汽车电子技术发展与产品市场现状分析

一汽车电子技朮发展与产品市场现状

随着现代汽车电子技朮的发展，汽车上的各种用电设备不断增多，各种电

子控制单元也越来越多。专家预计，从2002年至2007年，全球汽车电子产品市场平均增长率约为6.7%,而我国的汽车电子产业更高，2003年达到33.7% , 2010

年前将一直保持到30%左右的高增长速度。目前，轿子电子产品占整车成本的

30%~40%载货汽车电子产品所占比例为10%~20%

表年我国主要汽车电子产品市场需求情况

其中增长较快的GPS导航系统、自动变速控制系统、防抱死制动系统、防

盗系统、其它娱乐系统（主要指车载电视）将成为未来的明星产品

二汽车新型电气系统发展概述

以上介绍了汽车电子产品的飞速发展，汽车上的各种用电设备不断增多，

但也带来了一些负面影响，主要存在以下两个方面的问题。

a. 用电功率消耗增大，现有的动力源已经不能满足汽车上所有电气系统可

靠地工作。汽车上电气设备的用电功率从20世纪70年代约750W增长到今天的2KW左右。在过去5年中，平均以每年100W的速率增加，预计用电量未来几年内将以300%的速率增长。今后几年内，车辆上电气设备用电功率将达到10KW，

而目前的汽车发电系统产生的功率基本上都在 3.5KW以下。在现有12V或24V

电气系统的额定电压下，要输出上述大功率，必须大大增加发电机的输出电流。低电压、大电流的输出将使交流发电机的效率大大降低，同时为了降低导线的热损耗，必须增大导线的截面积，就需要加粗导线，若这样发展下去的话，车上的主线将会粗如手臂，这就带来了整备质量增加、油耗增大、整车布置困难等问题。

b. 线路复杂，线束增多，安装空间紧缺，运行可靠性降低，维修难度增

大。在20世纪50年代中期，汽车上的导线仅有75m长，而今天一辆高文件车辆的导线束长度超过2km,在一些新式车辆中，导线数量超过5600根，在部分特殊的轿车线路中至少要使用200多种不同的导线。这给汽车的布置和使用维修带来了很大的不便。

为了解决以上两个方面的问题，国内外众多的研究机构进行了大量的研究，并提出了解决措施。对于用电功率增大的问题，可采用42V的电气系统解决；解决线束增多、线路复杂的问题，可采用CAN总线技朮解决。

下面将对42V电气系统和CAN总线技朮进行介绍。

1 42V汽车电气系统

1.1 42V电气系统的由来

根据现有的研发技朮和生产工艺水平，当交流发电机的额定电压在14V时

，其输出功率可达2kW；当额定电压达到28V时，其输出功率可达到4kW左右；当额定电压达到42V时，输出功率可达6kW左右。若继续增大电压，会带来一些安全问题，且当汽车电压大于60V时，导线和插接件绝缘材料将大量增加，其质量的增加不足以弥补其它零部件（如导线等）质量的减少。

1.2 研究与发展现状

早在1988年的SAE国际年会上就有关于提高汽车电系统供电电压的建议，以后也

有一些讨论，但是都没有引起足够的重视。直到20 世纪90 年代中期开始，陆续成立

了一些国际性和区区域性研究机构，对42V电气系统

进行重点研究。这样的研究机构主要有两个：一个是美国的麻省理工学院与福特汽车公

司联合成立的MIT/工业联盟；另一研究机构是戴姆勒-奔驰与SICN发起组织的车用电源

论坛，是以德国汽车制造商和零部件供货商为主组成的。目前，42V汽车电气系统还主要处于探索、验证阶段。

1.3 发展动向与趋势

a 现阶段，42V电气系统实现起来还有一定的难度，作为过渡时期，14V/42 双电气系

统及其功率分配与管理系统将首先被研制和投入使用。

b 随着42V电气系统研究的发展，有关标准将随之出台。如2002年2

月，美国制定了SAE J2576 <<片式熔断器-42V 系>> 标准。

c 预计到2025 年，除一些特殊用途的车辆外，世界上几乎所有的车辆

都将使用42V的电气系统。

2 CAN总线技朮

如前所述，运用CAN总线技朮是为了解决车身布线庞大且复杂，安装空间紧缺，维

修难度大等问题。

早在20 世纪80 年代，众多国际知名汽车公司就积极致力于汽车网络技

朮的研究及应用。迄今为止，已有多种网络标准，如BOSCI的CAM SAE的

J1850、德国大众的ABUS等o

目前存在的多种汽车网络标准，其侧重的功能有所不同，为方便研究和设计使用，SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网划分为3类，如表1所示

表1汽车数据传输网络分类

B类网支持A类网的功能，C类网能同时实现A类和B类网功能。从发展趋势看，将来C类网将占据主导地位。到目前为止，满足C类网要求的汽车控制器局域网只有CAN协议。

CAN全称为Controller Area Network, 即控制器局域网，是由德国Bosch

公司在20世纪80年代末最先提出的一种串行数讯总线，现已成为国际上应用最广泛的现场总线之一。

目前汽车上的网络连接方式主要采用2根CAN总线，一根用于驱动系统的高速CAN 总线，速率达到500kb/s，另一根是用于车身系统的低速CAN总线，速率是100kb/s。

驱动系统用CAN总线主要连接对象是发动机的ECU ASR 及ABS ECU SRS ECR组合仪表等，他们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统。车身系统用CAN 总线主要连接对象是4门以上的集控锁、电动门窗、后视镜和厢内照明灯等。有些先进的轿车除了上述2根CAN

总线外，还有第3根CAN总线，它主要负责卫星导航及智能通讯系统。

下面具体讲解一下汽车上的电器系统

一现在汽车电气设备可分为八大系统

1电源系统

电源系统又主要有为蓄电池和发电机;

1.1 蓄电池

1.1.1 蓄电池的组成

蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、连接条、极桩组成；正极板上的活性物质是二氧化铅,呈红棕色,负极板上的活性物质是海绵状的纯铅,呈深灰色；

6V蓄电池由三个单元格电池用连接桩串联，每格为2V,相应的12V由六个单元格串联;电解液是由化学纯净流酸和蒸馏水配制而成,一般电解液密度为1.24~1.31g/cm 3温度越低,电解液密度也就越高. 铅蓄电池的极桩制造厂已分别刻上“＋” 和“－”，同时在正极桩上涂红色，负极桩上一般不涂颜色。

1.1.2 蓄电池的作用

a起动发动机，给起动机提供强大的起动电流（一般高达200?600A）,同时向点火装置供电。

b 当发动机不转或低速运转时，向用电设备供电。

c 当发动机处于中、高速运转时，发电机向用电设备供电，同时将多余的电能转换为化学能储存在电池内。

d 铅蓄电池还相当于一个较大的电容器，能吸收电路中随时过出现的瞬时过电压，以保护晶体管组件不被击穿，延长其使用寿命。

1.1.3 蓄电池的分类

a 蓄电池按结构特点可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类,汽车上采用的是酸性蓄电池;

b按蓄电池电压可分为2V、6V、12V、24V等;摩托车用6V的比较多,轿车及商务车及越野车常用12V, 大卡车主要用24V;

c按蓄电池的额定容量又可分为60Ah、80Ah、105Ah等等;我所在的公司汽油车用60Ah,柴油车用80Ah，因为柴油车的功率要大，起动时所需电流也要大；

d 按功能上还可以分普通蓄电池, 干荷式铅酸蓄电池及免维护蓄电池, 现代的车用铅酸电池的占多数?铅酸蓄电池在使用过程中因水的蒸发及电解，故要时常补加蒸馏水，免维护蓄电池在使用过程中就不需补加蒸馏水，且使用寿命也较长, 但费用高?

其中蓄电池电压及额定容量是蓄电池的两个重要参数.