汽车与电子技术的密切关系

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        汽车的性能取决于电子技术。虽然这种说法由来已久,即便是现在各种各样的技术仍不断地配备到汽车上,使得汽车在不断地变化发展。与汽车电子化一道成长、不断推出新型汽车电子技术的日本电装技术团队,将分多章回顾汽车电子技术,介绍关键技术的基础知识。本文将首先回顾汽车与电子技术的发展史,并探讨两者的密切关系。

  要想理解汽车电子技术,就需要回顾一下汽车与电子两大技术在20世纪的发展史。图1为汽车与电子技术的发展历史。世界首辆汽油4轮汽车是在1886年由戈特利布·戴姆勒(Gottlieb 戴姆勒)发明的。汽车圆了“随时随地自由移动”这一人类多年来的梦想。


图1:汽车及汽车电子技术的历史

汽车的历史始于1886年,其发展得到了电子技术技术的推动。

  从那以后过了大约20年,美国福特汽车(Ford Motor)的“Model T”(通称T型福特)将工艺品似的的汽车改变成了工业产品。生产线通过传送带方式提高了生产效率,这在当时具有划时代意义。始于19世纪末的汽车就这样被1908年推出的T型福特带入了全面普及期。这款T型福特在大约20年间生产了1500万辆,然后,直到德国大众汽车(Volkswagen AG)的“Type 1”(通称甲壳虫)生产了2100万辆以上为止,T型福特一直是单一车型中最热销的汽车。

  汽车的实用化,是工业发展历史的集大成。也就是说,是产业革命由外燃机开始进一步引发能源革命,进而催生了内燃机。自T型福特以来,截至上世纪60年代为止,支撑汽车技术进步的是机械技术及制造技术。在这一时期,汽车业界通过机械加工及内燃机技术,实现了发动机性能的提升,而且,与“行驶、转弯、停车”相关的性能全凭机械技术的进步便可提供支持,这一点足以令人称奇。

电子技术是应对尾气排放规定的“救命稻草”

另一大技术——电子技术发端于1947年发明的晶体管,在此前不断发展形成的固体物理学及量子力学的理论的支持下,上世纪60年代以后电子技术取得了长足发展。从晶体管到IC(集成电路),再经过微处理器,最终促进了软件技术的发展。电子技术的应用遍及所有产业,在汽车电子技术领域的推广应用也毫不逊色于其他领域。

  对于因为苦于应对尾气排放规定而停滞不前的汽车产业而言,上世纪70年代后电子式燃料喷射装置的实用化可以是成为了汽车产业的一棵“救命稻草”。借助电子技术,该装置超越了此前机械控制的极限,在不牺牲输出功率及燃效等性能的情况下成功地实现了尾气净化。汽车电子技术的发展带来了机械技术的新进展,汽车借助电子技术与机械技术的相乘效应,进一步实现了发展。电子技术的应用领域也开始不仅限于发动机控制,而是向数字仪表、安全气囊、ABS(Anti-lock Brake System)以及汽车导航系统等领域不断扩展。

  就这样,汽油4轮汽车发明以来已度过了大约120年的时光,晶体管度过了约60年、T型福特度过了大约100年、微处理器度过了约40年的时光。

  且不说汽车电装部件,汽车电子技术得以全面发展的时期是在上世纪70年代电子式燃料喷射技术面世以后。首先被应用于以发动机控制为代表的动力传动控制领域,之后,汽车电子技术逐渐扩大到车体系统、行驶安全系统以及信息系统(图2)。


图2:汽车电子技术应用产品的扩大

从动力传动系统向信息系统不断扩展

  动力传动系统方面,从减少尾气、节省燃耗的系统开始,目前发展到了混合动力车及电动汽车的驱动控制。车体系统方面,车门锁等旨在提高方便性的系统被开发出来,之后,电子技术又为安全气囊以及ABS之类安全性能的提升作出了贡献。

  目前,由于汽车与外部之间的通信功能的进步,紧急通报以及远程服务等已实现了实用化。在从上世纪90年代开始全面普及的汽车导航系统的技术进步中,通信功能发挥了重要作用,近年来,通信功能与ETC(Electronic Toll Collection)系统等交通基础设施的联动得到了强化。图2仅作了一个简介,汽车电子技术的详细年表见本文末尾的表1。

  今后,可进一步提高燃效以及用于安全预防的技术的应用产品将会越来越多。为了满足汽车所要求的环保性能、安全性、方便性以及信息高速处理等各领域的要求,新产品将会不断被开发出来。

受益于半导体的技术进步

电子技术的进步,得益于半导体集成度的提高。图3通过单个IC中集成的元件数的逐年走势展示了这种进步,可以看出,其元件数呈几何级数式增加。


图3:半导体集成度提高的走势

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