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一、汽车电子技术发展

汽车技术与电子技术的结合发展成为汽车电子技术。目前汽车行业的发展直接带动了汽车电子技术的市场，在20世纪80年代末到21世纪初，在普通汽车装配成本中电子装置所占的成本已经从16%上升到23%。而在一些豪华轿车配置上，电子装置的应用程度更高，有的已经达到了50%以上。汽车电子技术发展从开始到现在已经经历了四个发展历程：一、从1950年到1970年，以发展汽车电子零部件为主，利用电子点火器等电子产品代替传统的机械构件，为以后的电子技术与汽车技术结合奠定了初步基础。二、20世纪70年代初到80年代初，在这个阶段主要是应用微处理器和集成电路,专用独立系统成为主要发展目标，例如制动防抱死系统、电子控制汽油喷射系统等。三、从1982年到1995年，主要是发展以集成电路为主的汽车整体系统的微机控制，如动力传动系统控制等。四、从1995年到现在，主要发展智能数字化技术和网络技术，如汽车自动驾驶系统等。

二、汽车电子技术的应用现状

汽车电子技术已经广泛的应用到了汽车的各个系统，从汽车的动力性系统、操纵性系统、经济排放性系统、汽车的舒适性系统到汽车的安全性系统，越来越多的实现了电子技术的应用，下面着重从安全性和动力性系统两个方面介绍汽车电子技术的应用现状。

（一）电子技术在汽车安全性方面的应用

1、汽车安全气囊系统

一、汽车电磁兼容性

汽车电磁兼容性是指汽车在运行过程中，车上的电子电气设备不互相影响，能兼容地工作。随着汽车电气设备数量和种类的不断增加，直接导致了汽车内的电磁环境日益复杂，相互间的电磁干扰也将愈加严重。当电磁干扰发生时，可直接导致受干扰的敏感电子设备功能降级，甚至导致其功能失效，给汽车的安全行驶造成严重影响。因此保证各种设备在复杂电磁环境下正常运行显得尤为重要。

二、汽车电磁干扰的产生与传播

汽车上的电磁干扰问题按其耦合方式可分为传导耦合干扰和辐射耦合干扰。

2.1汽车的传导耦合干扰在汽车中电磁干扰能量以电压或电流的形式通过某些部件把干扰能量耦合至敏感接收器，称为传导耦合干扰。汽车的直接传导耦合是指电磁干扰直接通过汽车上的导线、金属体、电阻、电感、电容等阻抗耦合到接收器；公共阻抗耦合是指电磁干扰通过印制电路板和机壳的接地线、电气设备的公共安全接地线以及接地网络中的公共阻抗或者公共电源中的公共阻抗耦合到接收器；转移阻抗耦合是指电磁干扰通过转移阻抗将干扰电流转变为接收器的输入电压加到接收器的输入端。将电磁干扰能量以电磁波的形式通过汽车及其周围的空间耦合至敏感设备称为辐射耦合干扰。

2.2汽车电子控制系统（ECU）ECU控制着汽车上电子设备的工作是重要的车载设备。由传感器将信号输入ECU，然后通过ECU对信号进行处理输出到执行器件中。控制系统中的电器开关或点击等负载的开关过程中的高电压通过信号控制线进入ECU内部，影响ECU的正常运行。电磁波也可能通过线束和连接器的耦合进入ECU内部，使ECU的电磁环境变得更为复杂，容易导致它的误操作和失灵，危及到汽车行驶的安全性。因此通过与ECU电磁兼容性的研究，可以降低误操作进而提高行车安全的有效方法。

1汽车电子技术的特点与要求

数字信号处理技术和无线通信技术的快速发展是汽车电子技术发展的驱动力、更多的创新技术不断开发应用。相对其他控制技术，电子技术更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽车上出现日益增加的电子单元，在提升汽车性能的同时，又会带来线路繁杂、可靠性降低、电磁干扰、维修困难等诸多问题。近年来，总线化成为一个方向，各电子单元通过总线进行通讯，信息交换，传输当前的状态信息接受中央控制单元的指令并执行特定的功能。总线化增强了汽车的整体性，也提高了软件在汽车制造技术中的地位。汽车日趋大众化，导致苛刻要求汽车零部件降低成本，提高性能。高端豪华汽车在总计近百个电子组件或电子控制单元(ECU)的相应系统中包含多达100余个微处理器。这些ECU由多种网络连接，例如控制器局域网（CAN、FlexRay）、局域互连网络(LIN)和面向媒体的系统传送（MOST）。当今汽车电子技术的特点和核心要求是：

1）实时性。快速反应并不是实时性的核心内涵，快速性仅是系统实时能力的表现。当系统不能满足实时性要求时，必须提高系统的运行速度，而运行速度的提高会带来系统功耗加大、电磁兼容性下降等负面效应。因而在设计具体的控制系统时，在保证能满足实时性要求的条件下，应使系统的运行速度降到最低，以满足系统在功耗、可靠性和电磁兼容性等方面获得最佳的综合品质。

2）安全性。安全性是指产品防止、减少故障和事故的性能。硬件的耐高低温、耐电击、耐火花、阻燃等从原材料制作工艺到检测包装储运，有效的质量控制是关键；软件漏洞的隐患与后果，如功能的缺失、安全威胁与客户抱怨等，有一种名为“组策略”的手段提供对微处理器进行更改注册表来实现软件的安全。对车辆电子控制安全造成的威胁，可分成局部物理、远程和内部电子3大类。①局部物理性威胁。通过物理性地接入传动系统CAN网络并破坏通信，这种入侵式的攻击极易破坏汽车关键功能。其对策是在一个或多个ECU内部的某处存储着隐秘的私有密钥，用于受保护的通信通道，提供局部数据的保护服务，汽车算法、多媒体内容和保密资料都需要私钥存储进行数据保护，抵挡凌厉的入侵和攻击。②远程威胁。黑客通过侦测汽车的远距离无线接口寻找网络安全协议、网络服务和程序中的软肋，以找到内部各电子系统中的路径。与数据中心不同，汽车不可能拥有完整的IDS、IPS、防火墙和UTM，防卫机制的客观缺失需依靠汽车的关键系统必须与非关键的ECU完全隔离开，以确保驾驶安全。③内部电子威胁。虽然物理网络隔离是理想的方案，但接触点和干扰总是难以避免，安全标准有极大差异的系统间通信的干扰会很敏感。业界又出现强烈的设计整合趋势，使用更强大的多内核微处理器来实现不同系统的控制，从而将许多ECU变为虚拟的ECU，这将增加源于软件的威胁风险，从而导致操作系统缺陷、对密码系统的旁路攻击以及拒绝服务等。因而，关键和非关键的系统与网络之间的接口必须在最高管理层面进行论证和穷尽分析，并按ISO15408等评估安保等级（EAL）6+的最高等级安保标准进行验证，确认缺陷无虞。

3）可靠性。可靠性是指产品的平均无故障运行时间（MTBF）。为确保可靠性，在汽车电子电路上实施冗余设计，元器件应选用汽车级。高可靠性软件及安全工程实施原则（PHASE）协议支持最大限度地简化复杂性、软件组件架构、最低权限原则、安全软件和系统开发过程。

4）环保性。产品符合国家相关的环保标准和规定，包括产品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含铅、镉，EMC辐射是否超标，须有严格的检测和认证。必须认识到切实实施ISO/TS16949和ISO14001仅是一项基础工作。

一汽车电子通信安全需求

从车主的需求来看，电子通信系统的安全性至少要保证资料的隐秘性与一致性，认证的安全性和技术的可靠性。随着汽车电子通信技术越来越复杂，承担的功能越来越多，包括了移动通信、移动办公、车辆调度、车辆导航、车况检测、智能钥匙等诸多功能。并且随着科技的发展，汽车电子通信系统还会承担更多的功能。所以在这个过程中，要保证数据的传输不被窃取。这就要求电子通信系统要有可靠的认证功能，以确保数据传输的安全性，保证数据在传输过程中，不被恶意复制和篡改。还要保证车辆在发生事故的时候，系统核心功能不能中断，因此数据中心不仅要做好备份，还要提高整个系统硬件的可靠性。

二目前汽车电子通信的技术漏洞

1资料保密度差

汽车电子通信系统在运行过程中，会自动记录车主的通信信息，包括通话记录、上网信息，甚至还会记录车主利用通信系统进行的支付记录。这些信息记录一旦出现泄露，在汽车被盗的情况下，很可能造成车主信息的泄露。目前的汽车通信系统中，数据资料的保密度较差，车主的隐私得不到保障。

2网络平台管理

1.电子节气门控制系统工作原理

当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传感器将油门踏板位移量信号转换为电压信号传给ETCS，ETCS通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使电机按照ETCS给定的角度驱动节气门运转并达到所需的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信号反馈给ETCS，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。

2.电子节气门控制系统

驱动模块完整的电子节气门控制系统包括驱动模块、节气门总成、加速踏板位置传感器、驱动电机控制器等。而电子节气门控制的关键是控制节气门驱动电机的运动。驱动模块用于提供适当的控制电压驱动节气门伺服电机，使电机输出需求的转矩，以驱动节气门达到要求的开度位置。对于小型直流电机调压调速系统，有两种常用方案：

（1）采用一个12V直流电源及一个可变电阻控制驱动电机电压；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脉宽调制直流可调电源和H桥式晶闸管电路控制电机电压。