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浅谈当前汽车电路现状及发展趋势
来源:汽车电器  作者:佚名  2013-05-04 08:31:01

    摘要:传统点对点布线方法不但结构复杂不易检测维修,还浪费材料,牺牲车辆各种性能,因此其已无法满足未来行业需要,寻找和设计出线简质轻、灵活高效的网络化线路已迫切需要。

    随着科学技术的进步,各种新兴技术在汽车上得到不断运用,汽车上装备的电气设备日益增多,各控制单元之间的信息交换越来越密集,传感器和导线数量越来越多,汽车电路日趋复杂,这就给汽车电路检测维修带来了诸多不便和车辆性能上的一些损失。下面就汽车电路的现状、发展趋势进行论述。

1汽车电路现状
    现代汽车行业技术虽已十分发达,但是在汽车电路的设计和线路应用上还是存在一定不足,其主要表现在以下几个方面。

    1)导线繁多,增加成本及汽车质量,不易辨认,造成维修不变。随着人们对车辆各种性能需求的不断提高,各种电器设备被不断地设计安装,从行驶、制动、转向系统控制到安全保障系统,从仪表报警系统控制到数字通信、媒体、导航、定位、娱乐等新型电子通信管理。传统点对点布线方法使得连接导线越来越繁多,布线系统越来越庞大。据统计,一辆采用传统布线方法的高档汽车,其导线长度达2 000 m,电器节点达1500个。据资料介绍,这项数据大约每10年增长一倍,大大加剧了粗大的线束与汽车有限空间之间的矛盾,同时线本身的质量也增加了车辆的自重。传统的布线方法对故障的查找也相当麻烦,不便于维修,若想在车上增加一两种新的功能,或者将某个落后的用电器配件更新,将会使本来很乱的布线更加复杂。此外,导线大都用不同颜色、不同标号区分,但由于各国汽车厂商应用各有差异,造成识别困难、维修不便。因此,无论从材料成本、车辆使用经济性还是从工作效率来看,传统布线方法都很难适应汽车发展需要。

    2)电路图标准不一,不易读懂,难以掌握。由于各国汽车电路图在绘制方法、符号识别及文字、技术标准等方面有所不同,汽车电路图有很大差异,甚至同一个国家不同公司的电路图也存在较大差异。例如线路图中表示导线颜色的字母,各个制造厂商不尽相同,具体情况需要参照相应的维修手册。例如丰田系列,标注“R”表示单色导线,颜色为红色;标注“R-W”表示双色导线,主色为红色,辅助色为白色。桑塔纳2000导线的颜色直接用中文标出,“红”表示导线的颜色为红色,“红/黑”表示导线的颜色主色为红色,辅助色为黑色。通用凯越“WHT”表示导线的颜色为白色,“LTGRN/BLK”表示导线的颜色主色为浅绿色,辅助色为黑色。这就给读图带来许多麻烦,要读懂一种车型的整车电路图,特别是较复杂的轿车电路图,并非易事。因此汽车电路图的简化、规范已是当今世界汽车电路图的表达总趋势。

    3)布线重复不能很好实现信息共享、互通,不能根据实况需要优先传递信息,缺少实时性和灵活性。为了满足人们对车辆的安全性、舒适性以及燃油经济的苛刻需要,实现电控燃油喷射、驱动防滑、防抱死、废气再循环控制、巡航控制和空调等系统的实时性要求,有必要对公共数据实行共享,如发动机转速、车速、油门踏板位置等。但传统的布线无法很好实现信息共享,所以导致传感器众多,造成重复布线。同时由于每个控制单元对信息实时性的要求是因数据的更新速度和周期性不同而不同的,这就要求其数据交换网是基于优先竞争的模式,且自身具有较高的通行速率,这就需要新型的车载网络技术来满足其需求。

2汽车电路发展趋向
    随着科技的不断进步及能源的不断缺失,未来的汽车电路必然会向着减少能源消耗、提高车辆经济性,实现车辆信息传递高效、智能化、网络化等方向发展。
    1)使用高电压技术基于车载电器设备增多,用电负载越来越大,这就要求汽车上采用能量大、体积小、效率高的电源,目前,已有汽车公司在研究使用36 V, 42V新型电源的课题。2008年,欧盟已经开始实车应用42 V电源电压技术。理论与实验证明:在电器负载功率不变的情况下,电源电压提高2倍,负载电流可以减小2/3。因此,提高汽车电源电压,就可以大大减小汽车电器或电子控制部件的电流,减小能量消耗,汽车导线、电缆、电动机、线圈等就可缩小尺寸,节约导线,减小质量,而且能够减小电子设备体积,节约空间。目前,42 V电气系统结构已经得到了国际汽车工业界的认可,并已在一些车辆上采用,如沃尔沃公司的S80和福特公司的混合动力车Explorer。

    2)使用光纤电缆技术光纤电缆不仅具有质量轻、成本低、柔韧性好、藕合效率高等优点,还同时具备电气绝缘性能好、信号传输效率高、音频响应好、抗电磁干扰和抗辐射能力强等特性。德国宝马公司(BMW)在2002年3月上市的BMW7系列中铺设了50 m塑料光纤。对于采用塑料光纤的理由,宝马公司解释说:“使用目前的电缆时,数据传输速度一旦超过500 kb/s,就会产生电磁噪声问题。而今后车内数据传输速度的发展趋势将是越来越高,这一问题将更加严重。考虑到这一情况,从着眼于未来的角度出发,采取了导人塑料光纤的措施。”随着光纤技术的不断进步和成本不断降低,必将逐步取代传统的同轴电缆及双绞线,从而大大降低汽车电子控制系统乃至整车的制造成本,有效减轻整车装备质量,同时还为汽车轻量化开辟一条新的技术道路。

    3)使用车载网络技术车载网络技术能够有效传输车辆上各用电设备产生的海量实时信息,满足电控燃油喷射、驱动防滑、防抱死、废气再循环控制、巡航控制和空调等系统的实时性要求,实现对汽车公共数据实时共享,按照每个控制单元对实时信息的要求提供数据交换网的优先竞争模式。早在1986年德国博世公司就提出了CAN总线,随后又相继出现LIN总线、MOST总线(其数据传输速率高达24.8 Mb/s),并得到了初步的应用,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。

    4)使用集成电路和模块化设计技术车载电路的发展趋势是集成度越来越高,功能越来越强。集成电路具有体积小、质量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里,使电子电路的开发趋向于小型化、高速化。而模块化设计又能够开发具有多种功能的不同产品,不需要对各种产品实施单独设计,而是精心设计出多种模块,将其经过不同方式的组合构成不同的产品,以有效解决产品品种、规格、制造周期和成本之间的矛盾。其二者有机结合,既能够有效解决导线繁杂问题,又能够解决电子设备繁多问题,同时实现缩小体积、减轻质量、缩短工时、提高汽车电子控制系统乃至汽车整车的可靠性及经济性。据Strategy Analytics的一份市场报告指出,全球汽车集成电路市场由2005年的164亿美元增加到2009年的200亿美元,.o其最新发表的研究报告称,2013年全球汽车半导体市场规模将增长到50亿美元,其中安全与舒适性应用所占比例将超过50%。以丰田2006款雷克萨斯LS460为例,其汽车动态综合管理系统利用来自各种传感器的数据来预测打滑。它利用这些数据和驾驶员的判断来帮助驾驶员恢复对汽车的控制,通过激活电子控制制动、电子助力转向、制动防抱死、汽车稳定性、制动辅助、电子制动力量分配和发动机扭矩等功能来恢复对汽车的控制。

3结束语
    通过技术的不断进步以及科研人员的创新研发,未来的汽车电路一定能在不断满足人们对高性能车辆需求的同时,实现安全、节能、高效、灵活、智能、低成本的要求,实现车辆在提供交通便利的同时满足其他功能的需要。

关键词:电路现状

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