汽车电器的现状与发展前景

1、上海理工工大学论文题目目：汽车车电器的的现状与与发展前前景学生姓名名：缪寅寅轩专业名称称：车辆辆工程指导老师师：冯金金芝课程：汽汽车电器器与电子技术术提交日期期： 220100年 6月 17日汽车电器器的现状状与发展展前景摘要主要阐述述了汽车车电器系系统的历历史、组组成、现现状与发发展。着着重论述述了照明明系统的的现状与与发展。关键字：汽车电电器、电电源系统统、启动动系统、点火系系统、照照明系统统、信号号系统、仪表系系统、辅辅助电气气系统、电子控控制系统统、现状状与发展展、绪论汽车电器器系统是是汽车的的重要组组成部分分之一，它的性性能直接接影响了了汽车的的动力性性、经济济型、排排放性、舒适性性

2、等性能能。电子子技术在在汽车上上的广泛泛应用使使得汽车车成为了了“机电一一体化”的产品品。汽车电器器的发展展史18855年，德德国的波波徐对马马库斯的的点火装装置略改改良后，开始生生产低压压电磁点点火器，这是最最早的电电气设备备。19122年，美美国的查查尔斯.凯特林林发明了了第一个个可供实实用的蓄蓄电池供供电的汽汽车起动动机。随着汽车车的广泛泛使用和和性能的的提高，出现了了照明、信号等等装置。19世纪纪60年年代，通通用公司司戴顿工工程实验验室分部部宣布了了一重利利用电子子线路的的无触点点点火装装置。同同时，通通用公司司第一个个在民用用汽车上上应用了了交流发发电机。19733年，美美国三大大

3、汽车公公司全面面使用无无触点点点火系统统。60年代代开始，研究和和应用汽汽车电器器系统大大致可分分为三个个阶段：（1）11965519975年年，汽车车电子产产品是由由分立元元件和集集成电路路组成。（2）11975519985年年，主要要发展专专用的独独立系统统，如电电子控制制汽油喷喷射、制制动防抱抱死装置置等。（3）11985519995年年，主要要开发可可完成各各种功能能的综合合系统以以及各种种车辆整整体系统统的集中中控制汽车电器器的主要要组成及及其现状状与发展展1.电源源系统包括蓄电电池、发发电机、调节器器。其中中发电机机为主电电源，发发电机正正常工作作时，由由发电机机向全车车用电设设备

4、供电电，同时时给蓄电电池充电电。调节节器的作作用是使使发电机机的输出出电压保保持恒定定。蓄电池池，蓄电电池为可可逆的直直流电源源。在汽汽车上使使用最广广泛的是是起动用用铅蓄电电池，它它与发动动机并联联，向用用电设备备供电。蓄电池池的作用用是：当当发动机机启动时时，向启启动机和和点火系系供电；在启动动机不发发电或电电压较低低的情况况下向用用电设备备供电；当用电电设备同同时接入入较多，发电机机超载时时，协助助发电机机供电；当蓄电电池存电电不足，而发电电机负载载又较少少时，它它可将发发电机的的电能转转变为化化学能储储存起来来。因此此它在汽汽车上占占有重要要位置。如何正正确使用用和维护护保养蓄蓄电池，

5、对延长长蓄电池池的使用用寿命极极为重要要。所以以，汽车车修理厂厂要担负负维护、修理及及启用新新蓄电池池等作业业项目。现代汽汽车上使使用的铅铅酸蓄电电池已近近一个半半世纪。18559年，法国物物理学家家普兰特特发明了了铅酸蓄蓄电池，为后来来汽车用用电开辟辟了道路路。他的的第一个个铅蓄电电池有两两块卷成成螺旋状状的铅片片，中间间用橡皮皮隔开，浸没在在浓度为为10硫酸溶溶液中。在此以以前的电电池只能能使用一一次，而而普兰特特造出的的是第一一个放电电后能重重新充电电，从而而可以反反复使用用的蓄电电池发电机是是汽车电电系的主主要电源源，它在在正常工工作时，对除起起动机以以外的所所有的用用电设备备供电，并

6、向蓄蓄电池充充电，以以补充蓄蓄电池在在使用中中所消耗耗的电能能。发电电机,可可以说是是历史上上独一无无二的最最伟大的的电学发发明！118311年，英英国物理理学家法法拉第在在证明磁磁能生电电以后，发明了了第一台台转轮式式发电机机。19112年凯凯迪拉克克轿车使使用了直直流发电电机。119622年通用用汽车公公司采用用了二极极管整流流的交流流发电机机。现在在，汽车车使用的的发电机机都是交交流发电电机。汽车所用用的发电电机有直直流发电电机、交交流发电电机。直直流发电电机是利利用机械械换向器器整流，交流发发电机是是利用硅硅二极管管整流，故又称称硅整流流发电机机。 汽车用电电器都是是按照一一定的直直流

7、电压压设计的的，汽油油机常用用12VV，柴油油机常用用24VV 。在在汽车上上，发电电机既是是用电器器的电源源，又是是蓄电池池的充电电装置。为了满满足用电电器和蓄蓄电池的的要求对对发电机机的供电电电压和和电流变变化范围围也有一一定的限限制。直流发电电机所匹匹配的调调节器一一般都是是由电压压调节器器，电流流限制器器，截断断继电器器三部分分组成。而交流流发电机机调节器器都可大大大简化化。由于于硅二极极管具有有单向导导电的特特性，当当发电机机电压高高于蓄电电池动势势时，二二极管有有阻止反反向电流流的作用用，所以以交流发发电机不不再需要要截流继继电器。由于交流流发电机机具有限限制输出出电流的的能力因因

8、此也不不再需要要限流器器。但它它的电压压仍是随随转速变变化而变变化的，所以为为了得到到恒定的的直流电电压，还还必需装装有电压压解调器器。2.启动动系统美国物理理学家亨亨利于118311年发现现自感现现象后，发表了了介绍电电动机的的论文。根据发发电机原原理，做做成与发发电机原原理相反反的电动动机（马马达），这就是是起动机机。可以以说，发发电机技技术进步步的同时时就有了了起动机机。起动机是是用来起起动发动动机的，它主要要由电机机部分、传动机机构（或或称啮合合机构）和起动动开关三三部分组组成。在汽车未未安装起起动装置置之前，汽车发发动机都都必须摇摇动手柄柄起动，既费力力又危险险，起动动机就是是在一次

9、次偶然的的事故中中产生。19110年利利兰德的的好友卡卡顿因为为帮助一一辆抛锚锚的凯迪迪拉克轿轿车女车车主摇起起动手柄柄，发动动机产生生回火，卡顿被被手柄打打伤额部部，随后后因并发发症而死死。由此此利兰德德邀请凯凯特林研研究发动动机的起起动装置置。19912年年凯迪拉拉克轿车车开始使使用了起起动装置置。 3.点火火体统包括点火火开关、点火线线圈、分分电器总总成、火火花塞等等，其作作用是产产生高压压电火花花，点燃燃汽油机机发动机机汽缸内内的混合合气。在现代汽汽油发动动机中，气缸内内燃料和和空气的的混合气气大多采采用高压压电火花花点火。电火花花点火具具有火花花形成迅迅速，点点火时间间准确，调节容容

10、易等优点。为了在气气缸中产产生高压压电火花花，必须须采用专专门的点点火装置置。点火装置置按电能能的来源源不同，可分为为蓄电池池点火和和磁电机机点火两两大类。4.照明明系统包括汽车车内、外外各种照照明灯及及其控制制装置。用来保保证夜间间行车安安全。主主要有前前照灯、雾灯、尾灯、制动灯灯、棚灯灯、电喇喇叭、转转向灯闪闪光器等等。 18988年，“哥伦比比亚”号电动动汽车首首先把电电用于前前灯和尾尾灯。最最初的前前大灯不不能调光光，所以以汽车在在会车时时有些晃晃眼，后后来采用用了附加加光度调调节器，并由美美国异航航灯具公公司推广广应用。这种前前大灯可可以在垂垂直方向向上下移移动，但但驾驶员员必须下下

11、车搬动动夹具装装置，非非常不方方便。119255年，导导航灯具具公司推推广了双双丝灯泡泡，远光光和近光光的调节节通过开开关来控控制，才才把这个个问题彻彻底解决决。5.信号号系统包括喇叭叭、蜂鸣鸣器、闪闪光器及及各种行行车信号号标识灯灯。用来来保证车车辆运行行时的人人车安全全。6.仪表表系统包括各种种电器仪仪表（电电流表、充电指指示灯或或电压表表、机油油压力表表、温度度表、燃燃油表、车速及及里程表表、发动动机转速速表等）。用来来显示发发动机和和汽车行行驶中有有关装置置的工作作状况。最早的汽汽车仪表表与信号号是由一一排外视视器组成成的，随随后出现现的仪表表是精确确计时仪仪。在119000-1990

12、5年年间，大大多数汽汽车上的的计时仪仪仅仅是是卷簧时时钟；后后来又出出现了速速度表、润滑油油压、充充电电流流表、发发动机冷冷却液温温度以及及燃油液液位等各各种仪板板，并使使仪表板板配备了了夜间照照明系统统。20世纪纪80年年代，随随着电子子技术的的发展，电子数数字式显显示仪表表板代替替了原来来的机械械仪表，彩色显显示甚至至阴极射射线示波波管显示示也在汽汽车仪表表上得到到应用。汽车仪表表的作用用是帮助助驾驶员员随时掌掌握汽车车主要部部分的工工作情况况，及时时发现和和排除可可能出现现的故障障和不安安全因素素，以保保证良好好的行使使状态。汽车常常用仪表表有电流流表、水水温表、发动机机机油压压力表、燃

13、油油油量表及及车速里里程表，有的汽汽车还有有发动机机转速表表和制动动系贮气气筒气压压表等。目前，汽汽车仪表表板总的的发展趋趋势正在在向简洁洁明了的的模拟式式仪表和和模仿模模拟式仪仪表数字字式仪表表板方向向发展。7辅助助电器系系统 包括电动动刮水器器、空调调器、低低温启动动预热装装置、收收录机、点烟器器、玻璃璃升降器器等。随着汽车车辅助工工业的发发展和现现代化技技术在汽汽车方面面的应用用，现代代汽车装装用的辅辅助电气气设备很很多，除除了汽车车用音响响设备，通讯器器材和汽汽车电视视等服务务性装置置外，都都是一些些与汽车车本身使使用性能能有关的的电气设设备。如如电动刮刮水器，电动洗洗窗器，电动玻玻璃

14、升降降器，暖暖风通风风装置、电动座座位移动动机构，发动机机冷却系系电动风风扇、电电动燃料料泵，冷冷气压缩缩机用电电磁离合合等等。这些辅辅助电气气设备大大体可分分三类：电机类类、电磁磁离和器器类和电电动泵类类。双速电电动式刮刮水器双速电动动式刮水水器一般般是由一一个直流流并激（或复激激）电动动机和一一套减速速传动机机构组成成。风窗玻玻璃防冰冰霜设备备冬季风窗窗玻璃上上易结冰冰霜，用用刮水器器是无法法清除的的,有效效的办法法是将玻玻璃加热热。在空空调设备备的汽车车上，将将热风吹吹向风窗窗玻璃，就可以以避免结结冰。在无空调调设备的的汽车上上，风窗窗玻璃可可利用电电阻丝来来加热，在风窗窗玻璃的的内面贴

15、贴有三根根镍铬丝丝，通过过加热，就可防防止冰霜霜，这种种装置耗耗电量为为30-50WW,效果果很好。国外有有些高级级轿车上上采用电电子加热热器,通通过三级级管的控控制,使使电阻丝丝通电加加热。电热塞塞冬季由于于进入柴柴油机内内的空气气温度较较低，压压缩混合合空气达达不到着着火的温温度，因因此，起起动比较较困难。为了使使柴油机机冬季易易起动，在柴油油机燃烧烧室内装装用了电电热塞，用来提提高汽缸缸内的空空气温度度。晶体管管电动汽汽油泵汽车上一一般装用用的膜片片式汽油油泵，虽虽然结构构简单、效能可可*，但但由于它它安装在在发动机机的机体体上，夏夏季常因因为发动动机温度度高使供供油系产产生气气阻现现象

16、，使使汽油流流通不畅畅，近年年来由于于半导体体的发展展和应用用，汽车车上已装装用电动动汽油泵泵，以代代替膜片片式汽油油泵。 电磁离离合器电磁离合合器是一一种常见见的自动动控制元元件，它它具有工工作可*，容易易实现远远距离控控制等特特点。在在汽车上上，它常常被用做做冷气压压缩机驱驱动离合合器和发发动机冷冷却系风风扇离合合器。当当汽车空空调系统统中制冷冷量过剩剩时，通通过它将将传动皮皮带轮与与压缩机机主轴脱脱开；当当汽车发发动机散散热器冷冷却能力力过剩时时，可通通过它使使风扇滑滑转以减减少发动动机的动动力消耗耗，在气气温较低低的季节节里，仅仅风扇离离合器一一项就可可降低汽汽车的油油耗率22%左右右

17、。8电子子控制系系统包括电控控燃油喷喷射装置置、电子子点火装装置、制制动防抱抱死装置置、自动动变速器器等。电子控制制系统的的出现使使得汽车车工作过过程的控控制由传传统的机机械手段段转变为为电子控控制手段段，提高高了控制制的精度度、增加加了控制制的内容容。随着计算算机人工工智能化化的发展展，智能能控制成成为电子子控制系系统的发发展方向向。汽车电器器系统的的特点1低压压汽汽油车多多采用112V，柴油车车多采用用24VV。2直流流主主要从蓄蓄电池的的充电来来考虑。3单线线制单线制制即从电电源到用用电设备备使用一一根导线线连接，而另一一根导线线则用汽汽车车体体或发动动机机体体的金属属部分代代替。单单线

18、制可可节省导导线，使使线路简简化、清清晰，便便于安装装与检修修。4负极极搭铁将蓄蓄电池的的负极与与车体相相连接，称为负负极搭铁铁。汽车照明明系统的的现状与与发展目前，汽汽车照明明系统正正在经历历着重要要变革，不仅HHID和和LEDD光源得得到了更更广泛的的应用，而且汽汽车照明明系统也也日益智智能化。并且在在智能化化的范围围不断延延伸，例例如头灯灯甚至可可以转化化任意角角度，以以便驾驶驶者看到到偏僻的的角落，不过这这还取决决于汽车车的行驶驶速度。另外，汽汽车内部部的照明明系统对对汽车内内环境也也有着重重要的影影响，设设计工程程师们也也正努力力的使这这一系统统与内环环境更加加的融合合。主动式旋旋转

19、头灯灯在未来几几年中我我们可以以看到AAudii先进的的前灯照照明系统统，从上上到下：（1）角灯照照明系统统和转向向锁与速速度输入入的响应应 ；（2）前前灯旋转转；（33）前灯灯光束形形状随周周围环境境的变化化而变化化。其实，部部分雪铁铁龙车型型早在几几年前就就已经开开始应用用这种旋旋转头灯灯，不过过这种技技术并没没有普遍遍流行。但是现现在这种种主动式式旋转头头灯再次次被人们们提起，并且将将会比以以前具有有更好的的应用。Audii先进的的头灯照照明系统统（AFFS）在在汽车中中的应用用被寄予予厚望。事实上上，这一一技术的的最基本本的照明明系统（角灯照照明系统统）已经经用在AAudii A88豪

20、华汽汽车和其其它的一一些汽车车上。但但是所提提到的这这种系统统更有意意思的是是：它们们甚至在在汽车开开始拐弯弯以前就就已经可可以照到到周围的的拐角。 在Auddi系统统中，侧侧面照明明主要取取决于转转向角，不过，它同时时还与汽汽车的速速度有关关。例如如，当汽汽车行驶驶在高速速公路上上时和在在市区时时。当相相应的输输入信号号进入到到系统（包括GGPS），前灯灯自动的的改变光光束宽度度、角度度和范围围，目前前所销售售的豪华华汽车几几乎都装装配了GGPS导导航系统统，因此此这一系系统非常常可行，而且该该系统的的安全性性能是显显著的。Audii公司已已经推出出了转弯弯照明并并且打算算推出更更先进的的主

21、动移移动式前前灯照明明方案，DaiimleerChhrysslerr也希望望在将来来12个个月内发发布机械械移动前前灯。通通过于HHellla的合合作，该该系统将将会在驾驾驶者转转弯和曲曲线路段段行驶时时起到重重要得作作用。该该系统是是否使驾驾驶者夜夜间行驶驶受益呢呢？DaaimllerCChryysleer声称称，当汽汽车在直直径为1190米米拐弯时时，传统统的近光光灯可以以提供的的照明范范围仅有有30米米，而该该系统可可以达到到55米米。DaimmlerrChrrysller采采用HIID照明明技术的的主动照照明系统统已经广广泛的用用于Meerceedess汽车上上。独立立的微控控制器，通

22、过处处理来自自转向角角和速度度的传感感器的即即时信息息，控制制电动机机旋转对对应的前前灯。另另外，传传统的主主动前灯灯用来减减少对驾驾驶者眩眩目的机机会。美国汽车车零配件件生产商商Valleo也也正在致致力于类类似于DDaimmlerrChrrysller的的系统的的研究，称之为为“Benndinng LLighht”，它采采用了机机械化的的前灯，旋转的的角度由由转向角角、轮速速传感器器和GPPS系统统的输入入信息确确定。BMW pixxel ligght照照明系统统BMW象象素照明明系统（pixxel ligght sysstemm），这这是德国国汽车制制造商不不久前开开始研究究的技术术，采

23、用用4800,0000个独独立控制制的显微微镜片取取代传统统的发射射镜，光光束的形形状完全全可以通通过编程程来实现现。但是，德德国汽车车制造商商BMWW公司正正在研究究的前灯灯系统甚甚至更先先进，这这就是所所谓的“pixxel heaadliightts”系统，它采用用了采用用4800,0000个独独立控制制的显微微镜片取取代了传传统的发发射镜功功能。这这种方法法形成的的前灯光光柱形状状完全符符合驾驶驶者的驾驾驶条件件，同时时还不会会产生耀耀眼的远远光照明明。并且且在拐弯弯、城市市、高速速公路和和恶劣天天气时具具有独特特的照明明效果，另外，它的附附属光还还可以照照亮道路路标志。BMW Pixx

24、el ligght前前灯系统统可以给给驾驶者者提供特特别的提提示、警警告信息息该系统统同时还还可以给给驾驶者者提供特特别的提提示、警警告信息息，例如如左转时时光束显显示出相相应的左左转箭头头指示信信息。不过，对对于这些些前灯系系统技术术上的突突破，一一个非常常有意思思的障碍碍就是立立法，因因为上面面所提到到的系统统在很多多国家中中事实上上是不允允许使用用的、非非法的。旋转的前前灯可以以明显扩扩展夜间间的可视视范围，在这里里所提到到的系统统中，传传统的近近光灯在在曲率半半径为1190米米拐弯时时，照射射范围为为30米米，而旋旋转前灯灯的照射射范围会会增加225米，达到了了55米米。Hellla公

25、司司智能化化前照灯灯系统Hellla运用用高压气气体放电电集成远远光的双双氙气前前照灯批批量生产产已经成成熟。在在此基础础上，该该公司面面将来新新开发出出动态转转弯灯。动态转转弯灯是是智能化化前照灯灯系统的的一个重重要组成成部分，这项新新技术极极大的提提高了驾驾车的安安全性和和舒适性性。动态转弯弯灯的特特点是在在不同的的转弯半半径下，该前照照灯能够够在水平平+/-1500之内摆摆动，这这是的转转弯时近近光灯照照亮区域域几乎扩扩大了11倍，以以帮助驾驾车者更更好更快快的适应应弯道路路况。当当转弯半半径为1190米米时，普普通前照照灯可照照亮前方方弯道330米处处，而动动态转弯弯灯可将将照亮弯弯道

26、区域域再延长长25米米。在激激活远光光灯功能能时，动动态转弯弯灯同样样发挥作作用。尾灯虽然没有有象前灯灯的发展展那样引引人关注注，但尾尾灯系统统同样发发生了巨巨大的变变化。其中的一一个方面面是智能能化，就就是使汽汽车尾灯灯自动的的执行工工作，改改善于其其它道路路使用者者之间的的交流功功能。例例如，如如果频繁繁的忘记记关闭或或者误用用雾灯就就会自动动的由尾尾灯取代代，不过过这还要要取决于于具体天天气条件件。用于于照明系系统中的的传感器器会探测测透镜周周围的环环境状况况、污染染物，甚甚至速度度和交通通信息。当有汽汽车尾随随时，输输入信息息经分析析后，尾尾灯的工工作方式式自动改改为“有雾”状态，减少

27、尾尾灯的亮亮度，避避免车祸祸的发生生。通过过采用脉脉冲宽度度调整LLED，尾灯的的亮度可可以很轻轻易的以以低成本本的方式式实现在在很大的的范围内内的改变变。另外一种种智能技技术是紧紧急刹车车后，自自动紧急急后灯就就会亮起起（这种种技术在在一些汽汽车中已已经实现现，不过过是在安安全气囊囊打开后后）。通过采用用LEDD矩阵，尾灯的的形状和和亮度可可以相应应的改变变。这种种方法还还提供白白天和夜夜间的mmodeel-tto-mmodeel改变变及软件件驱动改改变。如果LEED矩阵阵用于尾尾灯，现现在尾灯灯已确定定的形状状将来可可能不会会再延续续下去，他们的的形状可可以由软软件命令令来确定定和改变变，

28、这有有可能取取决于法法律的规规定（刹刹车灯和和指示灯灯）。例例如，刹刹车灯与与倒车灯灯可以变变成不同同形状。 最后，刹刹车灯的的照量范范围也可可以由汽汽车行驶驶速度的的快慢来来决定。BMWW概念车车X-CCouppe已经经采用了了该技术术，在开开始刹车车时，刹刹车灯只只有外围围亮。随随着踏板板压力的的不断增增加，照照明的范范围逐渐渐的闲内内延伸，全刹车车时，整整个区域域被照亮亮。目前，红红色LEED已经经开始被被用在一一系列的的汽车刹刹车灯上上，低功功耗、快快速启点点和较长长的使用用寿命使使它们具具有了比比传统灯灯更先进进的优点点。内部照明明随着消费费者对汽汽车舒适适性要求求的提高高，汽车车制

29、造商商不断开开发新技技术以缓缓解汽车车行驶中中的驾驶驶者和乘乘客之间间的心理理压力，内部照照明技术术也随之之更加先先进。AAudii A88在门套套、把手手（内、外）、门饰及及驾驶者者放腿脚脚的搁脚脚空间（foootweellss）等地地方都安安装了相相应的照照明灯。不过，事事实上，汽车内内部的照照明系统统仍保留留在比较较初始的的阶段，照明的的方式和和控制通通常用手手来实现现，其它它小舱的的灯也仅仅是几个个离散的的。不过过，由于于这方面面较少的的立法限限制，这这方面的的改进也也将会很很快。除了介绍绍的彩色色的LEED，电电(场)致发光光（ellecttrollumiinesscennt (EL) ）ffoills也可可以用来来提供形形状统一一的发光光体。这这在飞机机中已经经有了应应用，还还可以用用来作为为照明的的辅助设设备和统统一的照照明带。Mercced