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汽車發(fā)明至今已逾百年,世界擁有汽車達(dá)8億輛之多,已是一門(mén)十分成熟的工業(yè),美國(guó)早被稱為“建在輪子上的國(guó)家”。今天,在內(nèi)外各種因素的驅(qū)動(dòng)下,汽車工業(yè)正迎來(lái)巨大變革。
首先,汽車市場(chǎng)轉(zhuǎn)向新興經(jīng)濟(jì)地區(qū)。原先生產(chǎn)的汽車大多銷往發(fā)達(dá)國(guó)家,但隨著全球化的發(fā)展,整體經(jīng)濟(jì)水平的提高,新興經(jīng)濟(jì)國(guó)家或地區(qū)買得起汽車的人不斷增加,需求殷切。據(jù)報(bào)道,今后發(fā)達(dá)國(guó)家汽車市場(chǎng)預(yù)計(jì)年均增長(zhǎng)率還不到1%,而中國(guó)則達(dá)到36%。2009年,中國(guó)新車銷量超過(guò)1300萬(wàn)輛,超過(guò)世界第一經(jīng)濟(jì)大國(guó)――美國(guó)(受金融危機(jī)影響,當(dāng)年汽車銷量跌破千萬(wàn)輛),成為世界最大的汽車市場(chǎng),業(yè)界震撼。
當(dāng)今世界每百人擁有的汽車量,美國(guó)約80輛,日本60輛,歐洲50~70輛,金磚四國(guó)中俄羅斯和巴西為10~20輛,而中國(guó)只3.8輛,印度更僅1.5輛,發(fā)展?jié)摿艽?。只要中、印汽車普及率達(dá)到歐美的一半――百人30輛,中印人口總和為2s億,簡(jiǎn)單計(jì)算即為7.5億輛,設(shè)其使用年限為7~8年,則每年即需約1億輛。中印度之外,還有約30億人口的“第三世界”,其中大部分國(guó)家的收入水平都高于這兩個(gè)國(guó)家。如此說(shuō)來(lái),汽車供有所需,前景樂(lè)觀。日媒預(yù)測(cè),當(dāng)下世界汽車年銷量為6000余萬(wàn)輛,到2025年可望增長(zhǎng)到2億輛,年均增長(zhǎng)率超過(guò)8%,市場(chǎng)可期。
其次,由于礦物能源的日益短缺和對(duì)綠色環(huán)保的不斷追求,汽車將逐漸電動(dòng)化。外媒議論甚多,資訊公司Roland Berger的一份名為《2025年汽車展望》研究報(bào)告預(yù)測(cè),到2025年世界電動(dòng)車(EV)將占新車產(chǎn)銷約10%,混合動(dòng)力車(HEV-Hybrid Electric Vehicle)發(fā)展更快,市場(chǎng)占有率將突破40%大關(guān)。網(wǎng)媒《技術(shù)在線》署名作者預(yù)測(cè),2025年新車銷量中約1/3將是電動(dòng)車,數(shù)量在6000萬(wàn)輛以上。雖然發(fā)達(dá)國(guó)家的電動(dòng)車比例也會(huì)增加,但原動(dòng)力是中國(guó)和印度。美國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模開(kāi)發(fā)成功,歐洲環(huán)保意識(shí)雖強(qiáng),但人卻保守,認(rèn)為“電動(dòng)車缺乏趣味性”,俄羅斯石油豐富,巴西生物乙醇生產(chǎn)繁榮,因而這些國(guó)家地區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)車估計(jì)還會(huì)長(zhǎng)期存在下去。中國(guó)和印度則因人口眾多和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,交通工具需求迫切,確保穩(wěn)定的能源供應(yīng)已成當(dāng)務(wù)之急。因?yàn)殡妱?dòng)車價(jià)格便宜,運(yùn)行成本低廉,中國(guó)和印度勢(shì)必將以電動(dòng)為主軸,迅猛發(fā)展電動(dòng)化以適應(yīng)社會(huì)之需。市調(diào)公司Databeans最近報(bào)告稱,電動(dòng)車近幾年內(nèi)將快速發(fā)展,2011年出貨量約200萬(wàn)輛,對(duì)比內(nèi)燃車的6400萬(wàn)輛,僅占3%,而到2016年,電動(dòng)車和混合電動(dòng)車將增長(zhǎng)到1000萬(wàn)輛以上,可占到汽車總量的14%(表1),2011~16年的年均增長(zhǎng)率達(dá)39%,其中亞洲和南美市場(chǎng)增長(zhǎng)最決,分別達(dá)42%和40%。實(shí)際出貨量也以亞洲居冠,屆時(shí)超過(guò)500萬(wàn)輛,幾乎占一半。
德國(guó)Robert Bosch公司則預(yù)計(jì),2010年世界汽車市場(chǎng)為7100萬(wàn)輛,其中電動(dòng)車為120.3萬(wàn)輛,占2%,2020年市場(chǎng)將增長(zhǎng)到1億輛,電動(dòng)車增長(zhǎng)到900萬(wàn)輛,占整個(gè)汽車市場(chǎng)的9%。《日經(jīng)電子》報(bào)道,2020年世界混合電動(dòng)車年產(chǎn)約1000萬(wàn)輛,其中插入式混合電動(dòng)車(PHEV---Plug in HybridElectrical Vehicle)超過(guò)100萬(wàn)輛,電動(dòng)車100萬(wàn)輛以上。本世紀(jì)初業(yè)界原對(duì)燃料電池車(FCV)抱以極大期望,認(rèn)為是新一代汽車革命之源,但隨著時(shí)間的推移,人們把注意力轉(zhuǎn)向了電動(dòng)車,并成主潮流,燃料電池車大大放慢了腳步,預(yù)計(jì)到2015年才會(huì)上市,到2020年也不過(guò)10萬(wàn)輛的規(guī)模,要到2030年或可能走向普及。
汽車電子邁向第三代
汽車將逐漸失去身份的象征,豪華大型車趨向邊緣化而轉(zhuǎn)向電動(dòng)化、小型化,廉價(jià)化,而技術(shù)發(fā)展的另一關(guān)鍵因素一一汽車電子化卻將不斷增強(qiáng),一方面消費(fèi)電子和通信等進(jìn)行整合,配備不同規(guī)模的電子娛樂(lè)和信息設(shè)備,一方面是增強(qiáng)通信能力,與外界通信基礎(chǔ)設(shè)施或其他移動(dòng)設(shè)備實(shí)施無(wú)縫連接。汽車電子在整車成本中所占比例日益增高,據(jù)報(bào)道已占到25%左右,在一些豪華轎車上甚至超過(guò)了50%,這種趨向特別受到年輕人的青睞,已成為換車的驅(qū)動(dòng)力,推銷的熱賣點(diǎn)。
汽車電子化始于上世紀(jì)70年代,在傳統(tǒng)汽車收音機(jī)之后最初出現(xiàn)了電子點(diǎn)火裝置,而后隨著微控制器的應(yīng)用發(fā)展,出現(xiàn)了自動(dòng)門(mén)鎖、車輛導(dǎo)航、防抱死系統(tǒng)、撞車預(yù)警、胎壓監(jiān)控、故障診斷等等,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,至今已大致可分為四大領(lǐng)域:車體與引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和娛樂(lè)信息通信系統(tǒng),各司其職,圍繞著安全、舒適和環(huán)保方向繼續(xù)前進(jìn)。最近,歐盟為縮短交通事故的救援時(shí)間而開(kāi)發(fā)了一種稱為eCall的系統(tǒng),在發(fā)生交通事故時(shí)可自動(dòng)緊急呼叫,內(nèi)容包括事發(fā)時(shí)間和精確位置,以便及早救援,歐盟規(guī)定2013~1s年間所有新車必須將eCall列為汽車標(biāo)準(zhǔn)配置。
據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司Strategy Analytlcs的預(yù)測(cè),世界汽車電子市場(chǎng)2009年為1250億美元,2014年將成長(zhǎng)到2100億美元,年均增長(zhǎng)率11%,2020年將進(jìn)一步提高到2440億美元,在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的年均增長(zhǎng)率也將達(dá)到9%,表現(xiàn)不錯(cuò)。汽車電子發(fā)展至今已歷三代,第一代汽車電子系統(tǒng)的特點(diǎn)是單向溝通,包括救援、防盜、偵察等設(shè)備,以安全為核心。第二代進(jìn)步到雙向互動(dòng),建立在V2I(Vehide to Infrastructure---汽車到基礎(chǔ)設(shè)施)的平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)了汽車導(dǎo)航、交通信息更新及音樂(lè)下載等。第三代則是汽車電子智能化,也稱智能交通系統(tǒng)(ITS-IntelligentTransportation System)時(shí)代,具有從v2I擴(kuò)展到v2v(Vehicleto Vehide)和V2R(Vehide to Road)等特點(diǎn),通過(guò)各種電子技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)算,加上配置偵測(cè)疲勞駕駛感測(cè)器和車道偏離報(bào)警器等,以保證交通安全,避免事故發(fā)生。具體設(shè)備包括自動(dòng)停車、主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)(ACc,Active Cruise Control)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(Lane DepartureWarning System)、由陀螺儀、加速度計(jì)和胎壓傳感器三大傳感器組成的電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)(ESC-Electronic StabilityControl)等等,實(shí)際上,它包括了主動(dòng)安全、遠(yuǎn)程信息處理(Telematics)、汽車信息娛樂(lè)(infotainment)、綠色環(huán)保等各個(gè)方面,成為未來(lái)新車的標(biāo)準(zhǔn)配備,人在車中不論對(duì)辦公室還是家庭均可隨時(shí)隨地聯(lián)系,隨意處理各項(xiàng)事務(wù),日歐美等地的新車中都已開(kāi)始采用這類汽車電子新技術(shù)。美國(guó)IEEE(電氣電子工程師協(xié)會(huì))專家表示,未來(lái)5年內(nèi)借助ITS實(shí)施“最省油路線規(guī)劃(eco-routing)”,全球?qū)⒖蓽p少20~30%的能源消耗和汽車排放量,10年內(nèi)能避免90%以上的交通事故,令人震奮的同時(shí)也使人擔(dān)心,駕駛?cè)藭?huì)不會(huì)過(guò)于依賴技術(shù)而變得懶惰起來(lái),一旦技術(shù)發(fā)
生故障,后果不堪設(shè)想。
在汽車電子化發(fā)展中,智能手機(jī)將扮演萬(wàn)用終端的角色,市調(diào)公司IHS iSuppli報(bào)告,今年所有車用導(dǎo)航設(shè)備中,采用智能手機(jī)的將超過(guò)一半,并將逐漸取代傳統(tǒng)PND(便攜導(dǎo)航設(shè)備)。此外,有公司如NXP可提供相應(yīng)API等介面連接智能手機(jī)或平板電腦以實(shí)施遠(yuǎn)程診斷、在線升級(jí)、語(yǔ)音瀏覽、被盜追蹤、車隊(duì)管理等服務(wù)?!∑囉冒雽?dǎo)體在半導(dǎo)體業(yè)中的地位日見(jiàn)重要,估計(jì)其銷售值已約占8%,盡管當(dāng)下經(jīng)濟(jì)衰退疑云迷漫,而市調(diào)公司Databeans對(duì)汽車用半導(dǎo)體市場(chǎng)仍持有信心,預(yù)測(cè)將從2011年的250億美元成長(zhǎng)到2016年的400億美元,年均增長(zhǎng)率為9%,高出整個(gè)半導(dǎo)體業(yè)增長(zhǎng)率一倍之多(見(jiàn)圖1)。
目前歐洲獨(dú)占汽車用半導(dǎo)體市場(chǎng)的32%,隨后依次是日本和亞太地區(qū),像許多其他電子產(chǎn)品一樣,未來(lái)幾年內(nèi)亞太將是增加最快的地區(qū),年均增長(zhǎng)率14%,達(dá)到兩位數(shù)。安全和環(huán)保將促使未來(lái)新車無(wú)論豪華車還是普通車都須裝備更多更新的電子設(shè)備,諸如集成在線播放(Internate Radio)、導(dǎo)航、氣象等。汽車用娛樂(lè)信息設(shè)備仿佛便攜設(shè)備,豐田和現(xiàn)代車內(nèi)裝備的綜合系統(tǒng),包括了許多的在線服務(wù),有在線播放、社交網(wǎng)站、文本書(shū)寫(xiě)、收發(fā)郵件、谷歌地圖、第一時(shí)間反映緊急事故的自動(dòng)安全系統(tǒng)等等。據(jù)IHS iSuppli公司報(bào)告,汽車配置收音機(jī)娛樂(lè)已有75年的歷史,而現(xiàn)時(shí)的汽車在線播放服務(wù)更將引發(fā)革命,掀起。有關(guān)設(shè)備的銷售將從2010年的16.8萬(wàn)臺(tái)竄升到2018年2600)5臺(tái),年均增長(zhǎng)率高達(dá)84%。經(jīng)由汽車內(nèi)的主設(shè)備未來(lái)可接受云計(jì)算服務(wù),并可通過(guò)智能手機(jī)提供資信、娛樂(lè)、遠(yuǎn)程診斷及導(dǎo)航等服務(wù)。美國(guó)約有50款車諸如BMW、Ford、Lincoln、Mercedes-Benz、Buick、Chevrolet等已經(jīng)或在明年即具有在線播放功能,歐洲至今只有BMW和 Mini,而中國(guó)卻也有4款豪華車即將配置該項(xiàng)功能。
電動(dòng)車沒(méi)有發(fā)電機(jī)供電而為低功率器件創(chuàng)造了應(yīng)用的機(jī)會(huì),最佳NXP公司通過(guò)改進(jìn)CAN聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有了巨大的突破,可自動(dòng)分配各種電源,提高了功效。電動(dòng)車也為改進(jìn)的逆變器/換流器系統(tǒng)和大量充電站的生產(chǎn)建設(shè)提供了發(fā)展空間,用以保證車輛的散熱和快速充電。
在政府的強(qiáng)制規(guī)定下,汽車安全至關(guān)重要,不可或缺。據(jù)Gartner公司發(fā)表的數(shù)據(jù),汽車安全系統(tǒng)用半導(dǎo)體將由2009年的22億美元,增長(zhǎng)到2014年的43億美元,年均增長(zhǎng)率達(dá)14.1%。汽車安全系統(tǒng)需大量使用傳感器和MEMS,據(jù)Databans公司預(yù)測(cè),有關(guān)產(chǎn)品未來(lái)5年的年均增長(zhǎng)率可達(dá)9%,屆時(shí)氣囊用傳感器的銷售值近4.3億美元,仍占40%的最大份額。如按2011年的統(tǒng)計(jì),則氣囊用傳感器占62%,防抱死系統(tǒng)應(yīng)用占29%,其他應(yīng)用占9%。
在本文中,根據(jù)汽車電子工作中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐分析,對(duì)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求以及電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)措施進(jìn)行分析,保證為其提出有效的參考意見(jiàn)。因此,在本文中,對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并為其提出有效的優(yōu)化措施,以供相關(guān)人員參考。
【關(guān)鍵詞】
汽車;電子電氣;架構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化措施
1汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求
對(duì)于汽車來(lái)說(shuō),電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)需要遵循科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)原則,能夠在總體上降低汽車的20%重量,也能在實(shí)際上降低生產(chǎn)成本的30%。因此,對(duì)汽車的電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),將發(fā)揮十分重要的意義。為了對(duì)電子電氣架構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),保證工作實(shí)施的更科學(xué),要基于電子電氣結(jié)構(gòu)的實(shí)際條件,明確其需求因素,為其建立整體平臺(tái),保證在該基礎(chǔ)條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)電子電氣系統(tǒng)的完善發(fā)展。在該過(guò)程中,對(duì)存在的需求條件進(jìn)行研究。在該工作執(zhí)行期間,才能實(shí)現(xiàn)管理工作在工程中的優(yōu)化分析?;谛枨笠蛩氐难芯?,設(shè)計(jì)人員在工作執(zhí)行期間還需要根據(jù)功能性、非功能性條件的研究,實(shí)現(xiàn)合理的分析與研究工作。在主要分析工作中,主要對(duì)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求方面進(jìn)行闡述和思考。
1.1基于電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求,研究其存在的可操作性因素
對(duì)電子電氣架構(gòu)可靠性的分析和研究,能夠保證電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作與開(kāi)發(fā)工作的嚴(yán)格研究,也能在較大程度上滿足外部條件。同時(shí),基于電子電氣架構(gòu)可靠性需求條件的分析和研究,還要在幾方面進(jìn)行分析。首先,在多個(gè)方面操作工作中,分析電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)需求條件。然后,促進(jìn)需求分析工作以及量化工作的執(zhí)行,保證在驗(yàn)證工作執(zhí)行下,符合實(shí)際條件下的客戶需求。其次,促進(jìn)假象示例分析圖示的構(gòu)建,在特殊條件下,要對(duì)潛在需求、可能存在的潛在需求進(jìn)行分析,保證運(yùn)行狀態(tài)能夠滿足功能需求,并對(duì)存在的硬件故障進(jìn)行分析與研究。
1.2基于電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求,研究其存在的功能性因素
在工作中,根據(jù)目標(biāo)的建立,對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行分析,保證其符合一定需求,對(duì)設(shè)計(jì)工作的執(zhí)行和發(fā)展具有十分重要的意義,同時(shí),對(duì)系統(tǒng)的功能性需求條件研究是十分重要,也具有十分重要的意義。但是,如果無(wú)法確定出準(zhǔn)確性與完整性,將影響功能性需求模型的構(gòu)建。所以,需要對(duì)功能性模型進(jìn)行分析,期間,當(dāng)存在的所有需求為完整,該現(xiàn)象能滿足功能的使用需求。還可以對(duì)功能需求模型進(jìn)行合理的調(diào)整與更改,相關(guān)負(fù)責(zé)人也能對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析,這樣才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性模型的合理形成。所以說(shuō),基于功能需求模型的形成,改變了電子電氣架構(gòu)工作中的需求不足,也促進(jìn)了工作的嚴(yán)格執(zhí)行,并為其制定出科學(xué)、合理的行為準(zhǔn)則。
2汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)需求的實(shí)現(xiàn)
首先,對(duì)系統(tǒng)存在的約束條件進(jìn)行分析與研究,保證電子電氣結(jié)構(gòu)在使用期間,能提出合理的實(shí)施方案。比如:ECU數(shù)量以及ECU通信方式的分析,如圖中所示?;谙到y(tǒng)的集中約束,分析ECU通信資源以及架構(gòu)方案。基于多種功能需求條件的分析和研究,實(shí)現(xiàn)工作的分部分執(zhí)行。尤其是對(duì)于非功能性需求條件,要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的分配工作,保證能夠符合安全性、可靠性原則基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)執(zhí)行工作的可靠執(zhí)行。在對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建期間,需要多個(gè)設(shè)計(jì)方案的執(zhí)行,并對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析,促進(jìn)分析工作與評(píng)估工作的執(zhí)行,這樣才能促進(jìn)汽車電子電氣架構(gòu)評(píng)估方案的合理構(gòu)建,如圖1所示。
3汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)化措施
3.1優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)
該工作在實(shí)際執(zhí)行期間,主要表現(xiàn)為兩個(gè)部分。(1)促進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化的更為標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)該數(shù)據(jù)的建立,對(duì)全球內(nèi)的汽車廠家進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)多個(gè)車型機(jī)構(gòu)的詳細(xì)分析和信息研究。(2)根據(jù)對(duì)市場(chǎng)整體發(fā)展趨勢(shì)的分析和研究,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了優(yōu)化,保證能夠?qū)⑷虻钠嚁?shù)據(jù)都充分滲透到工作分析系統(tǒng)中去,并為其制定出科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案,促進(jìn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(3)實(shí)現(xiàn)解決方案數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化工作,隨著數(shù)據(jù)的不斷完善,將其與電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比,保證為其建立合理的實(shí)施平臺(tái)。在該執(zhí)行方式下,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析,促進(jìn)了評(píng)估工作的詳細(xì)性,保證解決方案數(shù)據(jù)庫(kù)的完整建立。
3.2合理的優(yōu)化工具
電子電氣系統(tǒng)在使用期間與設(shè)計(jì)工作過(guò)程中,要促進(jìn)工具使用的優(yōu)化性。電子電氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工作中,是采用工具來(lái)完成的,所以,在優(yōu)化工作中,對(duì)管理工作進(jìn)行合理執(zhí)行,促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化配置。因此,在對(duì)電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)期間,要為其選擇出合理的工具,比如:PREEvision。其存在的優(yōu)勢(shì)能夠具備圖形化的用戶接口和數(shù)據(jù)庫(kù)支持系統(tǒng)?;谠O(shè)計(jì)結(jié)果的利用,不僅能對(duì)電子電氣構(gòu)建工作進(jìn)行重新設(shè)計(jì),還能促進(jìn)學(xué)習(xí)功能的充分展現(xiàn)。
3.3通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的執(zhí)行和工具的優(yōu)化
網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、工具的優(yōu)化選擇執(zhí)行期間,需要選擇出更為成熟的工具,比如:VECTOR公司產(chǎn)生的工具,不僅能對(duì)整車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),還能滿足電子電氣架構(gòu)的實(shí)施要求。
4汽車電子電氣架構(gòu)的實(shí)施流程
當(dāng)前,國(guó)際通用的開(kāi)發(fā)模式為V型開(kāi)發(fā)流程。針對(duì)電子電氣架構(gòu)流程的設(shè)計(jì),需要根據(jù)主要的設(shè)計(jì)流程,促進(jìn)電子電氣架構(gòu)整體設(shè)計(jì)工作和流程的優(yōu)化性。其中,需要遵循六個(gè)程序進(jìn)行。(1)對(duì)汽車的功能需求進(jìn)行定義。在該階段實(shí)施期間,需要根據(jù)市場(chǎng)對(duì)汽車的實(shí)際需求、客戶的具體需求進(jìn)行分析,并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析以及統(tǒng)計(jì)等工作,保證在初期工作中,能夠?qū)φ囆枨筮M(jìn)行統(tǒng)計(jì)與評(píng)估,也能對(duì)電子電氣系統(tǒng)需求進(jìn)行定義,這樣才能使電氣測(cè)試規(guī)范的制定滿足相關(guān)需求。(2)對(duì)整個(gè)電子電氣系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),保證其制定的合理性。期間,需要根據(jù)電子電氣系統(tǒng)的實(shí)際需求,對(duì)各個(gè)系統(tǒng)以及電氣加工方案進(jìn)行合理制定,在整體上,保證整車電子電氣架構(gòu)方案物理、邏輯架構(gòu)的充分設(shè)計(jì)。(3)對(duì)電子電器件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。在實(shí)際工作執(zhí)行期間,需要根據(jù)一個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)電子電氣架構(gòu)方案進(jìn)行物理、邏輯的優(yōu)化設(shè)計(jì),保證在真正含義能夠促進(jìn)電氣電器件解決方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于電子電氣系統(tǒng),其中存在電氣器件、軟件、機(jī)械等,基于其中的相關(guān)需求,促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的有效執(zhí)行,保證愛(ài)測(cè)試的規(guī)范性以及操作工作的合理性。(4)電子電器件、相關(guān)設(shè)備的開(kāi)發(fā)。在該階段實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中,需要對(duì)電子電器件進(jìn)行合理研究?;谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)需求的設(shè)計(jì),保證各個(gè)分工工作在零件供應(yīng)商方面進(jìn)行完成。在工作中還需要注意到:零件供應(yīng)商的工作階段,要根據(jù)自身測(cè)試規(guī)范,對(duì)電子器件進(jìn)行合理驗(yàn)證,以保證電子器件的構(gòu)建滿足汽車廠家的設(shè)計(jì)要求,符合硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。(5)對(duì)整車系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)際驗(yàn)證工作中,要基于相關(guān)的測(cè)試規(guī)范,為其找出適合整車電子電氣架構(gòu)方案驗(yàn)證工作。(6)在對(duì)整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證期間,需要對(duì)存在的目標(biāo)可信性進(jìn)行思考,保證電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)需求目標(biāo)得以優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。
5總結(jié)
基于以上的分析和研究,對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),能夠?yàn)橐院蠊ぷ鞯膱?zhí)行提供有效意見(jiàn),促進(jìn)工作新思路的執(zhí)行,將其應(yīng)用到汽車中,促進(jìn)交通工具更舒適、更安全。同時(shí),汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)還能滿足人們的現(xiàn)實(shí)需求,保證汽車行業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步。
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【關(guān)鍵詞】汽車電子;安全;應(yīng)用;控制
1.引言
隨著近幾年電子信息科學(xué)與技術(shù)的高速發(fā)展,智能電子技術(shù)已經(jīng)由傳統(tǒng)的家用電器領(lǐng)域向汽車智能控制領(lǐng)域衍進(jìn),大大提高了汽車舒適性,可操作性,安全性。自從1886年德國(guó)人卡爾·佛里特立奇·本茨發(fā)明了世界上第一輛三輪汽車開(kāi)始,汽車安全與汽車發(fā)展便如影隨形。當(dāng)今社會(huì)汽車行駛安全性更是消費(fèi)者最關(guān)心的問(wèn)題。美國(guó)偉世通公司曾經(jīng)做過(guò)一項(xiàng)調(diào)查,結(jié)果顯示:汽車行駛安全位于客戶對(duì)汽車要求的核心。大部分消費(fèi)者認(rèn)為,汽車安全性比汽車動(dòng)力性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性重要。關(guān)注汽車安全,不僅是為了司機(jī)和乘客,更為了道路上更多的人。本文將用淺顯易懂的文字介紹車載智能電子控制技術(shù)對(duì)提高汽車安全性能主要控制技術(shù)的應(yīng)用。
2.汽車電子防滑控制系統(tǒng)
汽車電子防滑控制主要包括制動(dòng)防滑、驅(qū)動(dòng)防滑和轉(zhuǎn)向行駛防滑等三個(gè)方面的控制。汽車防滑控制系統(tǒng)是汽車上的一種安全附屬裝置,可以防止汽車在制動(dòng)、起步、加速和轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn)的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力和滑轉(zhuǎn)等,從而起到保護(hù)乘客和車輛的作用,大大降低因制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)等而引起交通事故出現(xiàn)的概率。
2.1 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-locked Braking System,簡(jiǎn)稱ABS)
汽車在剎車時(shí),由輪胎提供摩擦力讓汽車停止運(yùn)動(dòng)。又由于靜態(tài)摩擦力(輪胎轉(zhuǎn)動(dòng))遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)摩擦力(輪胎打滑),所以ABS系統(tǒng)能夠讓汽車獲得更大摩擦力使其更快停止。汽車制動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)是汽車在任何路面上緊急制動(dòng)時(shí),汽車智能電子系統(tǒng)接收到車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào),自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)車輪的制動(dòng)力,使車輪處于轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)的臨界狀態(tài),防止車輪完全抱死,使車輪獲得最大制動(dòng)摩擦力,獲得最佳制動(dòng)效果。從而避免制動(dòng)過(guò)程中的跑偏、側(cè)滑、和喪失轉(zhuǎn)向操縱能力等,提高了汽車汽車操縱性能和穩(wěn)定性能(如圖1所示)。同時(shí),汽車還能獲取最大制動(dòng)力,縮短30%的制動(dòng)距離,提高汽車的制動(dòng)性能,對(duì)保證汽車安全具有重要意義。
總之,“人工點(diǎn)剎”的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去,高智能的ABS在行車安全上給予我們很多保障。縮短30%的剎車距離無(wú)疑能夠在很多時(shí)候成為救命稻草,剎車保證方向可控更是提供了駕車保障。
2.2 驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(Acceleration Slip Regulation,簡(jiǎn)稱ASR)
汽車在起步或加速時(shí),特別是下雨、下雪、冰雹、路凍等摩擦力較小的特殊路面上行駛時(shí),往往會(huì)發(fā)生驅(qū)動(dòng)輪打滑現(xiàn)象,這在山路上非常危險(xiǎn)的。為了保證汽車行駛安全穩(wěn)定性,控制車輪不出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主要通過(guò)汽車車載智能控制單元接收到輪速傳感器信號(hào),控制發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火部分和供油,通常通過(guò)改變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和點(diǎn)火提前角的方式調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,確保車輪與地面之間最大附著力和牽引力,使車輪的滑移率達(dá)到最佳范圍內(nèi)(15%~20%)。如果車輪打滑得不到控制,車子就會(huì)失控。所以,別以為只有剎車時(shí)車輪抱死會(huì)出危險(xiǎn),起步時(shí)車輪打滑一樣會(huì)出問(wèn)題。
2.3 車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronic Stability Program,簡(jiǎn)稱ESP)
車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或打滑時(shí),電子控制單元ECU接收到包括來(lái)自轉(zhuǎn)向角度傳感器(檢測(cè)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角度)、輪速傳感器(監(jiān)測(cè)各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度)、G(側(cè)滑)傳感器(監(jiān)測(cè)車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài))、橫擺率(橫向加速度)傳感器(測(cè)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力)、減速度傳感器,對(duì)車輛的的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析、計(jì)算和判斷然后發(fā)出指令,把制動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)的壓力泵產(chǎn)生的的液壓傳送到相應(yīng)的車輪制動(dòng)器的輪缸。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)前輪側(cè)滑和后輪側(cè)滑的控制,使車輛不偏離正確的行駛軌跡。例如,當(dāng)汽車后輪出現(xiàn)側(cè)滑時(shí),ESP系統(tǒng)立即把制動(dòng)力加到正在轉(zhuǎn)彎的外前輪上,迅速制動(dòng)前輪使汽車產(chǎn)生一種相反的轉(zhuǎn)矩,以保證汽車在原來(lái)的車道上行駛;當(dāng)汽車前輪出現(xiàn)“飄動(dòng)”現(xiàn)象時(shí)。ESP系統(tǒng)把制動(dòng)力施加到兩個(gè)后輪上,迅速制動(dòng)后輪使汽車保持在原來(lái)的車道上行駛。不難看出車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)是傳統(tǒng)ABS(防抱死剎車系統(tǒng))、ASR(驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng))的進(jìn)一步擴(kuò)展,ESP最重要的特點(diǎn)就是它的主動(dòng)性,如果說(shuō)ABS是被動(dòng)地作出反應(yīng),那么ESP卻可以做到防患于未然。更智能化提升了汽車的穩(wěn)定性能和安全性能。
2.4 緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)(Elemental Battle Academy,簡(jiǎn)稱BAS)
由于大度數(shù)駕駛員在緊急情況下會(huì)優(yōu)柔寡斷,不能有效的采取制動(dòng)措施。制動(dòng)系統(tǒng)性能不能有效發(fā)揮,制動(dòng)距離明顯延長(zhǎng)。為了縮短縮短在緊急制動(dòng)的情況下的剎車距離,梅賽德斯-奔馳公司研制了制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)。從1997年開(kāi)始,這個(gè)系統(tǒng)成為所有梅賽德斯-奔馳轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝配。具體的工作流程如圖2所示。
梅賽德斯-奔馳對(duì)制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)的功能和作用方式已做了詳盡的試驗(yàn)。例如:在駕駛模擬器中:在這里,駕駛員會(huì)不經(jīng)警告而遇到危險(xiǎn)情況,此時(shí)他們必須實(shí)施緊急制動(dòng)。在干燥的路面上,如果沒(méi)有使用制動(dòng)輔助系統(tǒng),大多數(shù)測(cè)試者最多需要達(dá)73米的制動(dòng)距離,才能把速度為每小時(shí)100公里的汽車完全停下。而利用這個(gè)系統(tǒng)時(shí),僅僅經(jīng)過(guò)40米后汽車就完全停下了。這相當(dāng)于制動(dòng)距離縮短大約45%。裝配上這個(gè)系統(tǒng)的新車在撞車事故方面,使事故發(fā)生的頻率降低了百分之八,在行人事故方面,使事故發(fā)生的頻率降低了百分之三十。
3.安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)(SupplementalInflatableRestraintSystem,簡(jiǎn)稱SRS)
汽車與阻礙物的撞擊為第一次碰撞,人與汽車上相應(yīng)部件的撞擊為第二碰撞,一般在第一次碰撞發(fā)生的60ms發(fā)生碰撞,人的傷亡由第二次碰撞造成。當(dāng)汽車第一次碰撞發(fā)生后,第二次碰撞發(fā)生前,傳感器感受汽車碰撞強(qiáng)度并將其傳給控制器,SRS的ECU接收與處理傳感器的信號(hào),當(dāng)SRS的ECU判斷有必要打開(kāi)氣囊時(shí),立即發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)觸發(fā)氣體發(fā)生器,氣體發(fā)生器點(diǎn)火后迅速產(chǎn)生大量氣體并快速展開(kāi)氣囊(氣囊的整個(gè)充氣過(guò)程大約需要30ms),完成安全氣囊整個(gè)工作過(guò)程,阻擋乘員(主要有正面、側(cè)面、膝部、頭部)與車內(nèi)相應(yīng)構(gòu)件之間可能發(fā)生的碰撞,通過(guò)氣囊上的排氣節(jié)流空的阻尼作用吸收乘員的動(dòng)能,從而打到保護(hù)乘員的目的。
4.汽車電子防撞系統(tǒng)
國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站公布的2012年統(tǒng)計(jì)公報(bào)獲悉,中國(guó)2012年末全國(guó)民用汽車保有量達(dá)12089萬(wàn)輛(包括三輪汽車和低速貨車1145萬(wàn)輛),比上年末增長(zhǎng)14.3%。道路上行駛的汽車密度越來(lái)越大,碰撞事故與日俱增。為了防止高速行駛車輛之間或者行駛車輛與與路邊車輛之間的碰撞,現(xiàn)已研制和開(kāi)發(fā)出一種自動(dòng)控制的防汽車追尾系統(tǒng)——汽車電子防撞系統(tǒng)。當(dāng)汽車正常行駛時(shí),該系統(tǒng)處于非工作狀態(tài),當(dāng)后車車頭非常接近前車車尾、障礙物時(shí),該系統(tǒng)裝有測(cè)距傳感器,由該傳感器利用光線、激光或超聲波,測(cè)得汽車與障礙物間的距離,將這個(gè)距離信號(hào)和車速信號(hào)以及車輪轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)送入ECU,通過(guò)計(jì)算求出汽車和前方車尾實(shí)際距離以及相互接近的相對(duì)速度,并向駕駛員發(fā)出預(yù)告會(huì)車、超車的警告,顯示前方物體的距離;當(dāng)快要撞車時(shí),ECU向制動(dòng)器和節(jié)氣門(mén)控制電路發(fā)出控制指令,即可使汽車及時(shí)制動(dòng),從而有效的避免追尾、撞車。
5.電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)(Electrical Park Brake,簡(jiǎn)稱EPB)
大多駕駛初學(xué)者在上坡起步都會(huì)面臨一件非常棘手的難題——倒溜,有時(shí)由于與后車保留的安全距離不足造成不必的擦掛。電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)(EPB)能夠有效的預(yù)防這樣的事故。這個(gè)系統(tǒng)在上坡起步時(shí)主要通過(guò)坡度傳感器監(jiān)測(cè)出坡度然后將信號(hào)傳輸?shù)紼CU并計(jì)算給出準(zhǔn)確的駐車力,智能調(diào)節(jié)制動(dòng)力,在上坡起動(dòng)時(shí),駐車控制單元通過(guò)離合器距離傳感器,離合器捏合速度傳感器,油門(mén)踏板傳感器等提供的信號(hào)通過(guò)計(jì)算,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)自動(dòng)釋放駐車制動(dòng),從而使汽車能夠平穩(wěn)起步。能夠避免車輛不必要的滑行,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是車輛不會(huì)溜后,保障上坡起步安全。
6.輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Tire Pressure Monitor System,簡(jiǎn)稱TPMS)
也許你會(huì)問(wèn),爆胎在各種交通事故中的比率真的很高嗎?我們通過(guò)一組數(shù)據(jù)來(lái)向您證明,1998-2000年之間,廣東省交通部門(mén)在廣深高速公路上共統(tǒng)計(jì)2484起交通事故,其中848起交通事故出現(xiàn)爆胎情況,爆胎發(fā)生概率達(dá)到34.14%,而所有會(huì)造成爆胎的因素中胎壓不足當(dāng)為首要原因。所以廣大的有車一族,我們要經(jīng)常檢查輪胎胎壓力,TPMS就是專門(mén)檢測(cè)輪胎壓力保證行車安全的系統(tǒng)。一種是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,簡(jiǎn)稱PSB),顧名思義,這種系統(tǒng)要在每個(gè)輪胎里安裝壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓,利用無(wú)線射頻發(fā)射器將壓力信號(hào)從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器上,然后對(duì)每個(gè)輪胎氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。當(dāng)輪胎氣壓低于門(mén)限值或漏氣時(shí),系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)。另一種為間接式(Wheel-Speed Based TPMS,簡(jiǎn)稱WSB),這種系統(tǒng)是通過(guò)共享汽車ABS系統(tǒng)的輪胎轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)通過(guò)處理器計(jì)算,來(lái)比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別,以達(dá)到監(jiān)測(cè)胎壓的目的。還有一種為復(fù)合式(TPMS),該系統(tǒng)是將直接式輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)(PSB)和間接式輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(WSB)結(jié)合而成,吸取了前兩種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),提供更安全穩(wěn)定的胎壓數(shù)據(jù)。
7.結(jié)束語(yǔ)
自電子技術(shù)在汽車安全方面得到應(yīng)用后,整車的安全性能便得到很大提高,但是能否安全行車,不僅僅由汽車安全配置的好壞決定,如若酒后違規(guī)駕車,麻痹大意,開(kāi)車打電話,高速飆車等違法駕車行為,即使安全性能再高的汽車,也不能保障行車安全。因此廣大車主只有具備了安全意識(shí),堅(jiān)決不酒后駕駛,不疲勞駕駛,不超速,不搶道,文明駕車才能做到真正意義上的汽車安全。汽車安全為了自己和車上最親最愛(ài)的人,更為了道路上更多的人。
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從車主的需求來(lái)看,電子通信系統(tǒng)的安全性至少要保證資料的隱秘性與一致性,認(rèn)證的安全性和技術(shù)的可靠性。隨著汽車電子通信技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜,承擔(dān)的功能越來(lái)越多,包括了移動(dòng)通信、移動(dòng)辦公、車輛調(diào)度、車輛導(dǎo)航、車況檢測(cè)、智能鑰匙等諸多功能。并且隨著科技的發(fā)展,汽車電子通信系統(tǒng)還會(huì)承擔(dān)更多的功能。所以在這個(gè)過(guò)程中,要保證數(shù)據(jù)的傳輸不被竊取。這就要求電子通信系統(tǒng)要有可靠的認(rèn)證功能,以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?,保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中,不被惡意復(fù)制和篡改。還要保證車輛在發(fā)生事故的時(shí)候,系統(tǒng)核心功能不能中斷,因此數(shù)據(jù)中心不僅要做好備份,還要提高整個(gè)系統(tǒng)硬件的可靠性。
二目前汽車電子通信的技術(shù)漏洞
1資料保密度差
汽車電子通信系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)自動(dòng)記錄車主的通信信息,包括通話記錄、上網(wǎng)信息,甚至還會(huì)記錄車主利用通信系統(tǒng)進(jìn)行的支付記錄。這些信息記錄一旦出現(xiàn)泄露,在汽車被盜的情況下,很可能造成車主信息的泄露。目前的汽車通信系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)資料的保密度較差,車主的隱私得不到保障。
2網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理
松散汽車電子通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了駕駛員之間的信息共享,可以使駕駛員實(shí)時(shí)了解車輛擁堵信息,避開(kāi)高峰路段和時(shí)段,提高出行效率。但是在這個(gè)過(guò)程中,目前的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理松散,虛假車況、路況信息。由于認(rèn)證機(jī)制缺失,造成路況信息的可信度降低。甚至還存在一定程度的惡意散播虛假信息的行為,這就為車主的出行造成了不便。
3信息無(wú)法同步
傳輸信息的同步傳輸是實(shí)現(xiàn)信息共享的重要途徑,但是在現(xiàn)階段由于技術(shù)上的漏洞,經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)延遲信息傳輸?shù)那闆r,導(dǎo)致延誤駕駛的現(xiàn)象,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的密鑰管理也不健全,有意或者無(wú)意的行為,都會(huì)導(dǎo)致信息的混亂和泄露,導(dǎo)致車主無(wú)法實(shí)時(shí)獲取有用的信息,延誤車主出行。
三汽車電子通信的安全技術(shù)
1安全協(xié)議
由于汽車電子通信系統(tǒng)的開(kāi)放性,極易遭受其它節(jié)點(diǎn)的竊聽(tīng)與監(jiān)控。目前的安全協(xié)議中,主要有Ariadne、SAODV和SRP。Ariadne主要用于驗(yàn)證信息的真實(shí)性和完整性,這種單項(xiàng)的消息鑒別認(rèn)證機(jī)制,可以有效的確保節(jié)點(diǎn)身份認(rèn)證的可信度,組織虛假信息發(fā)起的攻擊行為。SAODV是利數(shù)字簽名來(lái)進(jìn)行安全驗(yàn)證,可以防范鏈路被攻擊和修改。SRP則是利用安全鏈接和共享密鑰來(lái)進(jìn)行消息的鑒別,確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?jí),認(rèn)證節(jié)點(diǎn)身份,阻止服務(wù)攻擊。
2密鑰管理
安全技術(shù)加密是確保信息安全的常用手段,也是基本手段之一。電子密鑰是數(shù)據(jù)加密的技術(shù)基礎(chǔ),但是傳統(tǒng)的密鑰管理主要是密鑰分發(fā)和證書(shū)認(rèn)證,但是對(duì)于汽車通信系統(tǒng)并不適用。目前最常用的技術(shù)是自發(fā)式證書(shū)、局部分布式認(rèn)證和完全分布式認(rèn)證三種方式。自發(fā)式證書(shū)不需要授權(quán)就可以接入節(jié)點(diǎn)自行證書(shū),靈活性和安全性都較高,也是使用最廣泛的技術(shù)。但是由于缺乏證書(shū)撤銷機(jī)制,容易造成系統(tǒng)冗余。局部分布式認(rèn)證可以定期更新證書(shū),保證有效性和安全性,但是其離線公鑰問(wèn)題還需要技術(shù)上更多的支持,應(yīng)用并不廣泛。完全分布式認(rèn)證離線反應(yīng)能力較強(qiáng),但是其更新較為復(fù)雜,影響服務(wù)使用。
3入侵檢測(cè)安全技術(shù)
入侵檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)對(duì)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,檢查是否存在違反安全策略的行為,是安全防護(hù)的必要補(bǔ)充措施,可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)是否遭受攻擊,以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)。由于汽車電子通信僅使用無(wú)線技術(shù),因此入侵檢測(cè)技術(shù)僅能進(jìn)行本地檢測(cè)和局部檢測(cè),而對(duì)于短暫性故障與真正的入侵分辨,還存在技術(shù)上的不足。
四提高汽車電子通信安全的對(duì)策
1完善安全機(jī)制
車載安全機(jī)制首先要從技術(shù)的角度進(jìn)行完善,加強(qiáng)汽車電子通信系統(tǒng)的管理,不斷升級(jí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)軟件上的革新,彌補(bǔ)信息安全漏洞。政府和企業(yè)還要加大在技術(shù)創(chuàng)新上的支持,鼓勵(lì)專業(yè)人才發(fā)展,實(shí)現(xiàn)各個(gè)機(jī)制系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
2提高保密程度
保密程度關(guān)系到車輛行駛效率和安全,要提高保密工作,首先要提高資料的隱秘性,防止車輛信息、駕駛員信息等被惡意攻擊而泄露。對(duì)于車輛信息和路況信息,借助于各種網(wǎng)絡(luò)手段,實(shí)現(xiàn)信息的整合與備份。對(duì)于數(shù)據(jù)加密,要采用最安全的加密手段,不僅要在軟件端加密,還要對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和收發(fā)的硬件加密,防止數(shù)據(jù)被復(fù)制和盜竊。
3加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管
政府要加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的監(jiān)管,確保信息平臺(tái)信息的真實(shí)性與可靠性。一方面,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)要利用自身優(yōu)勢(shì),對(duì)路況信息進(jìn)行整合。另一方面,還要對(duì)投放和播報(bào)的信息進(jìn)行甄別,防止惡意信息被投放。此外,還要加強(qiáng)工作人員的管理,提高技術(shù)人員的水平,特別是信息的分析和整合能力。
4打擊惡意信息
以及經(jīng)美國(guó)汽車協(xié)會(huì)認(rèn)證為汽車工業(yè)的合格供應(yīng)商。產(chǎn)品已被廣泛地應(yīng)用于通訊產(chǎn)品、軍工產(chǎn)品、航天工業(yè)、汽車電子等高可靠性需求的場(chǎng)合。相信在國(guó)內(nèi)汽車電子工業(yè)里,道康寧系列硅膠也能為獲得出色的高可靠性而提供最佳的解決方案。下面即對(duì)汽車電子用硅膠加以介紹。
汽車電子與保護(hù)材料
汽車行駛于道路上除了須藉由充沛的動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)外,更有賴于其靈敏與復(fù)雜的操控系統(tǒng)控制,使汽車能安全地在最佳條件下行駛。操控系統(tǒng)是一部汽車的神經(jīng)中樞,它包含許多復(fù)雜而精密的控制機(jī)構(gòu)和控制模塊,藉由各種輸出、偵測(cè)、診斷、反饋等訊息操控系統(tǒng)指導(dǎo)著各部件的運(yùn)作。隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的發(fā)展與結(jié)合,各種電子式控制機(jī)構(gòu)和模塊逐漸被導(dǎo)入操控系統(tǒng)中以獲得更精準(zhǔn)、更敏捷的控制,從而提高汽車的性能。
汽車行駛于道路時(shí)必須承受風(fēng)、砂、雨、雪、高低溫、振動(dòng)等各種地型天候與污染物的侵蝕。因此各種精密的電子式控制模塊必須藉由適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)材料來(lái)保護(hù)以確保它的穩(wěn)定性和可靠性。在汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)保護(hù)材料的選擇除了基本要求絕緣、防潮、防污、防蝕、導(dǎo)熱等特性外,特別要求具有低應(yīng)力和耐熱、耐寒等性能。有機(jī)硅材料因?yàn)橥瑫r(shí)具備這些性能,因此在汽車電子領(lǐng)域中的應(yīng)用特別受到重視,在汽車電子中的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。
有機(jī)硅的特性
有機(jī)硅是一種人工合成,結(jié)構(gòu)上以硅原子和氧原子為主鏈的一種高分子聚合物。由于構(gòu)成主鏈的硅-氧結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié),因此有機(jī)硅高聚物的分子比一般有機(jī)高聚物對(duì)熱、氧穩(wěn)定得多。盡管有機(jī)硅在室溫下的力學(xué)性能與其它材料差異不大,但其在高溫及低溫下的物理、力學(xué)性能表現(xiàn)卓越,溫度在-60到250℃多次交變而其性能不受影響,因而有機(jī)硅高聚物可在這個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期使用。有些有機(jī)硅高聚物更能在低至-100℃下正常使用。又由于有機(jī)硅分子內(nèi)有偶極作用,它能有效緩沖和減弱外部電場(chǎng)的影響,從而對(duì)連接在硅原子上的羥基有保護(hù)作用,使之不易受物理因素或化學(xué)試劑的侵蝕。用聚有機(jī)硅氧烷制成的各項(xiàng)產(chǎn)品除基本具有耐腐蝕、耐輻照、耐高低溫外,還具有低吸濕性、高絕緣電阻、低介電常數(shù)、低應(yīng)力、減振、環(huán)保、低毒性、難燃、和可返修等特性。因此有機(jī)硅被制成各式各樣的粘接密封劑、灌封膠、絕緣涂料和硅脂等成品應(yīng)用于各種電子裝置中。
有機(jī)硅材料在汽車電子上的應(yīng)用
有機(jī)硅應(yīng)用在汽車電子裝置上有:粘接與密封劑、灌封膠、凝膠、絕緣涂料、導(dǎo)熱膠等材料。這些材料被用于保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、點(diǎn)火線圏與點(diǎn)火模塊、動(dòng)力系統(tǒng)模塊、制動(dòng)系統(tǒng)模塊、廢氣排放控制模塊、電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、各種傳感器、連接器等等。
粘接與密封劑:使用在各類控制模塊中做為對(duì)線路板上元器件的粘接固定,或是對(duì)大型元器件,例如電容、電感、與線圈做輔固定以防止元器件因受振動(dòng)而脫落,有固定與減振的功能。另外也用做模塊外殼粘接與密封,起到密封、防潮、防污、防蝕的功能。若使用導(dǎo)熱性粘接劑則同時(shí)具有粘接與散熱功能,可以用來(lái)固定功率器件或粘接散熱板以達(dá)到粘接與散熱功能。道康寧DC7091在各類控制模塊外殼的密封、連接器的粘接處得到了廣泛的使用。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊中線路板與鋁質(zhì)散熱外殼間的粘接則是導(dǎo)熱性粘接劑的典型應(yīng)用,道康寧1-9226導(dǎo)熱粘結(jié)劑非常受歡迎。
灌封膠:使用于各類控制模塊上,對(duì)元器件做整體、一般性的灌封,以達(dá)到防潮、防污、防腐蝕的基本要求。使用有機(jī)硅灌封膠可達(dá)到減低應(yīng)力與承受高低溫沖擊的功能。對(duì)于高功率的控制模塊則采用導(dǎo)熱性灌封膠,以達(dá)到散熱的功能。雨刷控制器與電源系統(tǒng)模塊等器件廣泛的應(yīng)用了有機(jī)硅灌封材料。HID(HighIntensityDischarge)燈模塊的灌封就是典型的應(yīng)用。HID模塊包含了點(diǎn)火器和轉(zhuǎn)換器。使用的灌封膠必須具有良好的粘結(jié)性能和優(yōu)異的介電性能,能防塵和防滲水,起到足夠的絕緣保護(hù)作用;灌封膠必須比較柔軟,能防止焊點(diǎn)的脫落;由于模塊內(nèi)部含有一些發(fā)熱元件,所以灌封膠需要具有一定的導(dǎo)熱作用;為了防止揮發(fā)性物質(zhì)在燈管和折射器上發(fā)生霧化,灌封膠最好是精煉型的;最后灌封膠必須是UL94V-0阻燃級(jí)別。道康寧SE1816CVMA&B雙組份灌封膠應(yīng)用于HID模塊中就非常合適。
凝膠:凝膠灌封材料是汽車電子裝置中的最主要用膠。功能與灌封膠相似,但提供更進(jìn)一步的減低應(yīng)力與減振的功能。對(duì)于精細(xì)線路在承受振動(dòng)和承受極低溫的情況下的線路保護(hù)特別具有功能。有機(jī)硅凝膠灌封材料的極低應(yīng)力與有機(jī)硅原有的絕緣、防潮性能使得有機(jī)硅凝膠灌封材料成為汽車電子中主要的灌封保護(hù)材料。保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、點(diǎn)火線圏等便是其中典型的應(yīng)用。而最先進(jìn)的汽電共享發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力模塊更使用了道康寧SE1885MA&B低溫有機(jī)硅凝膠做為其灌封保護(hù)材料。這種灌封材料需要具有優(yōu)異的防塵和防滲水性能,并且要求柔軟度高,可以保護(hù)連線不受應(yīng)力影響,甚至在-55℃環(huán)境下依舊保持高柔軟度。
絕緣涂料:涂布于各類控制系統(tǒng)或模塊中的線路板上或半導(dǎo)體元件上,以達(dá)到防潮、防污、防蝕的目的。也可以涂布于電壓或電流較高的電極上以防止跳火與短路。通過(guò)涂覆,能夠使線路板和元件表面形成一絕緣和防潮層,也避免污染物引起短路,減少元器件與環(huán)境的接觸并延阻腐蝕。并且保護(hù)電子裝置中的金屬接點(diǎn)免受環(huán)境的損壞,從而使產(chǎn)品的耐環(huán)境可靠性有一個(gè)質(zhì)的飛躍。保護(hù)各種模塊中的線路板和傳感器等是其中典型的應(yīng)用,例如雨刮器中的線路板就可以使用道康寧3-1953無(wú)溶劑型敷形涂料加以保護(hù),起到防水及其它液體的侵蝕。
導(dǎo)熱材料:各種電子式控制模塊中有許多高功率元器件在使用中會(huì)伴隨產(chǎn)生大量的熱,這會(huì)使得模塊在工作中溫度逐漸升高。為避免溫度過(guò)高而損壞元器件和線路,必須有適當(dāng)?shù)纳嵬窘?jīng)以維持控制模塊于適當(dāng)?shù)臏囟戎泄ぷ鳌o(wú)論采用何種散熱途經(jīng)都必須使用導(dǎo)熱材料做為介質(zhì)來(lái)減低界面接觸熱阻,增加散熱效能。有機(jī)硅材料中包括具有導(dǎo)熱性的粘接劑、灌封膠、凝膠灌封材料,其中導(dǎo)熱粘接劑被用來(lái)粘結(jié)固定功率組件與散熱片。導(dǎo)熱性灌封膠和凝膠被用來(lái)做為模塊灌封,在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊和動(dòng)力系統(tǒng)模塊中便使用了該技術(shù)的材料,例如道康寧1-9226導(dǎo)熱粘結(jié)劑。