)輪,在檢查工程零件清單時(shí),工程零件清單中必須含有兩個(gè)車(chē)輪的零件號(hào),如果只有一個(gè),那就是漏發(fā)零件了。通過(guò)產(chǎn)品配置表和工程零部件清單的校對(duì),可以避免初始工程零部件清單錯(cuò)誤。
(2)試造車(chē)清單的校對(duì)。在項(xiàng)目的試造車(chē)階段,從工程零件清單中導(dǎo)出試造車(chē)清單,發(fā)送所有相關(guān)下游部門(mén);項(xiàng)目造車(chē)前,首先到采購(gòu)物流部門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì),查看采購(gòu)物流部門(mén)下計(jì)劃采購(gòu)物料的零件清單、配送物料的零件清單和工程部門(mén)發(fā)出去的造車(chē)清單零件信息是否一致;其次,到項(xiàng)目造車(chē)車(chē)間,查看造車(chē)BOM上的零件清單和工程部門(mén)發(fā)出去的造車(chē)清單零件信息是否一致;最后,數(shù)據(jù)管理工程師現(xiàn)場(chǎng)跟蹤造車(chē),將造車(chē)清單上的零件信息和實(shí)際裝車(chē)零件信息對(duì)比,檢查零件件號(hào)、零件數(shù)量是否一致,以檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋給產(chǎn)品工程師。產(chǎn)品工程師核對(duì)更改。通過(guò)試造車(chē)清單的校對(duì),也可以減少初始工程零部件清單的錯(cuò)誤,同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品配置表的錯(cuò)誤。(3)數(shù)據(jù)上載數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之后的校對(duì)。汽車(chē)配置多,品種多,通過(guò)人工分析上載進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)上載進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之后,將從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)導(dǎo)出的單一車(chē)型BOM表和從工程零件清單篩選出的單一車(chē)型零件清單通過(guò)一些函數(shù)公式進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比零件號(hào)是否一致,其次對(duì)比數(shù)量是否一致,以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果兩者對(duì)不上,再查找不一致的原因,將數(shù)據(jù)更改。這一驗(yàn)證方法,主要是減少產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師分析上載的錯(cuò)誤。(4)工程更改指令的校對(duì)。建立完善的工程更改指令管理機(jī)制,工程更改指令下發(fā)后,主管、經(jīng)理、平臺(tái)總工、下游部門(mén)相關(guān)人員,都要對(duì)工程更改指令進(jìn)行校對(duì)審核;定期對(duì)新員工進(jìn)行培訓(xùn),以減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師工程更改指令的錯(cuò)誤;產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師根據(jù)工程更改指令更改產(chǎn)品數(shù)據(jù)后,需對(duì)更改前后數(shù)據(jù)對(duì)比,以檢查是否維護(hù)錯(cuò)誤,減少工為的錯(cuò)誤。(5)下游部門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)的反饋。和下游各部門(mén)保持良好的溝通交流,在使用數(shù)據(jù)時(shí),下游各部門(mén)如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,及時(shí)反饋給產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程師。產(chǎn)品數(shù)據(jù)工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì),發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)下發(fā)工程更改指令進(jìn)行更改。(6)數(shù)據(jù)的定期校對(duì)。定期將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中導(dǎo)出,與工程零件清單進(jìn)行校對(duì),以保證BOM表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
五、新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程
增加產(chǎn)品數(shù)據(jù)驗(yàn)證流程后,新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程更新如下:
六、產(chǎn)品數(shù)據(jù)驗(yàn)證的效果及結(jié)論
[2] 葉成林 徐福蔭 許駿 移動(dòng)學(xué)習(xí)研究綜述 電化教育研究 2004 No.3
[3] 陳偉超 國(guó)內(nèi)移動(dòng)學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].中國(guó)電力教育,2009 No.9
一、引言
隨著汽車(chē)工業(yè)日新月異的發(fā)展,現(xiàn)代汽車(chē)上使用了大量的電子控制裝置,許多中高檔轎車(chē)上采用了十幾個(gè)甚至二十幾個(gè)電控單元,而每一個(gè)電控單元都需要與相關(guān)的多個(gè)傳感器和執(zhí)行器發(fā)生通訊,并且各控制單元間也需要進(jìn)行信息交換,如果每項(xiàng)信息都通過(guò)各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸,這樣會(huì)導(dǎo)致電控單元針腳數(shù)增加,整個(gè)電控系統(tǒng)的線束和插接件也會(huì)增加,故障率也會(huì)增加等諸多問(wèn)題。
為了簡(jiǎn)化線路,提高各電控單元之間的通信速度,降低故障頻率,一種新型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)CAN數(shù)據(jù)總線應(yīng)運(yùn)而生。CAN總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng);在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中,CAN的位速率可高達(dá)1Mbps。同時(shí),它可以廉價(jià)地用于交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中。
二、CAN總線簡(jiǎn)介
CAN,全稱(chēng)為“Controller Area Network”,即控制器局域網(wǎng),是由ISO定義的串行通訊總線,主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)載各電控單元之間的信息交換,形成車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng), CAN數(shù)據(jù)總線又稱(chēng)為CAN—BUS總線。它具有信息共享,減少了導(dǎo)線數(shù)量,大大減輕配線束的重量,控制單元和控制單元插腳最小化,提高可靠性和可維修性等優(yōu)點(diǎn)。
CAN被設(shè)計(jì)作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通信,在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息,形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)。其工作采用單片機(jī)作為直接控制單元,用于對(duì)傳感器和執(zhí)行部件的直接控制。每個(gè)單片機(jī)都是控制網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),一輛汽車(chē)不管有多少塊電控單元,不管信息容量有多大,每塊電控單元都只需引出兩條導(dǎo)線共同接在節(jié)點(diǎn)上,這兩條導(dǎo)線就稱(chēng)作數(shù)據(jù)總線(Bus)。CAN數(shù)據(jù)總線中數(shù)據(jù)傳遞就像一個(gè)電話會(huì)議,一個(gè)電話用戶(hù)就相當(dāng)于控制單元,它將數(shù)據(jù)“講入”網(wǎng)絡(luò)中,其他用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“接聽(tīng)”數(shù)據(jù),對(duì)這組數(shù)據(jù)感興趣的用戶(hù)就會(huì)利用數(shù)據(jù),不感興趣的用戶(hù)可以忽略該數(shù)據(jù)。
一個(gè)由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中,理論上可以掛接無(wú)數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn),但實(shí)際應(yīng)用中,所掛接的節(jié)點(diǎn)數(shù)目會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性或延遲時(shí)間的限制。使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的前提是,各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語(yǔ)言”,這種語(yǔ)言稱(chēng)“協(xié)議”。汽車(chē)電腦網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)的傳輸協(xié)議有多種,為了并實(shí)現(xiàn)與眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換,就必須制定標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。隨著CAN在各種領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣,1991年9月Philips Semiconductors制定并了CAN技術(shù)規(guī)范(Version 2.0)。該技術(shù)包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式,而2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運(yùn)輸工具—數(shù)據(jù)信息交換—高速通信局域網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898,為控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化鋪平了道路。美國(guó)的汽車(chē)工程學(xué)會(huì)SAE 2000年提出的J 1939,成為貨車(chē)和客車(chē)中控制器局域網(wǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。
三、CAN-BUS數(shù)據(jù)總線的組成與結(jié)構(gòu)
CAN-BUS系統(tǒng)主要包括以下部件:CAN控制器、CAN收發(fā)器、CAN-BUS數(shù)據(jù)傳輸線和CAN-BUS終端電阻。:
1.CAN控制器,CAN收發(fā)器
CAN-BUS上的每個(gè)控制單元中均設(shè)有一個(gè)CAN控制器和一個(gè)CAN收發(fā)器。CAN控制器主要用來(lái)接收微處理器傳來(lái)的信息,對(duì)這些信息進(jìn)行處理并傳給CAN收發(fā)器,同時(shí)CAN控制器也接收來(lái)自CAN收發(fā)器傳來(lái)的數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并傳給控制單元的微處理器。
CAN收發(fā)器用來(lái)接收CAN控制器送來(lái)的數(shù)據(jù),并將其發(fā)送到CAN數(shù)據(jù)傳輸總線上,同時(shí)CAN收發(fā)器也接收CAN數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù),并將其傳給CAN控制器。
2.?dāng)?shù)據(jù)總線終端電阻
CAN-BUS數(shù)據(jù)總線兩端通過(guò)終端電阻連接,終端電阻可以防止數(shù)據(jù)在到達(dá)線路終端后象回聲一樣返回,并因此而干擾原始數(shù)據(jù),從而保證了數(shù)據(jù)的正確傳送,終端電阻裝在控制單元內(nèi)。
3.?dāng)?shù)據(jù)傳輸總線
數(shù)據(jù)傳輸總線大部分車(chē)型用的是兩條雙向數(shù)據(jù)線,分為高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞數(shù)據(jù)線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射,兩條數(shù)據(jù)線纏繞在一起,要求至少每2.5cm就要扭絞一次,兩條線上的電位是相反的,電壓的和總等于常值。
四、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分類(lèi)
車(chē)載網(wǎng)絡(luò)按照應(yīng)用加以劃分,大致可以分為4個(gè)系統(tǒng):車(chē)身系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、信息系統(tǒng)。
1.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊的位置比較集中,可固定在一處,利用網(wǎng)絡(luò)將發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)設(shè)置的模塊連接起來(lái)。在將汽車(chē)的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)時(shí),就需要高速網(wǎng)絡(luò)。
動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線一般連接3塊電腦,它們是發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS/EDL及自動(dòng)變速器電腦(動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅(qū)動(dòng)與組合儀表等電腦)??偩€可以同時(shí)傳遞10組數(shù)據(jù),發(fā)動(dòng)機(jī)電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數(shù)據(jù)總線以500Kbit/s速率傳遞數(shù)據(jù),每一數(shù)據(jù)組傳遞大約需要0.25ms,每一電控單元7~20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)锳BS/EDL電控單元發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元自動(dòng)變速器電控單元。
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)傳遞應(yīng)盡可能快速,以便及時(shí)利用數(shù)據(jù),所以需要一個(gè)高性能的發(fā)送器,高速發(fā)送器會(huì)加快點(diǎn)火系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞,這樣使接收到的數(shù)據(jù)立即應(yīng)用到下一個(gè)點(diǎn)火脈沖中去。CAN數(shù)據(jù)總線連接點(diǎn)通常置于控制單元外部的線束中,在特殊情況下,連接點(diǎn)也可能設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)部。
2.車(chē)身系統(tǒng)
與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)相比,汽車(chē)上的各處都配置有車(chē)身系統(tǒng)的部件。因此,線束變長(zhǎng),容易受到干擾的影響。為了防干擾應(yīng)盡量降低通信速度。在車(chē)身系統(tǒng)中,因?yàn)槿藱C(jī)接口的模塊、節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增加,通信速度控制將不是問(wèn)題,但成本相對(duì)增加,對(duì)此,人們正在摸索更廉價(jià)的解決方案,目前常常采用直連總線及輔助總線。
舒適CAN數(shù)據(jù)總線連接一般連接七個(gè)控制單元,包括中央控制單元、車(chē)前車(chē)后各一個(gè)受控單元及四個(gè)車(chē)門(mén)的控制單元。舒適CAN數(shù)據(jù)傳遞有七大功能:中控門(mén)鎖、電動(dòng)窗、照明開(kāi)關(guān)、空調(diào)、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能??刂茊卧母鳁l傳輸線以星狀形式匯聚一點(diǎn)。這樣做的好處是:如果一個(gè)控制單元發(fā)生故障,其他控制單元仍可發(fā)送各自的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)使經(jīng)過(guò)車(chē)門(mén)的導(dǎo)線數(shù)量減少,線路變得簡(jiǎn)單。如果線路中某處出現(xiàn)對(duì)地短路,對(duì)正極短路或線路間短路,CAN系統(tǒng)會(huì)立即轉(zhuǎn)為應(yīng)急模式運(yùn)行或轉(zhuǎn)為單線模式運(yùn)行。
數(shù)據(jù)總線以62.5Kbit/s速率傳遞數(shù)據(jù),每一組數(shù)據(jù)傳遞大約需要1ms,每個(gè)電控單元20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)椋褐醒肟刂茊卧{駛員側(cè)車(chē)門(mén)控制單元前排乘客側(cè)車(chē)門(mén)控制單元左后車(chē)門(mén)控制單元右后車(chē)門(mén)控制單元。由于舒適系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以用較低的速率傳遞,所以發(fā)送器性能比動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送器的性能低。
整個(gè)汽車(chē)車(chē)身系統(tǒng)電路主要有三大塊:主控單元電路、受控單元電路、門(mén)控單元電路。
主控單元按收開(kāi)關(guān)信號(hào)之后,先進(jìn)行分析處理,然后通過(guò)CAN總線把控制指令發(fā)送給各受控端,各受控端響應(yīng)后作出相應(yīng)的動(dòng)作。車(chē)前、車(chē)后控制端只接收主控端的指令,按主控端的要求執(zhí)行,并把執(zhí)行的結(jié)果反饋給主控端。門(mén)控單元不但通過(guò)CAN總接收主控端的指令,還接收車(chē)門(mén)上的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入。根據(jù)指令和開(kāi)關(guān)信號(hào),門(mén)控單元會(huì)做出相應(yīng)動(dòng)作,然后把執(zhí)行結(jié)果發(fā)往主控單元。
(1)安全系統(tǒng)
這是指根據(jù)多個(gè)傳感器的信息使安全氣囊啟動(dòng)的系統(tǒng),由于安全系統(tǒng)涉及到人的生命安全,加之在汽車(chē)中氣囊數(shù)目很多,碰撞傳感器多等原因,要求安全系統(tǒng)必須具備通信速度快、通信可靠性高等特點(diǎn)。
(2)信息系統(tǒng)
信息系統(tǒng)在車(chē)上的應(yīng)用很廣泛,例如車(chē)載電話、音響等系統(tǒng)的應(yīng)用。對(duì)信息系統(tǒng)通信總線的要求是:容量大、通信速度非常高。通信媒體一般采用光纖或銅線,因?yàn)榇藘煞N介質(zhì)傳輸?shù)乃俣确浅??,能滿(mǎn)足信息系統(tǒng)的高速化需求。
五、CAN總線技術(shù)在汽車(chē)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
利用CAN總線構(gòu)建一個(gè)車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò),需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有:
(1)總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級(jí)、節(jié)點(diǎn)容量等技術(shù)問(wèn)題
(2)高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸
(3)確定最大傳輸時(shí)的延時(shí)大小
(4)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)技術(shù)
(5)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和故障診斷功能
(6)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間特性
(7)安裝與維護(hù)中的布線
(8)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加與軟硬件更新(可擴(kuò)展性)
六、結(jié)束語(yǔ)
CAN總線作為一種可靠的汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線,現(xiàn)已開(kāi)始在先進(jìn)的汽車(chē)上得到應(yīng)用,從而使得各汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制單元能夠通過(guò)CAN總線共享所有的信息和資源,以達(dá)到簡(jiǎn)化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)控制系統(tǒng)之目的,隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展,具有高度靈活性、簡(jiǎn)單的擴(kuò)展性、優(yōu)良的抗干擾性和糾錯(cuò)能力的CAN總線通信協(xié)議必將在汽車(chē)電控系統(tǒng)中得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 王箴.CAN總線在汽車(chē)中應(yīng)用[N].中國(guó)汽車(chē)報(bào).2004.
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[3] 周震.基于CAN總線的車(chē)身控制模塊.南京航空航天大學(xué).2005.
【關(guān)鍵詞】智能駕駛 智能汽車(chē) 發(fā)展現(xiàn)狀 智能技術(shù)
【引 言】
隨著更加先進(jìn)的靈巧型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、高性能ECU、先進(jìn)的控制策略、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、第三代移動(dòng)通訊技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代汽車(chē)正朝著更加智能化、自動(dòng)化和信息化的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展,以達(dá)到“人—汽車(chē)—環(huán)境”的完美協(xié)調(diào)。
【正 文】
一、智能駕駛過(guò)程的實(shí)現(xiàn)
智能駕駛的實(shí)現(xiàn)需要大量的電子電路元件支持,主要有:傳感器、電控單元(ECU)、執(zhí)行器、控制策略、總線、電源、智能通信系統(tǒng)。
隨著傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、測(cè)量技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,智能駕駛系統(tǒng)也得到了飛速的發(fā)展。
現(xiàn)在的智能駕駛技術(shù)大多是通過(guò)多傳感器實(shí)現(xiàn)的。多傳感器信息融合實(shí)際上是人對(duì)人腦綜合處理復(fù)雜問(wèn)題的一種功能模擬。多傳感器信息融合就像人腦綜合處理信息的過(guò)程一樣,它充分利用多個(gè)傳感器資源,通過(guò)對(duì)各種傳感器及其觀測(cè)信息的合理支配與使用,將各種傳感器在空間和時(shí)間上的互補(bǔ)與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則結(jié)合起來(lái),產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋或描述。信息融合的目標(biāo)是基于各種傳感器分離觀測(cè)信息,通過(guò)對(duì)信息的優(yōu)化組合導(dǎo)出更多的有效信息。這是最佳協(xié)同作用的效果,它的最終目的是利用多個(gè)傳感器共同或聯(lián)合操作的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的有效性。
目前經(jīng)常使用一個(gè)雷達(dá)傳感器探測(cè)前方的車(chē)輛或障礙。雷達(dá)雖然在直路上的性能良好,但當(dāng)?shù)缆窂澢鷷r(shí),探測(cè)的信號(hào)將不完全可靠,有時(shí)還會(huì)有探測(cè)的盲點(diǎn)或產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警。為了防止錯(cuò)誤報(bào)警,常對(duì)雷達(dá)的輸出進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波,但這并不能有效解決探測(cè)盲點(diǎn)問(wèn)題。為了更可靠地解決這類(lèi)問(wèn)題,可以使用掃描雷達(dá)或多波束雷達(dá),但其價(jià)格昂貴。這里選用低價(jià)的視覺(jué)傳感器作為附加信息,視覺(jué)傳感器經(jīng)常能提供掃描雷達(dá)和多波束雷達(dá)所不能提供的信息。
雷達(dá)傳感器和視覺(jué)傳感器配合作用實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜道路狀況的探測(cè)、識(shí)別,然后將信息通過(guò)總線電路發(fā)送給ECU,ECU處理后將命令發(fā)送給執(zhí)行器,執(zhí)行器將作用于汽車(chē)的油門(mén)、動(dòng)力、轉(zhuǎn)向、剎車(chē)等系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的只能行駛。[本站論文由中國(guó)收集整理,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處中國(guó)]
二、智能汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀
回想過(guò)去,汽車(chē)都是由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)幾乎所有的機(jī)械和液壓系統(tǒng),現(xiàn)在則由電子元件和系統(tǒng)的組合來(lái)完成。電子感應(yīng)器增強(qiáng)或甚至已經(jīng)取代了各種機(jī)械系統(tǒng)。一些高檔汽車(chē)具有多達(dá)70個(gè)ECU。一般汽車(chē)的感應(yīng)器數(shù)量已經(jīng)達(dá)到35個(gè),而一個(gè)高檔汽車(chē)的感應(yīng)器數(shù)量達(dá)到了60個(gè)。通常汽車(chē)還附帶6個(gè)左右的氣囊。這意味著現(xiàn)在的汽車(chē)更復(fù)雜、更安全,并且駕駛起來(lái)更簡(jiǎn)單。和以前的汽車(chē)相比,它們也更具智能化,并將繼續(xù)獲得更高的智能。
1、 智能泊車(chē)的Lexus LS460
Toyota公司2006年推出(最近才進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng))的Lexus LS460最大的賣(mài)點(diǎn)就是智能泊車(chē)系統(tǒng),該車(chē)型的電視廣告就是在展示智能泊車(chē)系統(tǒng)其精準(zhǔn)的泊車(chē)路線。Lexus LS460的智能泊車(chē)輔助系統(tǒng)可對(duì)后座和前座攝像頭的圖像進(jìn)行處理,利用該結(jié)果去控制電子動(dòng)力方向盤(pán)和一個(gè)電子油門(mén)。只需輕觸一個(gè)按鈕和駕駛者的少許制動(dòng),系統(tǒng)就可以把車(chē)剎住。同樣地,LS460的VDIM(Vehicle Dynamic Integrated Management)系統(tǒng)從各種感應(yīng)器中搜尋數(shù)據(jù)以預(yù)知?jiǎng)x車(chē)。利用這一數(shù)據(jù),加上駕駛者的輸入信息來(lái)幫助駕駛者恢復(fù)對(duì)汽車(chē)的控制。它通過(guò)啟動(dòng)電控剎車(chē)、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向、防抱死制動(dòng)、車(chē)輛穩(wěn)定性控制、剎車(chē)輔助、電子剎車(chē)力分配和引擎扭矩等功能來(lái)恢復(fù)控制。
2、 雷達(dá)和攝像頭加強(qiáng)了駕駛技術(shù)
在像Mercedes-Benz S-class這樣的車(chē)上,24/77 GHz雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)在提高安全性方面起到很重要的作用。Brake Assist(剎車(chē)輔助)、Parking Assist(泊車(chē)輔助)、Pre-Safe(預(yù)警安全)、Distronic Plus(巡航控制)以及Adaptive Brake(自適應(yīng)制動(dòng))功能采用七個(gè)雷達(dá)感應(yīng)器(五個(gè)在前緩沖器、兩個(gè)在后緩沖器)來(lái)加強(qiáng)安全水平。擁有這些功能,汽車(chē)就可以感應(yīng)到即將發(fā)生的碰撞,使駕駛者可以采取躲避措施。雷達(dá)系統(tǒng)允許自動(dòng)制動(dòng)應(yīng)用。另外,如果探測(cè)到潛在的碰撞,它就會(huì)關(guān)閉天窗和加固安全帶。[本站論文由中國(guó)收集整理,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處中國(guó)]
現(xiàn)在基于雷達(dá)和自適應(yīng)巡航控制的系統(tǒng)正蓬勃發(fā)展,在很多Mercedes-Benz和Toyota模型中都可以發(fā)現(xiàn)他們的身影。Volkswagen Passat和BMW的3系列也同樣具有這樣的雷達(dá)。為了改善交通安全,NISSAN公司開(kāi)發(fā)了車(chē)距控制輔助系統(tǒng)(Distance Control Assist System)以幫助駕駛者控制他們自身與面前車(chē)輛之間的距離。這個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè)在前緩沖器的雷達(dá)感應(yīng)器,來(lái)確定定駕駛者的尾隨距離和雙方車(chē)輛的相對(duì)速度。如果駕駛者松開(kāi)加速踏板,或者沒(méi)有踩住加速踏板,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)。如果系統(tǒng)確定需要制動(dòng),那么在儀表板和蜂鳴器上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)指示器,然后加速踏板會(huì)自動(dòng)上移以幫助駕駛者轉(zhuǎn)換到制動(dòng)。[本站論文由中國(guó)收集整理,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處中國(guó)]
另一個(gè)關(guān)鍵功能,即攝像頭,給駕駛者返回狹窄停車(chē)位并執(zhí)行能見(jiàn)度受限操作時(shí)提供了更佳的視野。研究表明,很多兒童是因?yàn)轳{駛者在返回停車(chē)位的時(shí)候看不見(jiàn)他們而致死的。復(fù)雜的全輪驅(qū)動(dòng)一度只是高檔汽車(chē)的安全堡壘。而如今,它是很多車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)配置。這些系統(tǒng)通過(guò)瞬間提供車(chē)軸最需要的動(dòng)力,可在惡劣的駕駛條件下提供最佳動(dòng)力。
3、 智能化車(chē)燈
對(duì)安全性的關(guān)注也延伸到前燈。由Gentex公司開(kāi)發(fā)的Chrysler 300C具有Smart Beam系統(tǒng)。它根據(jù)公路情況自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉前燈。在后視鏡里裝了一個(gè)前向CMOS圖象感應(yīng)器,它讓車(chē)燈一直維持開(kāi)啟狀態(tài),直到在公路上探測(cè)到其它車(chē)的前燈或尾燈,它才轉(zhuǎn)換到近光燈。為了避免分散相向行駛駕駛者的注意力,該系統(tǒng)可使遠(yuǎn)光燈漸開(kāi)和漸關(guān)。
Mercedes-Benz S-class汽車(chē)有兩個(gè)照射公路的紅外線前燈。當(dāng)汽車(chē)的近光燈打開(kāi),它們將駕駛者的視野范圍擴(kuò)展到150多米,使其能更快看見(jiàn)行人、停泊的汽車(chē)和其他障礙物。同時(shí)也減少了黑暗中駕駛發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)。
4、 智能駕駛環(huán)境——無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施
到目前為止,汽車(chē)中的無(wú)線技術(shù)仍限制在車(chē)載蜂窩電話。但是當(dāng)這些研究者針對(duì)路邊站的安全架構(gòu)而進(jìn)一步調(diào)查Wi-Fi通信使用狀況的時(shí)候,這可能會(huì)有所改變。
交通部(DOT)的VII計(jì)劃試圖使用無(wú)線連接來(lái)避免碰撞。有車(chē)輛接近十字路口或死角的時(shí)候,基站將通知和提醒其它基站和駕駛者。該系統(tǒng)也會(huì)提供交通速度和密度的數(shù)據(jù),使路標(biāo)可以通知駕駛者在進(jìn)入高速公路前倒車(chē)。
該計(jì)劃還將開(kāi)發(fā)可以在不同情況下警告駕駛者的集成先進(jìn)技術(shù),這些情況包括:當(dāng)駕駛者將要離開(kāi)公路的時(shí)候,當(dāng)駕駛者和另一企圖改車(chē)道的車(chē)輛有碰撞危險(xiǎn)時(shí)候,以及和前方車(chē)輛有碰撞危險(xiǎn)的時(shí)候。
5、 動(dòng)力傳動(dòng)電子控制系統(tǒng)
主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、自動(dòng)變速器控制(ECT、CVT/ECVT等)以及動(dòng)力傳動(dòng)總成的綜合電子控制等??刂葡到y(tǒng)主要由各種傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電控單元(ECU)組成。其主要是保證汽車(chē)在不同的工況下均能處在最佳狀態(tài)下運(yùn)行,并簡(jiǎn)化駕駛員的有關(guān)操作,從而降低油耗和排放,減少動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊,減輕駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。
6、底盤(pán)電子控制系統(tǒng)
包括制動(dòng)防滑與動(dòng)態(tài)車(chē)身控制系統(tǒng)(ABS/ASR、ESP/VDC),牽引力控制系統(tǒng)、懸架及車(chē)高控制系統(tǒng)、輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、巡航控制系統(tǒng)(CCS)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(如4WS)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)(如4WD)等。其主要用于提高汽車(chē)的安全性、舒適性和動(dòng)力性等。近些年來(lái),這類(lèi)控制系統(tǒng)開(kāi)始在普通轎車(chē)上廣泛采用。
7、 車(chē)身電子控制系統(tǒng)
主要包括安全氣囊(SRS)、自動(dòng)座椅、自動(dòng)空調(diào)控制、車(chē)內(nèi)噪音控制、中央防盜門(mén)鎖、視野照明控制、自動(dòng)刮水器、自動(dòng)門(mén)窗、自動(dòng)防撞系統(tǒng)以及滿(mǎn)足不同用電設(shè)備的電源管理系統(tǒng)。主要是用來(lái)增強(qiáng)汽車(chē)的安全性、舒適性和方便性。
8、 多媒體娛樂(lè)、通訊系統(tǒng)
隨著汽車(chē)工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代汽車(chē)上,電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,汽車(chē)電子化的程度也越來(lái)越高。汽車(chē)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合催生出汽車(chē)電子技術(shù)概念。電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中的廣泛應(yīng)用加快了電子汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì),推動(dòng)了汽車(chē)功能的多元化和便捷化。
一、汽車(chē)電子技術(shù)
現(xiàn)代電子技術(shù)與汽車(chē)工業(yè)的結(jié)合促成了電子汽車(chē)概念的誕生和實(shí)現(xiàn),概括地來(lái)說(shuō)當(dāng)前的汽車(chē)電子技術(shù)主要包括:智能化集成傳感器:提供用于模擬和處理的信號(hào),而且還能對(duì)信號(hào)作坊大處理。同時(shí),他還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自動(dòng)校正,具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響;嵌入式微處理機(jī)已廣泛地應(yīng)用與安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。軟件技術(shù):隨著汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用的增加,對(duì)有關(guān)控制軟件的需求也相應(yīng)增加,并可能要求進(jìn)一步計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。因此,要求使用多種語(yǔ)言,并開(kāi)發(fā)出通用的高水平軟件,以滿(mǎn)足多種硬件的要求。轎車(chē)上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴(lài)于軟件;多通道傳輸技術(shù),多通道傳輸技術(shù)的采用,對(duì)電子控制集成化的實(shí)現(xiàn)是十分必要和有效的。采用這種技術(shù)后,使各個(gè)數(shù)據(jù)線成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò),以便分享汽車(chē)中心計(jì)算機(jī)的信息。汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò):汽車(chē)電子設(shè)備發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是大量使用微處理機(jī)來(lái)改善汽車(chē)的性能。隨著電控器件在汽車(chē)上越來(lái)越多的應(yīng)用,車(chē)載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要。為了進(jìn)一步提高行使的經(jīng)濟(jì)性,溫度及車(chē)速等信息必須在不同控制單元間交換。由此,以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。集成化技術(shù):汽車(chē)電子技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨向是功能集成化,從而實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。光導(dǎo)纖維:汽車(chē)電子技術(shù)的進(jìn)步,已使各系統(tǒng)控制走向集中,形成整車(chē)控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外,甚至包括多達(dá)23個(gè)微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件,組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)等。
二、國(guó)內(nèi)汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展
電子技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用加快了汽車(chē)技術(shù)的升級(jí)和突破,自20世紀(jì)80年代以來(lái),汽車(chē)工業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展,也是以電子技術(shù)(特別是計(jì)算機(jī)、集成電路技術(shù))為動(dòng)力而實(shí)現(xiàn)的。采用電子技術(shù)是解決汽車(chē)所面臨的諸多技術(shù)問(wèn)題的最佳方案。因此一國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平及其在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況決定了其在未來(lái)軌跡汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的地位和影響力。目前,國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的電子技術(shù)應(yīng)用多數(shù)還處于初級(jí)階段。只有少數(shù)廠家,主要集中在一些中外合資和國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的汽車(chē)生產(chǎn)廠家,開(kāi)始將電子控制裝置應(yīng)用在汽車(chē)工業(yè)中。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在采用的電子裝置主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射、電子點(diǎn)火控制、汽車(chē)安全性方面的安全氣囊,ABS等領(lǐng)域,而且多數(shù)為直接引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品組裝,國(guó)內(nèi)科研院所目前有關(guān)汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用的研究也主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)控制、電控懸架、ABS系統(tǒng)等幾個(gè)方面,在汽車(chē)的電子網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、GPRS導(dǎo)航及智能交通系統(tǒng)的研究等方面與國(guó)外還有一定差距。
三、現(xiàn)代電子技術(shù)促進(jìn)汽車(chē)智能管理的發(fā)展
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民群眾對(duì)汽車(chē)工業(yè)要求的逐步提高,當(dāng)前的電子技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域里得到了很好較快較好的應(yīng)用。汽車(chē)智能管理系統(tǒng)就是這一應(yīng)用的重要體現(xiàn)。車(chē)輛智能管理儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)管理儀)硬件構(gòu)成主要由CPU,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數(shù)碼相機(jī)控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星的信號(hào),經(jīng)過(guò)計(jì)算后可得出車(chē)輛所處的經(jīng)緯度、行駛速度、行駛方向等參數(shù)。管理儀還能夠采集與司機(jī)操作有關(guān)的數(shù)據(jù),如剎車(chē)、遠(yuǎn)光燈、近光燈、左右轉(zhuǎn)向燈、喇叭、霧燈、制動(dòng)氣壓、車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)等參數(shù)。管理儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔和特殊事件的觸發(fā),將有關(guān)數(shù)據(jù)保存入IC(Intelligent Card)卡中。根據(jù)這些數(shù)據(jù),車(chē)輛管理部門(mén)就可以對(duì)車(chē)輛的歷史運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查、管理,以確定車(chē)輛是否按照規(guī)定的要求運(yùn)行。管理儀還能夠?qū)ψ罱?5次停車(chē)前,每次停車(chē)前50秒的所有信息進(jìn)行詳細(xì)記錄,GPS數(shù)據(jù)的采集速度受GPS系統(tǒng)的限制,每秒鐘記錄1次,其他參數(shù)每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數(shù)碼照相機(jī)的控制接口,可以根據(jù)外部觸發(fā)信號(hào),對(duì)車(chē)內(nèi)的情景拍照。 轉(zhuǎn)貼于
汽車(chē)工業(yè)是高科技工業(yè),汽車(chē)性能的每一步提升都伴隨著新技術(shù)、新工藝的運(yùn)用。電子技術(shù)是21世紀(jì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)變革的重要技術(shù)之一,電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將有效提升汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展水平。
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【關(guān)鍵詞】車(chē)載網(wǎng)絡(luò) 車(chē)身系統(tǒng) 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 安全系統(tǒng) 信息系統(tǒng)
1 汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)化
在傳統(tǒng)汽車(chē)中,開(kāi)關(guān)、繼電器、電磁儀表等與電子相關(guān)的零部件構(gòu)成了汽車(chē)電器,它們之間信息交互是建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電氣信號(hào)連接基礎(chǔ)上的。電氣信號(hào)的種類(lèi)也局限于模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)。實(shí)施信號(hào)連接的電線束,通常稱(chēng)為線束。
汽車(chē)中電器的技術(shù)含量和數(shù)量是衡量汽車(chē)性能的一個(gè)重要標(biāo)志。汽車(chē)電器技術(shù)含量和數(shù)量的增加,意味著汽車(chē)性能的提高。但汽車(chē)電器的增加,同樣使汽車(chē)電器之間的信息交互橋梁――線束和與其配套的電器接插件數(shù)量成倍上升。在1955年平均一輛汽車(chē)所用線束總長(zhǎng)度為45米;而到了2002年,一輛汽車(chē)所用的平均線束總長(zhǎng)度達(dá)到了4000米。線束的增加不但占據(jù)了車(chē)內(nèi)的有效空間,增加了裝配和維修的難度,提高了整車(chē)成本,而且妨礙了整車(chē)可靠性的提高。
為了在提高性能與控制線束數(shù)量之間尋求一種有效的解決途徑,在20世紀(jì)80年代初,出現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的車(chē)內(nèi)信息交互方式――車(chē)載網(wǎng)絡(luò)。
汽車(chē)制造商根據(jù)各個(gè)地方不同速度的要求,將會(huì)制定出幾個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)。“對(duì)于所有的汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō),車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的很多運(yùn)行都涉及到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),” 通用汽車(chē)公司的一位研究電子動(dòng)力傳輸?shù)膶?zhuān)家Dennis Bogden說(shuō)?!叭绻惬@得高速的數(shù)據(jù)是通過(guò)鏈接一個(gè)網(wǎng)絡(luò),而低速的數(shù)據(jù)又是鏈接另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的話,我們就早已經(jīng)停止了各種各樣的技術(shù)嘗試,因?yàn)槲覀冃枰膬H僅是一個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)?!?/p>
2 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
車(chē)載網(wǎng)絡(luò)按照應(yīng)用加以劃分,大致可以分為4個(gè)系統(tǒng):車(chē)身系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、信息系統(tǒng)。
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊的位置比較集中,可固定在一處,利用網(wǎng)絡(luò)將發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)設(shè)置的模塊連接起來(lái)。在將汽車(chē)的主要因素―行駛、停車(chē)與轉(zhuǎn)向這些功能用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)時(shí),就需要高速網(wǎng)絡(luò)。
動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線一般連接3塊電腦,它們是發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS/EDL及自動(dòng)變速器電腦(動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅(qū)動(dòng)與組合儀表等電腦)??偩€可以同時(shí)傳遞10組數(shù)據(jù),發(fā)動(dòng)機(jī)電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數(shù)據(jù)總線以500Kbit/s速率傳遞數(shù)據(jù),每一數(shù)據(jù)組傳遞大約需要0.25ms,每一電控單元7~20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)锳BS/EDL電控單元發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元自動(dòng)變速器電控單元。
與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)相比,汽車(chē)上的各處都配置有車(chē)身系統(tǒng)的部件。因此,線束變長(zhǎng),容易受到干擾的影響。為了防干擾應(yīng)盡量降低通信速度。在車(chē)身系統(tǒng)中,因?yàn)槿藱C(jī)接口的模塊、節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增加,通信速度控制將不是問(wèn)題,但成本相對(duì)增加,對(duì)此,人們正在摸索更廉價(jià)的解決方案,目前常常采用直連總線及輔助總線。
整個(gè)汽車(chē)車(chē)身系統(tǒng)電路主要有三大塊:主控單元電路、受控單元電路、門(mén)控單元電路。
主控單元按收開(kāi)關(guān)信號(hào)之后,先進(jìn)行分析處理,然后通過(guò)CAN總線把控制指令發(fā)送給各受控端,各受控端響應(yīng)后作出相應(yīng)的動(dòng)作。車(chē)前、車(chē)后控制端只接收主控端的指令,按主控端的要求執(zhí)行,并把執(zhí)行的結(jié)果反饋給主控端。門(mén)控單元不但通過(guò)CAN總接收主控端的指令,還接收車(chē)門(mén)上的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入。根據(jù)指令和開(kāi)關(guān)信號(hào),門(mén)控單元會(huì)做出相應(yīng)動(dòng)作,然后把執(zhí)行結(jié)果發(fā)往主控單元。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用,不但增強(qiáng)了汽車(chē)的性能,而且減少了線束的用量。2003年6月在南京菲亞特下線的“派力奧?周末風(fēng)”,由于采用了汽車(chē)整體車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù),從而減少了23%的線束,降低元件重量2.8千克。在“派力奧?周末風(fēng)”中,車(chē)載網(wǎng)絡(luò)將前照燈照明、前/后窗自動(dòng)玻璃清洗控制、轉(zhuǎn)向燈控制、后風(fēng)窗雨刮器、內(nèi)部照明系統(tǒng)、單點(diǎn)觸電動(dòng)窗自動(dòng)升降、電子防盜系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連為一體。
3 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
近兩年在中國(guó)生產(chǎn),價(jià)格在8萬(wàn)元~20萬(wàn)元之間,采用車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的轎車(chē)、SUV情況。價(jià)格在20萬(wàn)元以下的轎車(chē)屬于普及型轎車(chē),但車(chē)載網(wǎng)絡(luò)卻在近兩年在中國(guó)生產(chǎn)的普及型轎車(chē)中占據(jù)了相當(dāng)大的比重,說(shuō)明車(chē)載網(wǎng)絡(luò)已在轎車(chē)中進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,它不再是高檔轎車(chē)獨(dú)享的專(zhuān)用高級(jí)技術(shù)。說(shuō)明CAN總線已成為普及型轎車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的主流。
在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中,通信介質(zhì)已日益引起關(guān)注,目前POF已得到大量應(yīng)用。此前德國(guó)寶馬汽車(chē)公司宣布在2002年3月上市的最高級(jí)新款轎車(chē)“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。
數(shù)據(jù)通信對(duì)速度的要求是永無(wú)止境的。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中,介質(zhì)的通信速度是制約車(chē)載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和發(fā)展的一個(gè)重要因素。POF在汽車(chē)上的成功應(yīng)用,不但推動(dòng)了以Byteflight、FlexRay和MOST等現(xiàn)有的以POF為介質(zhì)的高速車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,而且為下一代車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。隨著人類(lèi)生活空間的拓展,IT融合于汽車(chē)之中是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì),而作為IT裝置之間實(shí)施信息交互媒介的網(wǎng)絡(luò),將會(huì)有更多類(lèi)似于IEEE 1394、Bluetooth等IT領(lǐng)域應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)向汽車(chē)滲透。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,面對(duì)中國(guó)巨大的轎車(chē)市場(chǎng),世界上各大汽車(chē)制造商紛紛與國(guó)內(nèi)汽車(chē)制造廠合作生產(chǎn)轎車(chē),并且所生產(chǎn)轎車(chē)的技術(shù)含量正逐漸與世界同步。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道,近年來(lái)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的轎車(chē)中,汽車(chē)電子在汽車(chē)中所占的比例及其汽車(chē)電子的技術(shù)含量已超過(guò)世界轎車(chē)的平均水平。
目前國(guó)際汽車(chē)工業(yè)廣泛采用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、項(xiàng)目平臺(tái)、全球采購(gòu)、模塊化供貨等運(yùn)作方式。最近上海、浙江、廣東已在不同程度上起動(dòng)了汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)。政府的支持、市場(chǎng)的需求為中國(guó)汽車(chē)電子的發(fā)展提供了良好平臺(tái)。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)是典型的實(shí)時(shí)嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而中國(guó)擁有較多的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員,提供了大量的人才儲(chǔ)備。這是中國(guó)汽車(chē)電子的發(fā)展機(jī)遇,也是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)在中國(guó)的發(fā)展機(jī)遇。
車(chē)載網(wǎng)絡(luò)作為連接車(chē)內(nèi)機(jī)械、電器和電子信息的紐帶,是整車(chē)的核心技術(shù),而國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的現(xiàn)狀將注定具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的大量運(yùn)用還需要汽車(chē)企業(yè)和相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)商付出大量的努力。
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