一、汽車電子技術(shù)發(fā)展

汽車技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合發(fā)展成為汽車電子技術(shù)。目前汽車行業(yè)的發(fā)展直接帶動(dòng)了汽車電子技術(shù)的市場(chǎng)，在20世紀(jì)80年代末到21世紀(jì)初，在普通汽車裝配成本中電子裝置所占的成本已經(jīng)從16%上升到23%。而在一些豪華轎車配置上，電子裝置的應(yīng)用程度更高，有的已經(jīng)達(dá)到了50%以上。汽車電子技術(shù)發(fā)展從開始到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展歷程：一、從1950年到1970年，以發(fā)展汽車電子零部件為主，利用電子點(diǎn)火器等電子產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械構(gòu)件，為以后的電子技術(shù)與汽車技術(shù)結(jié)合奠定了初步基礎(chǔ)。二、20世紀(jì)70年代初到80年代初，在這個(gè)階段主要是應(yīng)用微處理器和集成電路,專用獨(dú)立系統(tǒng)成為主要發(fā)展目標(biāo)，例如制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、電子控制汽油噴射系統(tǒng)等。三、從1982年到1995年，主要是發(fā)展以集成電路為主的汽車整體系統(tǒng)的微機(jī)控制，如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制等。四、從1995年到現(xiàn)在，主要發(fā)展智能數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等。

二、汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車電子技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了汽車的各個(gè)系統(tǒng)，從汽車的動(dòng)力性系統(tǒng)、操縱性系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)排放性系統(tǒng)、汽車的舒適性系統(tǒng)到汽車的安全性系統(tǒng)，越來越多的實(shí)現(xiàn)了電子技術(shù)的應(yīng)用，下面著重從安全性和動(dòng)力性系統(tǒng)兩個(gè)方面介紹汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

（一）電子技術(shù)在汽車安全性方面的應(yīng)用

1、汽車安全氣囊系統(tǒng)

一、汽車電磁兼容性

汽車電磁兼容性是指汽車在運(yùn)行過程中，車上的電子電氣設(shè)備不互相影響，能兼容地工作。隨著汽車電氣設(shè)備數(shù)量和種類的不斷增加，直接導(dǎo)致了汽車內(nèi)的電磁環(huán)境日益復(fù)雜，相互間的電磁干擾也將愈加嚴(yán)重。當(dāng)電磁干擾發(fā)生時(shí)，可直接導(dǎo)致受干擾的敏感電子設(shè)備功能降級(jí)，甚至導(dǎo)致其功能失效，給汽車的安全行駛造成嚴(yán)重影響。因此保證各種設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下正常運(yùn)行顯得尤為重要。

二、汽車電磁干擾的產(chǎn)生與傳播

汽車上的電磁干擾問題按其耦合方式可分為傳導(dǎo)耦合干擾和輻射耦合干擾。

2.1汽車的傳導(dǎo)耦合干擾在汽車中電磁干擾能量以電壓或電流的形式通過某些部件把干擾能量耦合至敏感接收器，稱為傳導(dǎo)耦合干擾。汽車的直接傳導(dǎo)耦合是指電磁干擾直接通過汽車上的導(dǎo)線、金屬體、電阻、電感、電容等阻抗耦合到接收器；公共阻抗耦合是指電磁干擾通過印制電路板和機(jī)殼的接地線、電氣設(shè)備的公共安全接地線以及接地網(wǎng)絡(luò)中的公共阻抗或者公共電源中的公共阻抗耦合到接收器；轉(zhuǎn)移阻抗耦合是指電磁干擾通過轉(zhuǎn)移阻抗將干擾電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮掌鞯妮斎腚妷杭拥浇邮掌鞯妮斎攵?。將電磁干擾能量以電磁波的形式通過汽車及其周圍的空間耦合至敏感設(shè)備稱為輻射耦合干擾。

2.2汽車電子控制系統(tǒng)（ECU）ECU控制著汽車上電子設(shè)備的工作是重要的車載設(shè)備。由傳感器將信號(hào)輸入ECU，然后通過ECU對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理輸出到執(zhí)行器件中。控制系統(tǒng)中的電器開關(guān)或點(diǎn)擊等負(fù)載的開關(guān)過程中的高電壓通過信號(hào)控制線進(jìn)入ECU內(nèi)部，影響ECU的正常運(yùn)行。電磁波也可能通過線束和連接器的耦合進(jìn)入ECU內(nèi)部，使ECU的電磁環(huán)境變得更為復(fù)雜，容易導(dǎo)致它的誤操作和失靈，危及到汽車行駛的安全性。因此通過與ECU電磁兼容性的研究，可以降低誤操作進(jìn)而提高行車安全的有效方法。

1汽車電子技術(shù)的特點(diǎn)與要求

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是汽車電子技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力、更多的創(chuàng)新技術(shù)不斷開發(fā)應(yīng)用。相對(duì)其他控制技術(shù)，電子技術(shù)更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽車上出現(xiàn)日益增加的電子單元，在提升汽車性能的同時(shí)，又會(huì)帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來，總線化成為一個(gè)方向，各電子單元通過總線進(jìn)行通訊，信息交換，傳輸當(dāng)前的狀態(tài)信息接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能。總線化增強(qiáng)了汽車的整體性，也提高了軟件在汽車制造技術(shù)中的地位。汽車日趨大眾化，導(dǎo)致苛刻要求汽車零部件降低成本，提高性能。高端豪華汽車在總計(jì)近百個(gè)電子組件或電子控制單元(ECU)的相應(yīng)系統(tǒng)中包含多達(dá)100余個(gè)微處理器。這些ECU由多種網(wǎng)絡(luò)連接，例如控制器局域網(wǎng)（CAN、FlexRay）、局域互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)和面向媒體的系統(tǒng)傳送（MOST）。當(dāng)今汽車電子技術(shù)的特點(diǎn)和核心要求是：

1）實(shí)時(shí)性。快速反應(yīng)并不是實(shí)時(shí)性的核心內(nèi)涵，快速性僅是系統(tǒng)實(shí)時(shí)能力的表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足實(shí)時(shí)性要求時(shí)，必須提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，而運(yùn)行速度的提高會(huì)帶來系統(tǒng)功耗加大、電磁兼容性下降等負(fù)面效應(yīng)。因而在設(shè)計(jì)具體的控制系統(tǒng)時(shí)，在保證能滿足實(shí)時(shí)性要求的條件下，應(yīng)使系統(tǒng)的運(yùn)行速度降到最低，以滿足系統(tǒng)在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質(zhì)。

2）安全性。安全性是指產(chǎn)品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測(cè)包裝儲(chǔ)運(yùn)，有效的質(zhì)量控制是關(guān)鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對(duì)微處理器進(jìn)行更改注冊(cè)表來實(shí)現(xiàn)軟件的安全。對(duì)車輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠(yuǎn)程和內(nèi)部電子3大類。①局部物理性威脅。通過物理性地接入傳動(dòng)系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關(guān)鍵功能。其對(duì)策是在一個(gè)或多個(gè)ECU內(nèi)部的某處存儲(chǔ)著隱秘的私有密鑰，用于受保護(hù)的通信通道，提供局部數(shù)據(jù)的保護(hù)服務(wù)，汽車算法、多媒體內(nèi)容和保密資料都需要私鑰存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠(yuǎn)程威脅。黑客通過偵測(cè)汽車的遠(yuǎn)距離無線接口尋找網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和程序中的軟肋，以找到內(nèi)部各電子系統(tǒng)中的路徑。與數(shù)據(jù)中心不同，汽車不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛(wèi)機(jī)制的客觀缺失需依靠汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)必須與非關(guān)鍵的ECU完全隔離開，以確保駕駛安全。③內(nèi)部電子威脅。雖然物理網(wǎng)絡(luò)隔離是理想的方案，但接觸點(diǎn)和干擾總是難以避免，安全標(biāo)準(zhǔn)有極大差異的系統(tǒng)間通信的干擾會(huì)很敏感。業(yè)界又出現(xiàn)強(qiáng)烈的設(shè)計(jì)整合趨勢(shì)，使用更強(qiáng)大的多內(nèi)核微處理器來實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的控制，從而將許多ECU變?yōu)樘摂M的ECU，這將增加源于軟件的威脅風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致操作系統(tǒng)缺陷、對(duì)密碼系統(tǒng)的旁路攻擊以及拒絕服務(wù)等。因而，關(guān)鍵和非關(guān)鍵的系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)之間的接口必須在最高管理層面進(jìn)行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評(píng)估安保等級(jí)（EAL）6+的最高等級(jí)安保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)缺陷無虞。

3）可靠性?？煽啃允侵府a(chǎn)品的平均無故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）。為確?？煽啃裕谄囯娮与娐飞蠈?shí)施冗余設(shè)計(jì)，元器件應(yīng)選用汽車級(jí)。高可靠性軟件及安全工程實(shí)施原則（PHASE）協(xié)議支持最大限度地簡(jiǎn)化復(fù)雜性、軟件組件架構(gòu)、最低權(quán)限原則、安全軟件和系統(tǒng)開發(fā)過程。

4）環(huán)保性。產(chǎn)品符合國(guó)家相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，包括產(chǎn)品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標(biāo)，須有嚴(yán)格的檢測(cè)和認(rèn)證。必須認(rèn)識(shí)到切實(shí)實(shí)施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。

一汽車電子通信安全需求

從車主的需求來看，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)越來越復(fù)雜，承擔(dān)的功能越來越多，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

1.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，加速踏板位置傳感器將油門踏板位移量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)傳給ETCS，ETCS通過對(duì)當(dāng)前所處工況進(jìn)行分析和邏輯處理后發(fā)出控制信號(hào)，控制節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)按照ETCS給定的角度驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門運(yùn)轉(zhuǎn)并達(dá)到所需的開度；同時(shí)節(jié)氣門體上的節(jié)氣門位置傳感器將測(cè)得的當(dāng)前節(jié)氣門位置信號(hào)反饋給ETCS，通過反饋控制實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門的最佳閉環(huán)控制。

2.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)模塊完整的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)模塊、節(jié)氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器等。而電子節(jié)氣門控制的關(guān)鍵是控制節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模塊用于提供適當(dāng)?shù)目刂齐妷候?qū)動(dòng)節(jié)氣門伺服電機(jī)，使電機(jī)輸出需求的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門達(dá)到要求的開度位置。對(duì)于小型直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，有兩種常用方案：

（1）采用一個(gè)12V直流電源及一個(gè)可變電阻控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脈寬調(diào)制直流可調(diào)電源和H橋式晶閘管電路控制電機(jī)電壓。