オートモーティブエレクトロニクスとは、車体電子制御装置と車両用電子制御装置の総称で、エンジン制御系、シャシー制御系、車体電子制御系（電子輸入ECUの本体）を含む車体電子制御装置とは、安全性を向上させるものです。 , 快適さ, 車の経済性とエンターテイメント. センサーで構成される電子制御システム, マイクロコントローラー MPU, アクチュエーター, 数十または数百の電子部品および部品. 自動車エレクトロニクスの程度は、現代の自動車のレベルを測定する重要な指標と見なされています,新型車の開発や自動車の性能向上を図る上で最も重要な技術手段です。
技術ステータス
自動車の電動化は、自動車技術の発展における革命であると考えられており、自動車の電子化の程度は、現代の自動車のレベルを測る重要な指標と見なされており、新しいモデルと性能を開発するために使用される最も重要な技術的尺度です。自動車メーカーは、自動車用電子機器の数を増やし、自動車用電子機器を促進することが、将来の自動車市場を獲得するための重要かつ効果的な手段であると考えています。
統計によると、1989 年から 2000 年にかけて、自動車の製造コスト全体に占める各自動車の電子デバイスの平均割合は、16% から 23% 以上に増加し、一部の高級車では、使用されるシングルチップ マイクロコンピュータの数が 48 に達しました。 、および電子製品が車両のコストの 50% 以上を占めています。
変更を適用する
自動車の電子技術の適用は、自動車に次のような大きな変化をもたらします。
自動車の機械構造は大きく変化し、自動車の各種制御システムは電子化・電動化へと発展し、「ワイヤー制御」が実現され、「ワイヤーステ」「電子スロットル」など、本来の機械的な伝達機構がワイヤーに置き換えられます。等々。
車の 12 ボルト電源システムは 42 ボルトに変換されます. 車内の電子機器の増加に伴い, 消費電力が劇的に増加しています. 既存の 12 ボルト電源は車のすべての電気システムのニーズを満たすことができません.今後は、42ボルトの始動発電機一体型電源方式を採用し、発電機の最大出力を2005年の1kWから約8kWに引き上げ、発電効率を80%以上に引き上げます。 42 ボルト自動車電装システムの新規格の実装により、自動車電装部品の設計と構造が大幅に変更され、メカニカル リレーとヒューズ保護回路が廃止されます。
自動車電子技術の適用により、自動車はよりインテリジェントになります. スマートカーには、ドライバーや乗客の状態、交通施設や周辺環境に関する情報を十分に認識できるさまざまなセンサーが搭載されており、インキュベーターが最良の状態であるかどうかを判断し、車両と人が危険にさらされているかどうかを確認し、適切な措置を講じます。
社会は情報ネットワークの時代を迎え、車は単なる移動手段ではなく、オフィスや自宅にいるような生活や仕事の延長としての役割も期待されています。 、放送を聞く、電話をかける、インターネットをサーフィンする、仕事をする.デジタル技術の進歩に伴い、自動車もマルチメディア時代に突入します.WINDOWSオペレーティングシステムを使用して開発された車載コンピュータマルチメディアシステムには、情報処理、通信、ナビゲーション、盗難防止、言語認識、画像表示、エンターテイメントの機能. 近い将来、自動車には自動ナビゲーションと運転支援システムが装備されます. ドライバーは、運転目的地をカーコンピュータに入力することができます.人は車を運転しながら、言語認識システムを介して車内のさまざまな設備を操作することができます。 音楽テレビを楽しみながら、ディナーテーブルや航空券などの予約もできます。
カテゴリー紹介
自動車の走行性能への影響に応じて、自動車用電子製品は 2 つのカテゴリに分類できます。いわゆる「機械的および電気的」カーエレクトロニクスであり、エンジン、シャーシ、ボディの電子制御が含まれます. 電子燃料噴射システム、ブレーキアンチロックブレーキ制御、アンチスキッド制御、トラクション制御、電子制御サスペンション、電子制御オートマチックトランスミッション、電子パワーステアリングなど。もう1つは車載用電子デバイスです。環境の中で独立して使用できる電子デバイスであり、自動車自体の性能には直接関係しません。情報システム（トリップコンピュータ)、ナビゲーションシステム、カーオーディオおよびテレビエンターテイメントシステム、カーコミュニケーションシステム、インターネット機器、 等
2008年、電子技術開発の方向性は集中統合制御に向けられました: エンジン管理システムと自動変速機制御システムは、動力伝達システムの総合制御 (PCM) に統合されました; アンチロックブレーキ制御) システム (A 、トラクション コントロール システム (TCS)、ドライブ アンチスキッド コントロール システム (ASR) が統合されてブレーキを制御し、中央のシャーシ コントローラーを介して、ブレーキ、サスペンション、ステアリング、動力伝達などの制御システムがバスで接続されます。複雑な制御計算を通じてさまざまなサブシステムを調整して、車両の走行性能を最適なレベルに制御し、統合シャーシ制御システム (UCC) を形成します。
自動車に搭載される電子および電気機器の数が急激に増加したため、接続するワイヤの数と重量を削減するために、ネットワークとバスの技術がこの時期に大きく発展しました. バス技術は、さまざまな自動車の電子機器をネットワークに接続します. , データバスを介して情報を送受信. 独自の制御機能を独立して完了することに加えて, 電子デバイスは、他の制御デバイスにデータサービスを提供することもできます. ネットワーク設計の使用により, 配線が簡素化されます, の数電気ノードと配線の量が削減され、組み立て作業が簡素化され、情報伝達の信頼性も向上します. データバスを介して、任意の電子制御デバイスにアクセスでき、障害コードを読み取ってその障害を診断できます.これにより、車両全体のメンテナンス作業が容易になります。
7つの特徴
自動車用電子情報製品は大きな市場であり、その市場は毎年 7% ずつ成長し、車載テレマティクス システムの市場は 200 億ドルに達する見込みです. Auto Products Home コミュニティの専門家によると、私の国の急速な発展に伴い、自動車産業、私の国の自動車エレクトロニクス産業は、7つの主要な発展の特徴を示しています。
1. 自動車産業は技術革新の時代にあり、伝統的な機械・電気製品はハイテク製品になり、自動車産業はハイテク機器を備えた産業になっています。
2. 規制と市場は自動車の電子情報技術の発展を促進します.エネルギー、排気、騒音、および安全性規制はますます厳しくなり、快適性に対する顧客の要求は絶えず改善されており、電子技術の開発が促進されます.また、排出ガス基準EuroⅢ、欧州は排出基準EuroⅣを実施 ドイツは燃料消費量100kmあたり1リットルの自動車を開発 自動車の安全性を高めるシートベルト、エアバッグ、ABS、ASRなどはすべてインテリジェント化.
3.自動車およびエンジンシステムのマイクロプロセッサの規模はますます大きくなっています.自動車用マイクロプロセッサはますます多くなり,モデルによっては60個もあり,それらはLINおよびCANネットワークによって制御されます.自動車用電子製品は1/を占めます.自動車の総コストの 3 分の 1、ソフトウェア部分が 4%、10% を占めます.IC も引き続き統合され、現在の 1 つの IC は、過去の複数の IC と同等の機能を実行できます.電子システムのニーズに合わせて、車載用電源システムは 12V から 42V へと発展します。
4. 電子制御と電子噴射システムが普及し、動力システムの効率が向上します. すべてのエンジンが電子技術を採用し、メーカーも普及と改善を行っていることがわかります. 電子制御エルネ高圧が広く研究されています. 、パワー エレクトロニクス モジュール ハイブリッド駆動システム 水素燃料電池ハイブリッド車の商品化に新たな進展があり、電子制御複合火花点火エンジンが急速に普及し、高度な電子制御均一充電および圧縮点火エンジンが集中的に研究されています。
5. コントロール・バイ・ワイヤまたは駆動システムが急速に発展しています. ステアリング・バイ・ワイヤとブレーキ・バイ・ワイヤに関する研究が強化されています. コントロール・バイ・ワイヤは機械システムに取って代わり, 自動車のシャシーは.革命的な変化を遂げます。
6. 自動車の知能化、高速道路の自動化、ナビゲーションシステムなど、ITS が急速に台頭しています。
7. 統合制御は、動力伝達システム、シャシーと安全システム、ボディと盗難防止システムなどを含む、自動車の電子情報技術の開発トレンドとなっています。引き続きアップします。
はじめに
製品開発プロセス
車両制御電子製品は、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせた組み込みシステムです.リソースを節約し、製品開発サイクルを短縮するために、通常、ソフトウェアとハードウェアは同期して開発する必要があります.ソフトウェアとハードウェアのデバッグ.車両制御電子製品のソフトウェア開発OS環境下での機能記述、ソフトウェア設計、コード生成、高度なデバッグなどのステップ ハードウェア記述、ハードウェア設計、ハードウェアデバッグなどのステップ ソフトウェア設計完了後、仮想ECU上での検証プラットフォームは、対応するツールを使用して完成されます. ハードウェア設計が完了した後、ハードウェアとソフトウェアの統合デバッグが一緒に実行されます. この開発方法により、製品の市場投入までの時間が短縮されます ソフトウェアとハードウェアの並行開発スキーム
製品ソフトウェア開発プロセス
自動車制御エレクトロニクス製品のソフトウェア開発プロセスは「V」字型の開発プロセスであり、「V」字型の開発プロセスは、機能設計、プロトタイプ シミュレーション、コード生成、Hardware-in-the-ループ シミュレーション - HIL、およびキャリブレーション。
機能設計段階で使用する主なツールは MATLAB であり、MATLAB が提供する SIMULINK、STATEFLOW などのツールを使用して、制御方式の設計、機能モジュールの設計、制御アルゴリズムの設計などのタスクを完了し、事前作業をシミュレートします。 . プロトタイプ シミュレーション フェーズで使用される主なツールは DSPACE です. DSPACE が提供する Rapid Control Prototyping-RCP ツールを使用して、オフライン シミュレーション作業を完了します. この段階を開始する前に、REAL TIME WORKSHOP やTARGETLINK を使用して、SIMULINK、STATEFLOW などによって生成されたコードを標準 C コードに変換します。
コード生成プロセス
標準 C コードに変換する過程で、必要に応じて OSEK 仕様に準拠した組み込みリアルタイム OS を追加できます コード生成段階で使用される主なツールは CODEWARRIOR です コンパイラ、デバッガ、およびその他のツールを使用してCODEWARRIOR が提供する、標準 C コードからターゲット ハードウェア プラットフォーム上の製品コードへの変換を完了します. 下の図は、車両制御電子製品のコード生成プロセスを示しています. 電子製品コード生成プロセス
カーエレクトロニクスシステム事業部
自動車用電子製品は、2 つのカテゴリに分けることができます: 1. パワートレイン制御、シャーシおよびボディ電子制御、快適性および盗難防止システムを含む自動車 [3] 電子制御デバイス 2. 自動車情報システム コンピュータを含む自動車電子デバイス )、カータイヤ空気圧監視システム、ナビゲーションシステム、カーオーディオビジュアルエンターテイメントシステム、カー通信システム、カーネットワーク、画像リアビューシステム、カーナビゲーターリアビューカメラなど。
下図は車載電装システムの区分を模式的に示したもので、今後の車載電装市場はより安全な傾向にあり、市場の需要からも安全運転技術や製品への関心が高まっていることがうかがえます。パッシブ セーフティ技術、つまりクラッシュ センサー、エアバッグ、シートベルト、フォローアップ ステアリング構造、板金など、自動車事故の際にドライバーと乗員を保護する技術と製品を大幅に進歩させてきました。衝撃ゾーン および他の製品と技術は、多くの命を救い、自動車事故での怪我を減らしました. しかし、最新の開発は、レーダー、光学センサー、超音波センサーなどの技術を使用して、接近する物体を取り囲むように車の距離を測定するアクティブセーフティです.このデータは、ドライバーに車の走行速度を制御し、衝突の可能性を回避するように促すために使用できます。 ブレーキやステアリング システムを制御して、衝突を自動的に回避します。この衝突回避システムは、世界の事故率と自動車事故の高額な費用を削減することができます。
アプリケーションの状態
エンジンへの適用:
電子制御燃料噴射装置
現代の自動車では、機械式または電気機械式のハイブリッド燃料噴射システムが時代遅れになり、その優れた性能により、電子制御の燃料噴射装置がますます普及しており、燃料を節約し、空気を最大限に浄化して出力することができます。一定の力. 実験と修正の後, 最良の作動状態でのエンジンのオイル供給制御法則が得られます, そして、これらの目的の法則は、事前にマイクロコンピュータのメモリにプログラムされています. エンジンが作動しているとき, 空気に従って.各センサーで計測された流量と含有量 酸素量、吸気温度、エンジン回転数、使用温度などをあらかじめプログラムされた演算プログラムで計算し、最適に作動するパラメータと比較判定 このようにして、エンジンは常に最適な作動状態で作動することができ、エンジンの全体的なパフォーマンスを向上させることができます。
電子点火 (ESA)
マイクロコンピュータ、センサーとそのインターフェース、アクチュエーターなどの部品で構成されており、センサーから送信されたエンジンのさまざまなパラメーターに従って計算および判断し、点火時間を調整して、燃料を節約し、空気を減らすことができます。また、新しいエンジン電子制御装置には、適応制御、インテリジェント制御、自己診断機能もあり、一般に、エンジン電子制御装置の省エネ効果は 15% 以上であると考えられており、その効果は環境保護の観点からより明白です。
さらに、エンジン部分での電子技術の使用には、排気ガス再循環 (EGR)、アイドル スピード コントロール (ISC)、電動オイル ポンプ、発電機出力、冷却ファン、エンジン排気量、スロットル タイミング、二次空気噴射、エンジンも含まれます。ブースト、油蒸気蒸発、システム自己診断機能などは、多かれ少なかれ異なるモデルに適用されます。
関連アプリケーション
電子制御オートマチックトランスミッション (ECAT)
ECATは、エンジン負荷、回転数、車速、ブレーキの作動状態、ドライバーが制御する各種パラメーターに応じて、コンピューターの計算と判断により自動的にシフトレバーの位置を変更し、最適な変速制御を実現します。 , つまり, 最適なギアと最適なシフト時間を得ることができます. その利点は, 優れた加速性能, 高感度, 運転負荷と道路状況を正確に反映できる. トランスミッションシステムの電子制御デバイスは、瞬時に自動的に適応できます.電空シフト装置は、電子装置を使用して、機械式シフトレバーとトランスミッション機構との接続を交換し、アバルサーボパインを介してアネムシリンダーに実装されています. それはありません.車両の取り扱いを大幅に簡素化するだけでなく、最適なドライビングも実現します ダイナミクスと安全性。
アンチロック ブレーキ システム (ABS)
このシステムは、開発期間が最も長く、プロモーションと適用が最も速い重要な安全コンポーネントであり、車輪のロックを制御して車のブレーキを防ぐことにより、車輪と地面との間の最適なスリップ率 (15 ～ 20%) を確保します。 、車がさまざまな道路でブレーキをかけたときに、車輪と地面が縦方向のピーク粘着係数と大きな横方向粘着係数に達して、車両がロックやスリップ、ステアリング能力の喪失などの危険な作業条件を持たないようにします。制動時の操縦安定性と安全性を向上させ、制動距離を短縮するアンチスキッド システム (ASR) は、トラクション コントロール システム (TCS または TRC) とも呼ばれ、ABS の完成と補完です。運用の安定。
電動パワーステアリングシステム
電子ステアリング アシスト システムは、DC モーターを使用して従来の油圧ブースター シリンダーを置き換え、バッテリーと電気モーターを使用して電力を供給します. 従来の油圧パワー アシスト システムと比較して、このマイクロコンピューター制御のステアリング システムは、コンポーネントの機能を備えています。小型化、軽量化を実現 操舵力と操舵戻り特性を最適化することで、操舵性と操舵応答性を向上させ、低速域での操縦性を高め、走行安定性を調整します。
アダプティブサスペンション
アダプティブサスペンションシステムは、サスペンション装置の瞬間的な負荷に応じて、サスペンションスプリングの剛性とショックアブソーバーの減衰特性を自動的かつタイムリーに調整して、その時の負荷に適応し、所定の高さを維持することができます。このようにして、車両の走行安定性、ハンドリング、および乗り心地が大幅に向上します。
自動制御システム (CCS)
高速で長距離を走行する場合は、定速走行自動制御システムを使用することができ、定速走行装置が走行抵抗に応じてスロットル開度を自動的に調整し、ドライバーは頻繁にアクセルを踏む必要がなくなります。上り坂で車速が下降傾向にある場合は、マイコン制御システムが自動的にスロットル開度を上げ、下り坂ではスロットル開度を自動的に閉じてエンジン出力を車速に合わせます。 . この制御システムは、ドライバーがシフト ダウンまたはブレーキをかけると、自動的に解除されます。
世界の主要な自動車メーカーが自動車の安全性の問題を重視する中、新しい電子技術は、エアバッグ システム、ドライビング ダイナミクス調整システム (FDR または VDC)、衝突防止システム、シートベルト、およびエラコントロールで広く使用されています。
発展させる
市場の重心が発展途上国に移行するか、技術の重心が電子技術に移行するかに関係なく、必然的に自動車用電子機器、環境保護規制の発展方向に影響を与えます。「2013-2017年中国自動車用電子産業市場競争パターン分析レポート」によると、今後 10 年間で、電子技術は自動車産業で大きな役割を果たします。世界中の新しい技術、製品、市場の開発に関する包括的な調査と研究を通じて、自動車の未来が明らかになりました。エレクトロニクス産業は、グリーン、環境保護、安全性、および接続性です。
環境保護: 世界の自動車産業の主な発展傾向は、燃料効率が高く、炭素排出量が少ないエンジンを開発することです。
セキュリティ: 自動車用電子機器の開発における 2 番目の主要なトレンドはセキュリティです. 市場では、より安全な運転を保証できる技術と製品に対する大きな需要があります.
コネクテッド コミュニケーション: 自動車用電子機器の開発における 3 番目の主要なトレンドは、自動車のコミュニケーション コネクティビティです。
自動車社会はInternet of Vehiclesの時代へ
Internet of Vehicles とは、実は車を主体として Internet と Internet of Things を組み合わせた新しいネットワークであり、「Internet of Vehicles」の時代のスマートカーは次のような特徴があります。目的地では、GPS 測位と車両間の自動通信により、車両は一時的にチームを編成または離脱して、交通効率を向上させることができます。
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