汽车安全气囊论文范文

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篇1

该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。

2)速度变量法

该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。

3)加速度坡度法

该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。

4)移动窗积分算法[2]

对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。

1.1移动窗积分算法

下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。

结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。

需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度.气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为28.4km/h时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。而对于垂直方向也可以如此采样。则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20).

移动窗算法中对ax的处理为（1）式：

(1)

图2移动窗口算法示意图

其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。

写成离散形式，如式(2)：

(2)

n为当前时间点，k为采样点数，f为采样频率。

加上垂直加速度之后，可以提高对路面干扰的抗干扰能力[3]，形式如式(3)：

(3)

S(n，k，ρ)为双向合成积分量，n，f，k如上定义；ρ为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。这种算法主要是考虑了汽车碰撞时的加速度因素，当加速度的积分达到一定值的时候，表示汽车的碰撞剧烈程度也到达一定值，会给乘员带来一定伤害。而且这种算法对于判断最佳点火时刻也是很有优势的，经过实验，利用这种算法得出的点火时刻离汽车碰撞的最佳点火时刻（利用摄像得出）仅差几毫秒[2]，符合要求的精度。

但是这种算法也有其不足，例如没有考虑碰撞时的速度以及座位上有没有人的因素，这样当汽车低速运行的时候，还是有可能引起误触发。如果将速度和座位上是否有人的信号引入，则可以进一步减少误触发的机会。

1.2利用数据融合提出的改进算法

由上面的叙述中我们可以知道，移动窗积分算法对于气囊弹出与否进行判断主要是根据积分量S，现在我们对积分量进行一些改造，可以克服上述缺点。具体做法如下，加入以下几个观察量：

（1）汽车碰撞时的水平方向速度v，v可以反映汽车碰撞时乘客的受伤害程度。v越大，乘客的动能就越大，碰撞时受到的伤害就越大。v是判断气囊是否应该打开的最直接的指标。（2）坐位上是否有乘员的信号[5]。坐位上无人时，当发生碰撞则可以不弹出气囊，这样做可以减少误触发的几率，同时避免对其他乘员的伤害。

引入函数，这个函数的波形为：

图3函数波形图

当v超过30km/h的时候，y的值就大于1；反之就小于1。现在普遍采用的标准是，安全带配合使用的气袋引爆车速一般为：低于20km/h正面撞击固定壁时，不应点爆。而在大于35km/h碰撞时，必须点爆。在20km/h和35km/h之间属于可爆可不爆的范围。所以我们取v0＝30km/h为标准点，这样结合上面的移动窗积分算法，提出新的S1，则S1为：

(4)

这样当v>v0时，汽车点火引爆的灵敏度就比原来大了；而v<v0时，点火灵敏度就比原来小了。再引入座位是否有人信号c，有人时c＝1，反之c＝0。

(5)

S''''即为加入了v和c的双加速度合成积分量，其优点是可以减少气囊误触发的几率，更好的保护乘员的安全。

再考虑到v>v0时引爆气囊的灵敏度不需要太大，可以适当调整的系数为1/∏，此时y函数图形如图4。

由图4可看到，采用增加了速度函数的算法后，使到v>v0时的灵敏度适当增加，同时也有效的减少了v<v0（低速）时的误点火几率。这个参数可以通过大量的碰撞实验来确定，使得点火效果最优。

1.3利用模式识别的方法提出的控制算法

上述利用数据融合改进的移动窗控制算法是一种利用直观概念进行设计的方法，采用的是实时计算得出碰撞判决指标，缺点是计算量比较大，控制系统的性能要求较高。如果能够直接根据输入进行点火判断，则计算量会大大减少。

为了减少计算量，使点火控制速度更加迅速，可以采用模式识别的方法。原理如下，在台车碰撞试验中采用第二节中提出的加入了速度函数的改进移动窗算法，对不同的输入（加速度和速度）及其结果进行判断，并将其记录下来，得到一个数据库。再利用模式识别的方法，结合大量的记录，则可以求出某一车型的气囊点火判断的判别函数。然后在实际应用中可以利用判别函数对输入的加速度和速度直接进行判别，对汽车状态（气囊弹出和气囊不弹出）进行分类，从而大大减少计算量。

图4函数波形图

2设计判别函数原理

气囊的弹出(w1)与不弹出(w2)可归结为通过对对象（汽车的碰撞）n组特征观察量（a1，a2....an，v）的判断（这里取汽车碰撞的加速度和速度为特征观察量），从而对x＝[a1，a2....an，v]进行归类。在归类中，我们总是希望错误率最小，所以可以采用基于最小错误率的贝叶斯决策[6]。

通过对上述数据库的统计，我们可以得到气囊弹出的概率P(w1)，从而P(w2)=1－P(w1)。

要对x进行分类，还需要类条件概率密度。p(x|w1)是气囊弹出状态下观察x的类条件概率密度；p(x|w2)是气囊不弹出状态下观察x的类条件概率密度。这样我们可以算出w1和w2的后验概率，如式(6)：

(6)

基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果P(w1|x)>P(w2|x)，则把x归类于弹出状态w1，反之P(w1|x)<P(w2|x)，则把x归类于不弹出状态。把它设计成分类函数的形式，则可以直接利用分类函数进行判别。如式(7)：

(7)

x是样本向量，w为权向量，w0是个常数。在实际操作中，可以通过上述数据库中大量的样本来计算出w和w0。得出g(x)后，则可以对实际中检测到的一组特征值进行评估，以决定是否引爆气囊。

二维的情况下g(x)的示意图如图5所示。

图5分类函数示意图

如图5所示，分类函数g(x)可以将两种状态（引爆气囊和不引爆气囊）很好地区分开来，实现了对汽车碰撞状态的即时判断。而这种算法只要求系统进行一个查表的运算，大大减少计算量。

3总结

综上所述，移动窗算法对于低速的抗干扰方面存在不足；而加入了速度函数的改进算法，能够适当增加系统在高速时的灵敏度，又能减少低速时的气囊误触发几率，符合现代安全气囊的控制要求；模式识别的控制算法是建立在前面正确的控制算法的基础上，利用大量的历史数据得出判别函数，从而直接对气囊是否弹出进行判断，大大减少计算量。

参考文献

[1]钟志华，杨济匡.汽车安全气囊技术及其应用[J]．中国机械工程，2000年2月第11卷第1-2期

[2]王建群等.汽车安全气囊点火控制算法的研究[J]．汽车工程，1997年第1期

[3]郑维等.双向加速度合成气袋控制算法及其抗路面干扰特性[J].清华大学学报，2003年第43卷第2期

[4]张金换等.汽车安全气袋系统的研究[J]．清华大学学报，1997年第11期第69～72页

[5]尹武良等.一种基于电容传感的乘员感应装置[J].汽车技术，2000年第8期

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中图分类号： U461.91文献标志码： B

0引言

侧面碰撞传感器的主要作用是检测车身上碰撞传感器所在位置的加速度信号，并将信号发送至安全气囊ECU控制单元，由ECU识别加速度信号，并判断是否需要点火.

汽车在行驶过程中，会受到发动机、变速器、传动轴和道路等内部和外界的激励，这些激励的范围几乎覆盖从低频到中高频几乎所有频率.受内部和外界激励的作用，侧碰撞传感器安装点有共振的可能.当发生共振时，安装点会出现较大的振幅，此时侧碰传感器采集到的异常加速度信号会传递给安全气囊ECU，当安全气囊ECU误认为达到碰撞减速度阈值时，会导致安全气囊的误爆，给顾客人身安全和公司财产带来不必要的损失.因此，必须在产品设计阶段对传感器安装位置的频率响应特性进行预测，保证其频率响应特性曲线满足厂家对产品安装位置的要求.[1]利用MSC Nastran频率响应分析功能对某车型碰撞传感器安装点进行仿真分析，以验证其性能能否满足目标要求.

1分析理论

在MSC Nastran频率响应分析中，有两种不同的数值方法供选择：直接法（SOL108）和模态法（SL111）[2]，本文采用模态法对侧碰传感器安装点进行频率响应分析.

模态频率响应分析是主模态分析的扩展.作为推导的第一步，假定x=ξ（ω）eiωt （1）将变量从物理坐标u（ω）转换到模态坐标ξ（ω）.因为很少用到所有的模态，所以上式通常是近似代换.

7结论

通过CAE分析与实测试验的相关性对比研究发现，利用MSC Nastran强大的频率响应分析功能，在设计初期对汽车电子产品固定点进行频率响应分析是可行的，并且可以尽早的验证设计的有效性，为性能设计提供数据支持.

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一、概述

在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。随着汽车工业与电子工业的不断发展，今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。车身电器与电子设备是汽车的重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。计算机技术与电子技术广泛地应用于汽车，几乎已经深入到汽车所有的系统，大大推动了汽车工业的发展。

目前，国际汽车巨头纷纷将更多的电子信息技术设备装备到其整车中，在国外，中高档轿车采用的电子信息设备已经达到30%～50%，在一些高档车上，这个比率还要高。在电子信息技术设备供应商方面，也纷纷将下一个经济增长点定位在汽车电子产业上。摩托罗拉、英特尔、微软、德州仪器、飞利浦、西门子等这些过去为其他行业和产品提供技术支持的厂商，早已经做好了准备，有些产品已经为汽车提供了新的“动力”。

二、电子技术的应用

(一).电子技术在发动机上的应用

发动机电控技术可分为电控汽油喷射、电子点火、怠速控制、废气再循环控制、增压控制、故障自诊断、安全保险、备用控制以及其他控制技术。

1.电子控制喷油装置

在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。。电子控制燃油喷射系统是以空燃比作为主要的控制目标。通过电子控制器对各种不同传感器送来的数据进行判断和计算来控制喷油器以一定的油压，正确、迅速地把汽油直接喷入发动机汽缸。电子控制器主要是根据进气量的多少来控制喷油量的。电子控制燃油喷射系统按喷油器的喷射位置不同可以分为单点喷射系统(SPI)和多点喷射系统(MPI)两种。多点喷射系统是每个汽缸安装一个喷油器，而单点喷射系统是整个系统中只有一个或两个喷油器，安装在节气门的上方。与传统的化油器相比，电子控制燃油喷射装置的最大特点是，在获得最大功率的同时，最大限度地节油和净化排气，因此是节约能源，降低排污的有效措施。

2.电子点火装置

微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制器(ECU)、点火电子组件、点火线圈、配电器、火花塞等组成。

其中传感器用来不断地收集与点火有关的发动机工作状况信息，并将收集到的数据输入电子控制器，作为运算和控制点火时刻的依据。电子点火系统中所用的传感器主要有曲轴转角传感器、曲轴转速传感器、曲轴基准位置传感器、进气管负压传感器、爆震传感器、空气流量及进气温度传感器等。其中前两种传感器是用来检测发动机转速信号的，而发动机转速信号是微机用来确定点火提前角的最主要依据。由其他传感器检测得到的数据主要用于对点火提前角和点火时刻进行修正。

图1-1某车型电子点火系统

电子控制器也叫微机控制器，它是电子点火系统的中枢，用来接收传感器收集到的信号，并且在按照一定的程序进行判断、计算后，给电子点火组件输出最佳点火时刻和初级电路导通时间的控制信号。微机控制的电子点火系统则可使发动机在任何工况下都处于最佳的点火时刻，从而更进一步改善发动机的动力性和经济性，降低排气污染。

3.怠速控制装置

怠速控制系统是电控发动机的一个子系统，主要由传感器，ECU及执行机构组成。怠速控制均采用发动机转速反馈法的闭环控制方式，即发动机转速传感器将发动机的实际转速和目标转速进行比较，根据比较的差值确定使发动机达到目标值的控制量，并通过执行机构对发动机怠速转速进行校正。

图1-2某车型怠速控制装置

车速传感器信号和节气门位置传感器信号用于判断发动机是否处于怠速工况，ECU便确认发动机处于怠速工况，并启动怠速控制系统实施怠速控制。冷却液温度传感器信号，空调压缩机接通信号，自动变速器档位信号，蓄电池电压等信号用来确定发动机怠速时的目标转速.不同怠速条件下的目标转速值已预先存储在ECU的存储器中.发动机转速信号作为怠速控制系统反馈信号，用来计算控制量的大小。ECU一般不单独设置，是由燃油喷射系统，点火系统等共用一个，这使系统简单化，提高控制精度。执行机构的作用是调节发动机进气量，实现怠速控制.

4.废气再循环控制装置

汽车发动机作为一个大气污染源，应该采取各种有效措施予以治理和改造。关于汽车发动机排气的控制和净化问题，各国都进行了大量研究工作，研制了不少的技术措施。这些方法大致可分为发动机本身的改进和增加排放净化装置。而由于发动机本身的改进，较难满足日益严格的排放法规和降低成本的要求，因此现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染，如三元催化转换、废气在循环(EGR)、活性碳罐蒸发控制系统等。废气在循环简称为EGR(ExhaustGasRecirculation)系统，是目前用于降低NOx排放的一种有效措施。

图1-3某车型废气再循环控制装置

它是将一部分排气引入近期关于新混合气混合后进入汽缸燃烧，从而实现在循环，并对送入进气系统的排气进行最佳控制。普通电子式废气在循环(EGR)控制系统由废气再循环电磁阀、节气们位置传感器、废气再循环控制阀、曲轴位置传感器、发动机ECU、冷却液温度传感器、启动信号等组成。

5.增压控制装置

发动机中增压系统的安装日渐增多，其目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发是增压技术又跨上一个台阶。目前，应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统，其由切换阀、动作器、空气冷却器、空气滤清器、ECU、释压电磁阀组成。通常增压器是为了与发动机的低速小负荷工况相匹配的而设计的，当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏，为此电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮使出增加了一旁通气道，由ECU对切换阀的开度大小进行调整。

6.故障自诊断系统

现代轿车发动机的电控系统中，ECU一般都带有故障自诊断系统，自行检测、诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器，可通过检测器信号是否超出规定范围来直接进行判断；对于执行器，则在起初是电路中增设专门回路来实现监测，对于ECU本身，也有专用程序进行诊断。故障自诊断系统一般由电子控制器(ECU)中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后被电路等组成。

7.安全保险装置

如果ECM的输入信号不正常，他将按照内存中存储的固定喷油持续时间和固定点火提前角控制发动机，使发动机能够继续维持工作。ECM本身出故障时，装有备用控制系统的发动机能继续对喷油和点火进行控制，使车辆继续行驶。

8.发动机传感器

发动机传感器是指在发动机上使用的传感器。由于电子技术特别是微型计算机的发展，促进了传感器在发动机上的应用，从而也使发动机的整机性能有了极大的提高。发动机电子控制用传感器主要有空气流量传感器、曲轴位置/凸轮轴位置传感器、发动机转速传感器、爆震传感器进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器等。发动机电子控制技术的发展与传感器技术的发展是密不可分的。目前发动机传感器的种类越来越多，可靠性和净度不断提高，并向集成化、数字化和智能化方向发展。

二.电子技术在底盘上的应用

1.电控自动变速器

电控自动变速器可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经过计算机的计算、判断后自动改变变速杆的位置，从而实现变速器换档的最佳控，即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。

图1-4奥迪A4自动变速器

它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确反映行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置，能自动适应瞬时工况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接，并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性汽车维修毕业论文格式汽车维修毕业论文格式。

2.防抱死制动系统(ABS)

该系统是一种开发时间最早、推广应用最为迅速的重要安全性部件。它通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑移(15%~20%)，从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系统，以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全状况，提高汽车的操纵稳定性和安全性，减小制动距离。驱动防滑系统(ARS)也叫牵引力控制系统(TCS或TRC)是ABS的完善和补充，它可以防止启动和加速时的驱动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引性能，又能改善其操纵稳定性。

现代ABS尽管采用的控制方式、方法以及结构形式各不相同，但除原有的传统的常规制动装置外，一般ABS都是由传感器、电子控制器和执行器三大部分组成。其中传感器主要是车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器。

1、车轮转速传感器

车轮转速传感器是ABS中最主要的一个传感器。车轮转速传感器常简称为轮速传感器，其作用是对车轮的运动状态进行检测，获得车轮转速(速度)信号。

2.电子控制器

ABS的电子控制器(ElectronicControlUnit)，常用ECU表示，简称ABS电脑。它的主要作用是接收轮速传感器等输入信号，计算出轮速、参考车速、车轮减速度功、滑移率等，并进行判断、输出控制指令，控制制动压力调节器等进行工作。另外，ABS电脑还有监测等功能，如有故障时会使ABS停止工作并将ABS警示灯点亮。

3.制动压力调节器

制动压力调节器是ABS中的主要执行器。其作用是接受ABS电脑的指令，驱动调节器中的电磁阀动作(或电机转动等)，调节制动系的压力，使之增大、保持或减小，实现制动系压力的控制功能。

由于ABS是在原来传统制动系统基础上增加一套控制装置形成的，因此ABS也是建立在传统的常规制动过程的基础上进行工作的。在制动过程中，车轮还没有趋于拖死时，其制动过程与常规制动过程完全相同；只有车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。

通常，ABS只有在汽车速度达到一定程度(如5km/h或8km/h)时，才会对制动过程中趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。当汽车速度降到一定程度时，因为车速很低，车轮制动抱死对汽车制动性能的不利影响很小，为了使汽车尽快制动停车，ABS就会自动终止防抱死制动压力调节，其车轮仍可能被制动抱死。

在制动过程中，如果常规制动系统发生故障，ABS会随之失去控制作用。若只是ABS发生故障、常规制动系统正常时，汽车制动过程仍像常规制动过程一样照常进行，只是失去防抱死控制作用。现代ABS一般都能对系统的工作情况进行监测，具有失效保护和自诊断功能，一旦发现影响ABS正常工作的故障时，将自动关掉ABS，恢复常规制动，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，提醒驾驶员及时进行修理。

图1-5ABS系统图

ABS系统制动过程中，ABS电控单元(ECU)3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置2不参与工作，制动主缸7和各制动轮缸9相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态。若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器(图中未画出)的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。ABS系统就是如此循环进行制动的.

3.电子转向助力系统

电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸，用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系比起来具有部件少、体积小、质量轻的特点，最优化的转向作用力、转向回正特性，提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

4.自适应悬挂系统

自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动适时调节悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性，以适应当时的负荷，保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。

图1-6奥迪A4自适应悬挂系统

在自适应悬挂控制系统配置中，悬架置于车轮和车体之间。此系统不采用气动膜盒，而代之以盘簧和液压缸。液压系统由电子装置控制，该装置对传感器在汽车运转过程中产生的各种信号进行分析。主动悬挂控制系统配有一个能自动测量高度及根据速度调整的装置，当汽车以高速行驶时能缓慢地减低其速度汽车维修毕业论文格式文章汽车维修毕业论文格式出自http：//gkstk.com/article/wk-78500001092730.html，转载请保留此链接！。汽车的水平高度也可通过按钮分两次手动调节。

5.定速巡航自动控制系统

在高速长途行驶时，可采用定速巡航自动控制系统，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度，驾驶员不必经常踏油门已调整车速。若遇爬坡，车速有下降趋势，微机控制系统则自动加大节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以调节发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换低速档或制动时，这种控制系统则会自动断开。

6.驱动防滑/牵引力控制系统(ASR/TCS)

目前安装ABS的轿车已经相当普遍，但随着对汽车安全性能的要求越来越高，出现了驱动防滑系统(ASR，AccelerationSlipRegulation)，驱动防滑系统又称牵引力控制系统(TCS，TractionControlSystem)，它的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。

汽车“打滑”可分为两种情况：一是汽车制动时车轮的滑移，前面已经分析过；二是汽车驱动时车轮的滑转。所谓汽车驱动时车轮的滑转，就当是汽车起步时，尽管驱动轮不停转动，汽车却原地不动的现象。驱动轮滑转有可能引起汽车的侧滑，且损失了发动机的转矩。为了防止驱动轮的滑转，人们在职动防抱死的基础上研制了驱动防滑系统。他的功能为：一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。

7.减震适应系统

减震适应系统是一种全自控系统，可随每个车轮的减震动进行自动调整，以达到各种行驶状态下调顺车身的运动。路面状况、汽车本身，以及驾驶方式等都在监控之下，以随时独立调节各个车轮的减震器设置值，保证最高的舒适性。驾驶人可通过按钮手动选择以舒适为主或以跑车操纵性为主。另一种作为选项的减震适应系统带有电子自动测量高度的悬挂功能，可在高速状态下把汽车自动调低15毫米。控制开关则允许驾驶人以手动方式分两级调低车身水平。减震适应系统的使用，保证开车过程中获得最大的稳定性和安全性，提供最高驾驶舒适性并改善驾驶动感，最大程度减少翻车和侧倾危险，作为选项的自动找平系统可在恶劣路面开车时减少对车身下部的损伤危险，提高稳定性，减少燃耗。

三.车身电子控制技术

1.电动座椅

现代轿车的驾驶者和前部乘员座椅多是电动可调的，所以又称电动座椅。座椅是与人接触最密切的部件，人们对轿车平顺性的评价多是通过座椅的感受作出的。因此电动座椅也是直接影响轿车质量的关键部件之一。

轿车电动座椅以驾驶者的座椅为主。从服务对象出发电动座椅必须要满足便利性和舒适性两大要求，也就是说驾驶者通过键钮操纵，既可以将座椅调整到最佳的位置上，使得驾驶者获得最好的视野，得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵件的便利，还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。

图1-8奥迪A4电动座椅

现代轿车的电动座椅是由坐垫、坐背、坐枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。其中调节机构由控制器、可逆性直流电动机和传动部件组成，是电动座椅中最复杂和最关键的部分。自动座椅电子控制系统由座椅位置传感器、电子控制器ECU和执行机构的驱动电机三大部分组成。位置传感器部分包括座椅位置传感器、后视镜位置传感器、安全带扣环传感器以及方向盘倾斜传感器等；ECU包括输入接口、微机CPU和输出处理电路等；执行机构主要包括执行座椅调整、后视镜调整、安全带扣环以及方向盘倾斜调整等微电机，而且这些电机均可灵活进行正、反转，以执行各种装置的调整功能。另外，该系统还备有手动开关，当手动操作此开关时，各驱动电机电路也可接通，输出转矩而进行各种调整动作。

2.安全气囊

安全气囊系统称为SRS，相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。

图1-9奥迪A4安全气囊系统

安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。此系统由一个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的早期，安全气囊开始充气，安全充气大约需要0.03秒。安全气囊可以非常快的速度充气十分重要，这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达320公里/小时，碰撞时如果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。

3.电动门窗

电动门窗是指以电为动力是门窗玻璃自动升降的门窗。它是由驾驶员或乘员操纵开关接通门窗升降电动机的电路，电动机产生动力通过一系列的机械传动，使门窗玻璃按要求进行升降。其优点是操作简便，有利于行车安全。

电动门窗主要有升降控制开关、电动机(双向转动永磁电动机)、升降器、继电器等组成，其中电动机一般采用双向转动永磁电动机，通过控制电流方向，使其正反向转动，达到车窗升降功能。

图2-1奥迪A4电动门窗

4.辅助关门系统

辅助关门系统由气动装置、车门传感器组成。装在每个车门锁的传感器会监察车门开合运动的方向。当某个车门手动关闭到车门锁的第一卡合位或稍微超出时，气动辅助关闭装置即被触发，自动将车门拉合到锁定位。减少车门关闭所需的力量，减少车门关闭时产生的噪音，保证车门始终关紧(即使此车门只被关合到门锁的第一卡合位)。

5.自动恒温控制系统/空调

自动恒温控制系统/空调由压缩机、冷凝器、辅助电风扇或入口风扇蒸发器、温度传感器、不含氯氟烃的冷却剂、储蓄罐、温度控制装置、空气内循环开关、循环泵、余热开关等组成。在发动机运转及空调系统工作时，冷却空气由鼓风机以选定的速度和温度送入。与加热系统一样，左侧和右侧的温度可分别调节。如果空调和加热系统同时打开，由于输入的空气已经过除湿并冷却，车窗上不会产生水雾。在这种再加热模式下，空气首先经过冷却(因此成为干燥空气)，然后再加热。在发动机关闭后，发动机余热利用系统(REST)启动，把热发动机的冷却剂抽入热交换器，从而自动控制空气流动和分配。余热利用系统在约30分钟后自动关闭，或者在蓄电池充电量过低时关闭。空调系统降低车内温度并减少湿度，从而提供舒适的车内环境，又能防止车窗水雾，提高驾驶安全。如果拨到空气循环工作模式，系统可防止有味气体进入车内汽车维修毕业论文格式论文。动机余热利用系统允许加热过程中不含发动机噪音和废排气，因此不消耗燃料并可在发动机关闭后继续工作。

图2-2奥迪A4空调系统

6.电子防盗系统

电子防盗系统是为了防止汽车本身火车上的物品被盗所设的系统，它有电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。

图2-3奥迪A4防盗装置

汽车防盗装置按其发展过程可分为机械锁防盗装置、机电式防盗装置和电子防盗装置三个阶段。电子式防盗报警器是目前使用较为广泛。它主要靠锁定点火或启动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。电子防盗报警器共有四种功能：一是服务功能，包括遥控车门、遥控启动、阻和等；二是警惕提示功能，能触发报警记录(提示车辆从被人打开过车门)；三是报警提示功能，即当有人动车时发出警报；四是防盗功能，即当防盗器处于警戒状态时，切断汽车上的启动电路。

7.汽车卫星导航系统

汽车电子导航系统是在全球定位系统(GPS)的基础上发展起来的新型汽车驾驶辅助设备，是为了解决道路交通的堵塞和拥挤问题而产生的，是一种能接收定位卫星信号，经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向，并在显示器上显示出来的一种装置。

图2-4奥迪A4导航系统

驾驶者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶过程中提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中，驾驶者根本不用考虑该走哪条线路就能快捷的到达目的地。

当前的汽车导航系统包括两部分：全球定位系统和车辆自动导航系统。汽车导航设备一般是由GPS天线、集成了显示屏幕和功能按键的主机以及语音输出设备(一般利用汽车音响系统输出语音提示信息)构成的。受车内安装位置的限制，一般汽车导航设备和汽车视像音响合成在一起，因此，一些汽车导航系统又称为DVD导航系统。

四.电子技术在汽车工业上的的发展趋势

在今后的十几年内，推动汽车电子产品发展的动力仍将是汽车安全、节能、环保等的需要。汽车电子系统的发展将主要集中在汽车用局域网系统LANS和处理器CPUS、发动机控制、机-电接口、ABS和行驶控制、电子控制传动系统、抬头显示系统HUDS、声音识别技术、行车导驶系统及多媒体技术和撞击传感技术等方面。

车载局域网将逐步替代单独控制器；车载计算机的处理能力将有显著提高。多媒体显示系统将为驾驶者提供更多的有关信息，包括图像信息。声音识别技术可望在5年内有重大突破，并应用于汽车领域。比CD-ROM存储量大6-7倍的DVD-ROM，将大量用于汽车的导驶系统和多媒体系统。汽车电子系统的成本将进一步大幅下降。

利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享。根据侧重功能的不同，SAE将总线划分为A、B、C三大类：A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等，目前A类的主流是LIN；B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等，其目前主流是低速CAN(又称动力CAN)；C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制，目前C类主流是高速CAN(又称动力CAN)，但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“XbyWire”线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在未来5—10年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRay.

随着第3代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展，未来汽车正朝着移动力、公室、家庭影院方向发展，为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息，并把汽车和道路及其它远程服务系统结合起来，构建未来的智能交通系统(1TS)。具体功能：①提供丰富的多媒体设施环境，利用GPS、GSM网络实现导航、行车指南、无线因特网以及汽车与家庭等外部环境的互动

②具备远程汽车诊断功能，紧急时能够引导救援服务机构赶到故障或事故地点。

结束语：

汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电子技术不断把音响视频、网际网络、信息引入汽车内。随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高，我国汽车电子产业将形成巨大经济规模效应，成为支持汽车工业发展的一门相对独立新兴支柱产业。

可以预料，随着我国汽车技术的进步，汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用，国产汽车积极采用电子装置指日可待。虽然要赶上国际汽车的最高水平还有一段路要走，但将来在世界汽车技术尤其是汽车电子技术应用这一领域，我国必定占有一席之地。

参考文献：

[1]台晓虹，申荣卫.汽车ABS技术发展与展望.汽车与配件，2006.18

[2]李炎亮，高秀华，成凯等.汽车电子技术.北京：化学工业出版社，2005.6

[3]汪立亮.现代电子控制系统原理与维修.北京：电子工业出版社，1998.9

[4]德国BOSCH公司著；魏春源等译.汽车电器与电子.北京理工大学出版社，2004.7

篇4

中图分类号：U461.91 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）02-0050-03

在车辆发生碰撞时，安全气囊是否起爆是由ECU通过采集车身加速度响应的曲线与寄存器算法中固化的曲线进行对比来判定的。因此ECU采集到的车身加速度信号的准确性对于气囊起爆的控制精度起着至关重要的作用。大部分的气囊ECU都是安装在车身结构上，如果车身安装点结构的动刚度不足，对ECU采集加速度信号就会有干扰，影响信号的质量。目前，绝大部分的气囊ECU厂家对于ECU的安装点动刚度都有相应的要求和标准。在某微车开发过程中，ECU厂家通过对安装点进行锤击法动刚度试验发现，车身结构的动刚度没有达到企业的设计标准，因此需要通过改变车身结构以提高ECU安装点的动刚度。

1 动刚度有限元分析

1.1 有限元模型建模

ECU安装在驾驶室前地板上，车身后部结构对该点的影响甚微，为了缩短分析计算的时间，因此可以截取B柱以前的车身结构进行分析研究，如图1。在模型中约束车身前悬架安装点和截取边界节点的全部平动自由度，并在ECU安装的螺栓孔上方20 mm处的节点上施加X、Y、Z三个方向上的单位载荷100 N，激励的频率范围0～1000 Hz，有限元模型前处理采用Hypermesh软件，车身结构的阻尼比取0.02。

1.2 有限元分析求解

分析计算采用NASTRAN求解器。NASTRAN求解器具有完善的频率响应分析功能，在分析模型中采用直接频率响应法进行求解，输出激励点的位移、速度和加速度。

1.3 动刚度结果后处理

在NASTRAN的计算结果OP2文件中，可以找出激励点随频率变化的位移值，绘制成频响位移曲线。加载的单位激励力为100 N，通过计算激励力和位移的比值即可得到对应频率下动刚度。

如图2所示，德国BOSCH公司对ECU支架X、Y、Z三个方向上的动刚度要求在50～2 000 Hz频域内都不能低于2 000 N/mm（目标线）。原方案计算发现，车身ECU安装点的动刚度（曲线）明显不满足要求，与试验的结论是一致的。

2 车身结构改进

通过有限元分析的结果，发现车身前地板动刚度低的原因主要是：

（1）前地板为0.8 mm的单层钢板，地板垂直方向的刚度很难提高。

（2）前地板上的加强筋形状设计不够合理，在某些频率下，加强筋没有起到加强的作用。

（3）前地板与发动机舱连接的拐角的抗弯刚度不足，在ECU安装点受到X向冲击时，发动机舱挡板不能提供支撑，增加刚度。

根据发现的问题，设计了五种新的加强结构方案，并进行了对比分析。

2.1 方案一

在地板上部增加1.2 mm厚槽型加强板，这可以增加地板与发动机舱挡板之间的抗弯刚度，见图3。但是由于ECU上方设计了水杯托架，这个加强方案受其影响不能设计的太大，因此效果不明显。从分析结果可知，在300 Hz～450 Hz之间，X和Z向的动刚度均低于目标值。

2.2 方案二

在方案一的基础上将前地板通道的形状进行优化，以增加前地板的刚度。通过计算发现安装点Z向的动刚度有了明显的提高，基本达到了设计要求，但是X向的动刚度仍然不足，该方案不能满足要求。

2.3 方案三

设计了一个新的支架用于连接地板和圆管梁。前地板下方有一根圆管梁，刚度比地板要大。在地板和圆管梁之间增加连接件可以提高地板的刚度。通过有限元分析发现，前地板动刚度仍然低于目标值。

2.4 方案四

在前地板ECU安装处增加0.7 mm厚的加强板。但是效果并不理想，动刚度只有略微的改善。

2.5 方案五

基于前四种方案，设计了一个组合型的结构，既连接前地板和圆管梁，也增加前地板局部的料厚，这样一来可以把前几种方案的改进效果叠加在一起，通过分析计算，效果非常明显，前地板ECU安装点在X、Y、Z三个方向的动刚度都达到了设计要求的目标值。

3 结论

本文通过有限元分析方法，对安全气囊ECU安装点动刚度进行了分析计算，并对安装点的结构进行了改进设计，方案五的结构动刚度有了明显的提升，达到了设计要求。最后的验证试验也表明安装点结构的改进是有效的。

参考文献：

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错误的产品数据，会对公司带来很大的经济损失，比如：一是计划员根据BOM表定额下达的零件计划数量不准确——BOM表零件少挂，零件计划量不能满足生产导致缺货、频繁预警;BOM表零件多挂，零件计划量过大导致供应商零件积压。二是系统库存与实物库存差异较大——BOM表零件少挂，供应商零件的实际结算数量小于实际耗用数量，会要求逐一核算零件差异，增加差异核对工作量;BOM表零件多挂，个别供应商零件的实际结算数量大于实际耗用数量，公司多付款，造成公司利益损失。提高产品数据的准确性，可以让计划员准确的下达计划，使积压物料数量减少;供应商索赔量下降;物料反冲结算数据错误量下降，财务每月月底顺利关账等。因此，如何提高产品数据的准确性至关重要，以下提出了通过产品数据的验证手段来提高产品数据的准确性。

一、汽车产品数据的相关描述

1.产品配置表。某一平台车型的产品配置清单。是公司规划部根据市场需求、竞争对手的配置情况、成本、公司目标、公司设计能力等等情况，制定出的这一车型平台的配置清单。如动力配置信息，空调配置信息、排放配置信息等等。产品配置表是产品工程师开发这一车型零件的依据。

2.车辆配置代码。汽车配置多，车型品种多，必须有一个代码来描述一辆具体的车辆，以方便各个部门识别一台车辆。车辆配置代码就是为识别一台车辆的完整配置而编制的一组代号，是公司销售、计划、生产的核心代码。车辆配置代码由配置号、批次号、识别码组成，即可以简单的写成：车辆配置代码=配置号+批次号+识别码。配置号是用于代表一个车型中的不同配置种类(装何种空调、配哪种整车颜色、是否安装安全气囊、是否装OBD等等)。车辆配置代码代表了具体的一台车辆，在产品数据管理系统中，根据车辆配置代码，就可以导出这一车辆的所有零件清单。

3.工程零件清单。工程零件清单是描述整车产品工程状态的零部件各层级构成关系、件号、名称、变更经历号、更改指令号、图号、适用车型、配置、数量等内容的综合性电子表格清单，因此工程零件清单主要用于设计部门，产品工程师可以在工程零件清单中查找到零件的零部件各层级构成关系、更改记录和历史状态、适用车型等等。另外，工程零件清单也可以作为售后配件的基础数据来源。除此之外，工程零件清单还可以作为前期财务核算整车成本的基础数据来源。

4.BOM表。BOM表是针对某个具体车型的物料清单，利用这张清单可以不多不少的制造出一部完整的车辆出来。BOM表来源于工程零件清单;根据市场部发过来的市场需求，可以从工程零件清单中分解出满足市场需求的不同的车辆配置代码对应的BOM表。BOM表是下游包括采购、物流、财务等部门的基础数据来源。

5.工程更改指令。某一零件设计锁定之后，产品数据就下发到相关下游部门，下游部门开始对零件进行供应商定点、零件定价、零件试验等等一系列相关的行动。当这些行动都完成之后，零件正式在车上使用。因各种各样的原因，如，降成本，或客户提出更改需求等等，那么，需要对该零件进行更改。工程部门提出更改方案，并评审通过后，就通过工程更改指令将零件的更改信息传达到下游部门。

6.产品数据管理系统。产品数据管理系统是连接设计部门、采购、物流、计划、生产、公司销售等总门的纽带。基础数据由设计部门，采购、物流、计划、生产、公司销售通过产品数据管理系统使用数据以开展各项工作。汽车配置多，车型品种多，而且汽车有很多共用件，如果采用一个单一车型对应一个BOM表进行管理，那么零件的更改更换管理是很困难的。比如：某一车型平台总共有39种配置代码车型，有一个零件A是这39种配置代码车型共用，那么，当A零件更改为B零件时，就需要到39个表格中去更改信息，工作量大。因此，数据必须是将工程零件清单通过一定的逻辑关系上载进数据管理系统，从数据管理系统根据整车配置代码可以导出任意一单一车型的BOM清单。还是拿上一例子举例，只需要在一个表格中更改A零件为B零件，相对应的39种种配置代码车型的BOM零件清单就统一改变了。其中所说的逻辑关系指的就是和配置号相关的信息。如零件A，只在安装安全气囊时用到，那么，这个零件在上载进产品数据管理系统时，就必须带上安全气囊的约束。没有安全气囊配置的车辆配置代码在进行零件筛选时，就不会将A零件导出。相反，有安全气囊配置的车辆配置代码在进行零件筛选时，就会将A零件导出。

二、数据管理流程

项目前期由数据管理科汇总各专业科室制作的工程零件清单。在项目的试造车阶段，数据管理工程师从工程零件清单中筛选出造车清单，造车清单用于指导试造车阶段的物料采购、物料配送、整车装配等等。在项目批量生产之前，将数据上载进数据管理系统。数据的更改，必须有正式的工程更改指令支持。以下是数据管理流程的简易流程图。

三、数据错误的主要原因

1.出错零件数统计。2011年1月以前，我们没有实施产品数据验证流程，我们对2010年7月到12月的每月出错零件进行统计，统计数据如下：

2.出错原因汇总，分析出错原因。我们对2010年7月到12月的每月出错零件的出错原因进行统计，统计数据如下：

由以上数据我们可以分析得出，数据出错的主要原因如下：

(1)初始工程零件清单错误。工程零件清单由各科专业科室汇总而来，产品设计工程师对产品配置表理解的错误，或产品设计工程师的疏忽、大意导致的工程零件清单的错误。另外，产品配置表的错误也会导致初始工程零件清单的错误。(2)产品数据工程师分析上载错误。产品数据工程师对工程零件清单进行分析，将数据通过一定的逻辑关系上载进数据管理系统，以满足下游各个部门的需要。由于数据是由人工分析上载得来，汽车产品品种多，配置复杂，因此，经常会分析错误。(3)产品设计工程师工程更改指令错误。产品设计工程师经过工程更改系统下达产品的更改指令，产品设计工程师对产品配置表理解的错误，或产品工程师的疏忽、大意导致的工程更改指令错误。(4)产品数据工程师根据工程更改指令维护错误。产品数据工程师根据产品设计工程师下发的工程更改指令对数据进行更改。更改指令描述不明确，会导致产品数据工程师维护数据的错误。产品数据工程师对更改指令错误的理解，也会导致数据的错误。

四、产品数据的验证

产品数据的验证方法。2012年1月开始，根据产品数据出错的主要原因，我们在产品数据的各个阶段，增加各个阶段的产品数据验证手段，以提高产品数据的准确性。以下是具体的验证方法：(1)初始工程零件清单的校对。在项目初期阶段数据管理工程师通过产品配置表对工程零部件清单进行校对，有问题及时和产品设计工程师沟通更改。产品配置表描述了整车的所有配置，通过产品配置表校对工程零件清单，可以检查零件是否漏发、多发。以下面简单的车型配置举例：该车型分基本型和标准型，分别配不同的车轮，在检查工程零件清单时，工程零件清单中必须含有两个车轮的零件号，如果只有一个，那就是漏发零件了。通过产品配置表和工程零部件清单的校对，可以避免初始工程零部件清单错误。

(2)试造车清单的校对。在项目的试造车阶段，从工程零件清单中导出试造车清单，发送所有相关下游部门;项目造车前，首先到采购物流部门对数据进行校对，查看采购物流部门下计划采购物料的零件清单、配送物料的零件清单和工程部门发出去的造车清单零件信息是否一致;其次，到项目造车车间，查看造车BOM上的零件清单和工程部门发出去的造车清单零件信息是否一致;最后，数据管理工程师现场跟踪造车，将造车清单上的零件信息和实际装车零件信息对比，检查零件件号、零件数量是否一致，以检查数据的准确性。发现问题及时反馈给产品工程师。产品工程师核对更改。通过试造车清单的校对，也可以减少初始工程零部件清单的错误，同时也可以发现产品配置表的错误。(3)数据上载数据管理系统之后的校对。汽车配置多，品种多，通过人工分析上载进数据管理系统，难免会出现错误。数据上载进数据管理系统之后，将从数据管理系统导出的单一车型BOM表和从工程零件清单筛选出的单一车型零件清单通过一些函数公式进行对比，对比零件号是否一致，其次对比数量是否一致，以验证数据的准确性。如果两者对不上，再查找不一致的原因，将数据更改。这一验证方法，主要是减少产品数据工程师分析上载的错误。(4)工程更改指令的校对。建立完善的工程更改指令管理机制，工程更改指令下发后，主管、经理、平台总工、下游部门相关人员，都要对工程更改指令进行校对审核;定期对新员工进行培训，以减少产品设计工程师工程更改指令的错误;产品数据工程师根据工程更改指令更改产品数据后，需对更改前后数据对比，以检查是否维护错误，减少工为的错误。(5)下游部门对数据的反馈。和下游各部门保持良好的沟通交流，在使用数据时，下游各部门如发现数据错误，及时反馈给产品数据工程师。产品数据工程和产品设计工程师对数据进行校对，发现错误及时下发工程更改指令进行更改。(6)数据的定期校对。定期将产品数据从数据管理系统中导出，与工程零件清单进行校对，以保证BOM表数据的准确性。

五、新的产品数据管理流程

增加产品数据验证流程后，新的产品数据管理流程更新如下：

六、产品数据验证的效果及结论

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一、电控新技术的发展趋势

（一）电控新技术

在现今的电控技术发展中，新技术主要表现为：汽车发动机和汽车底盘的电控技术，这个方面的发展已经相对较为成熟；然后是车身安全方面的电控技术，这个包括安全气囊、温度调控以及各种仪表等；再然后就是混合动力等电动汽车的应用；通讯等智能交通的综合技术系统；各种信息系统等整车控制设计。

（二）发展趋势

目前针对现代化经济的发展趋势，和信息化的时代特点，汽车电控的新技术发展趋势逐渐走向了集成化、智能化和网络化。其通过对发动机、自动变速、牵引动力、制动动力等动力系统的有机结合，形成了稳定的集成化电控系统，并在模糊控制和自动适应控制的智能化控制概念下，加快了其智能化电控发展的速度，利用数据的有效交换与应用，实现了网络化的电控新技术。

二、维修行业的形势现状

（一）维修技术

伴随着汽车控制技术的发展，汽车在结构、性能等方面都发生了极大的变化。而这些变化对于传统的汽车维修行业来讲，是一个巨大的挑战。因此在汽车电控技术发展的背景下，相关的汽车维修技术也面临着巨大的创新与变革，从而适应汽车市场需求的变化。

（二）维修设备

由于汽车电控技术的发展给维修技术带来了巨大的变革，从而令维修所需要使用的设备也面临着更新的问题。在现今的新汽车电控技术下，很多以往的维修设备并不足以完成维修任务，因此在维修设备的改革上，也是维修行业需要着重研讨的一个重要课题。

（三）维修信息网络化

在全球科技飞速发展的同时，也将我们带入到了一个信息科技主控的信息化时代。因此信息化技术已经渗入到了各行各业之中，同样电控技术的创新实现，在很大程度上也是以信息化技术为基础的！因此对于电控技术的信息反馈，以及相应数据的处理，是促使维修行业信息网络化发展的主要因素。

（四）维修人员素质

然而电控技术的发展，也不能保证全自动的运行，维修行业就能不能保证全自动的修理。因此作为修理的核心，维修人员的素质及专业能力提高，成为了实现维修行业得以适应电控技术发展需求的重要元素。因此在面对电控技术的告诉发展状况时，有效的提高维修人员的专业能力及相关业务水平，是提高现代汽车维修水平的有效途径。

三、电控新技术与维修行业的关系

（一）品牌经营

随着现今汽车行业的发展，大量的车型逐渐充实着整个汽车市场。这就令汽车维修行业在发展中，对修为人员的专业能力要求逐渐提高。所以面对这一状况，维修行业应该形成统一的高素质专业维修人员培训体系，然后针对汽车的品牌进行针对性的品牌化维修经营策略。

（二）理念转变

传统的维修行业，在维修理念上保持着一种“即发生即修理”的态度。然而伴随着汽车的逐渐普及，与其市场范围的扩大，令维修企业与客户之间达成了一种增值观念，将原有的传统理念从“维修”变成了“维护”，从而为“零修理”的目标打下了坚实的理念基础。

（三）设备的依赖

在汽车的新电控技术发展中，由于电控技术的发展，使得汽车越来越趋向自动化，这就令汽车本身的结构精密度更高，从而导致完全的人力无法满足汽车相应问题的维修。这就形成了维修行业对各种高科技仪器的依赖，从而利用各种仪器来对汽车进行有效的修理。

四、电控新技术与维修行业的相关发展

（一）专业人员培养

面对现今汽车的发展状况，汽车维修人员必须具有过硬的专业技能，并与此同时熟练的掌握计算机技术、自动控制技术等相应的现代化新技术，并在不断的维修理念更新中提高自身维修素质，从而满足现代化汽车维修的需要。

（二）维修数据应用

在提高维修人员的自身素质同时，维修企业还需要对汽车的最新动态进行准确的把握。在科技高速发展的今天，汽车的技术更新也是日新月异，因此维修行业必须有效的利用网络化信息技术，保持对其信息的掌握，从而及时对维修行业发展做出有效调整。

五、结束语

综上所述，汽车的电控新技术发展，是在新时展背景下响应人们需求的必然结果。而在这种结果下，引领了汽车修为行业的相应改革和发展，从而将汽车维修行业引领上了一条高科技化的发展道路。

参考文献：

[1]贾秋红，廖林清，屈翔.浅析国内防弹运钞车的现状及发展趋势[A].“技术创新与核心能力建设”重庆汽车工程学会2006年会论文集[C].2006.

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一、引言

随着汽车工业日新月异的发展，现代汽车上使用了大量的电子控制装置，许多中高档轿车上采用了十几个甚至二十几个电控单元，而每一个电控单元都需要与相关的多个传感器和执行器发生通讯，并且各控制单元间也需要进行信息交换，如果每项信息都通过各自独立的数据线进行传输，这样会导致电控单元针脚数增加，整个电控系统的线束和插接件也会增加，故障率也会增加等诸多问题。

为了简化线路，提高各电控单元之间的通信速度，降低故障频率，一种新型的数据网络CAN数据总线应运而生。CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强;在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的位速率可高达1Mbps。同时，它可以廉价地用于交通运载工具电气系统中。

二、CAN总线简介

CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是由ISO定义的串行通讯总线，主要用来实现车载各电控单元之间的信息交换，形成车载网络系统，CAN数据总线又称为CAN—BUS总线。它具有信息共享，减少了导线数量，大大减轻配线束的重量，控制单元和控制单元插脚最小化，提高可靠性和可维修性等优点。

CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。其工作采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器和执行部件的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点，一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条导线共同接在节点上，这两条导线就称作数据总线（Bus）。CAN数据总线中数据传递就像一个电话会议，一个电话用户就相当于控制单元，它将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”数据，对这组数据感兴趣的用户就会利用数据，不感兴趣的用户可以忽略该数据。

一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点，但实际应用中，所挂接的节点数目会受到网络硬件的电气特性或延迟时间的限制。使用计算机网络进行通信的前提是，各电控单元必须使用和解读相同的“电子语言”，这种语言称“协议”。汽车电脑网络常见的传输协议有多种，为了并实现与众多的控制与测试仪器之间的数据交换，就必须制定标准的通信协议。随着CAN在各种领域的应用和推广，1991年9月PhilipsSemiconductors制定并了CAN技术规范（Version2.0）。该技术包括A和B两部分。2.0A给出了CAN报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO颁布了道路交通运输工具—数据信息交换—高速通信局域网国际标准ISO11898，为控制局域网的标准化和规范化铺平了道路。美国的汽车工程学会SAE2000年提出的J1939，成为货车和客车中控制器局域网的通用标准。

三、CAN-BUS数据总线的组成与结构

CAN-BUS系统主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。：

1．CAN控制器，CAN收发器

CAN-BUS上的每个控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接收微处理器传来的信息，对这些信息进行处理并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理，并传给控制单元的微处理器。

CAN收发器用来接收CAN控制器送来的数据，并将其发送到CAN数据传输总线上，同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据，并将其传给CAN控制器。

2．数据总线终端电阻

CAN-BUS数据总线两端通过终端电阻连接，终端电阻可以防止数据在到达线路终端后象回声一样返回，并因此而干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻装在控制单元内。

3．数据传输总线

数据传输总线大部分车型用的是两条双向数据线，分为高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一起，要求至少每2.5cm就要扭绞一次，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值。

四、车载网络的应用分类

车载网络按照应用加以划分，大致可以分为4个系统：车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。

1．动力传动系统

在动力传动系统内，动力传动系统模块的位置比较集中，可固定在一处，利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素—跑、停止与拐弯这些功能用网络连接起来时，就需要高速网络。

动力CAN数据总线一般连接3块电脑，它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑（动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑）。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据，每一数据组传递大约需要0.25ms，每一电控单元7~20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS/EDL电控单元发动机电控单元自动变速器电控单元。在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器，高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

2．车身系统

与动力传动系统相比，汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此，线束变长，容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系统中，因为人机接口的模块、节点的数量增加，通信速度控制将不是问题，但成本相对增加，对此，人们正在摸索更廉价的解决方案，目前常常采用直连总线及辅助总线。

舒适CAN数据总线连接一般连接七个控制单元，包括中央控制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。舒适CAN数据传递有七大功能：中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热及自诊断功能。控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。这样做的好处是：如果一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经过车门的导线数量减少，线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运行。

数据总线以62.5Kbit/s速率传递数据，每一组数据传递大约需要1ms，每个电控单元20ms发送一次数据。优先权顺序为：中央控制单元驾驶员侧车门控制单元前排乘客侧车门控制单元左后车门控制单元右后车门控制单元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递，所以发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。

整个汽车车身系统电路主要有三大块：主控单元电路、受控单元电路、门控单元电路。

主控单元按收开关信号之后，先进行分析处理，然后通过CAN总线把控制指令发送给各受控端，各受控端响应后作出相应的动作。车前、车后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求执行，并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但通过CAN总接收主控端的指令，还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号，门控单元会做出相应动作，然后把执行结果发往主控单元。

（1）安全系统

这是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动的系统，由于安全系统涉及到人的生命安全，加之在汽车中气囊数目很多，碰撞传感器多等原因，要求安全系统必须具备通信速度快、通信可靠性高等特点。

（2）信息系统

信息系统在车上的应用很广泛，例如车载电话、音响等系统的应用。对信息系统通信总线的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒体一般采用光纤或铜线，因为此两种介质传输的速度非常快，能满足信息系统的高速化需求。

五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术

利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：

（1）总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题

（2）高电磁干扰环境下的可靠数据传输

（3）确定最大传输时的延时大小

（4）网络的容错技术

（5）网络的监控和故障诊断功能

（6）实时控制网络的时间特性

（7）安装与维护中的布线

（8）网络节点的增加与软硬件更新(可扩展性)

六、结束语

CAN总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线，现已开始在先进的汽车上得到应用，从而使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有的信息和资源，以达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统之目的，随着汽车电子技术的发展，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。

参考文献

[1]王箴．CAN总线在汽车中应用[N]．中国汽车报．2004．

[2]邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计．航空航天大学出版社．1996．

[3]周震．基于CAN总线的车身控制模块．南京航空航天大学．2005．

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【关键词】智能驾驶 智能汽车 发展现状 智能技术

【引 言】

随着更加先进的灵巧型传感器、快速响应的执行器、高性能ECU、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通讯技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人—汽车—环境”的完美协调。

【正 文】

一、智能驾驶过程的实现

智能驾驶的实现需要大量的电子电路元件支持，主要有：传感器、电控单元（ECU）、执行器、控制策略、总线、电源、智能通信系统。

随着传感器技术、信息处理技术、测量技术与计算机技术的发展，智能驾驶系统也得到了飞速的发展。

现在的智能驾驶技术大多是通过多传感器实现的。多传感器信息融合实际上是人对人脑综合处理复杂问题的一种功能模拟。多传感器信息融合就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分利用多个传感器资源，通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用，将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则结合起来，产生对观测环境的一致性解释或描述。信息融合的目标是基于各种传感器分离观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。这是最佳协同作用的效果，它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操作的优势来提高整个系统的有效性。

目前经常使用一个雷达传感器探测前方的车辆或障碍。雷达虽然在直路上的性能良好，但当道路弯曲时，探测的信号将不完全可靠，有时还会有探测的盲点或产生错误报警。为了防止错误报警，常对雷达的输出进行标准卡尔曼滤波，但这并不能有效解决探测盲点问题。为了更可靠地解决这类问题，可以使用扫描雷达或多波束雷达，但其价格昂贵。这里选用低价的视觉传感器作为附加信息，视觉传感器经常能提供扫描雷达和多波束雷达所不能提供的信息。

雷达传感器和视觉传感器配合作用实现对复杂道路状况的探测、识别，然后将信息通过总线电路发送给ECU，ECU处理后将命令发送给执行器，执行器将作用于汽车的油门、动力、转向、刹车等系统，实现汽车的只能行驶。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］

二、智能汽车发展现状

回想过去，汽车都是由驱动装置驱动几乎所有的机械和液压系统，现在则由电子元件和系统的组合来完成。电子感应器增强或甚至已经取代了各种机械系统。一些高档汽车具有多达70个ECU。一般汽车的感应器数量已经达到35个，而一个高档汽车的感应器数量达到了60个。通常汽车还附带6个左右的气囊。这意味着现在的汽车更复杂、更安全，并且驾驶起来更简单。和以前的汽车相比，它们也更具智能化，并将继续获得更高的智能。

1、 智能泊车的Lexus LS460

Toyota公司2006年推出（最近才进入中国市场）的Lexus LS460最大的卖点就是智能泊车系统，该车型的电视广告就是在展示智能泊车系统其精准的泊车路线。Lexus LS460的智能泊车辅助系统可对后座和前座摄像头的图像进行处理，利用该结果去控制电子动力方向盘和一个电子油门。只需轻触一个按钮和驾驶者的少许制动，系统就可以把车刹住。同样地，LS460的VDIM(Vehicle Dynamic Integrated Management)系统从各种感应器中搜寻数据以预知刹车。利用这一数据，加上驾驶者的输入信息来帮助驾驶者恢复对汽车的控制。它通过启动电控刹车、电子动力转向、防抱死制动、车辆稳定性控制、刹车辅助、电子刹车力分配和引擎扭矩等功能来恢复控制。

2、 雷达和摄像头加强了驾驶技术

在像Mercedes-Benz S-class这样的车上，24/77 GHz雷达导航系统在提高安全性方面起到很重要的作用。Brake Assist(刹车辅助)、Parking Assist(泊车辅助)、Pre-Safe(预警安全)、Distronic Plus(巡航控制)以及Adaptive Brake(自适应制动)功能采用七个雷达感应器(五个在前缓冲器、两个在后缓冲器)来加强安全水平。拥有这些功能，汽车就可以感应到即将发生的碰撞，使驾驶者可以采取躲避措施。雷达系统允许自动制动应用。另外，如果探测到潜在的碰撞，它就会关闭天窗和加固安全带。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］

现在基于雷达和自适应巡航控制的系统正蓬勃发展，在很多Mercedes-Benz和Toyota模型中都可以发现他们的身影。Volkswagen Passat和BMW的3系列也同样具有这样的雷达。为了改善交通安全，NISSAN公司开发了车距控制辅助系统(Distance Control Assist System)以帮助驾驶者控制他们自身与面前车辆之间的距离。这个系统采用一个在前缓冲器的雷达感应器，来确定定驾驶者的尾随距离和双方车辆的相对速度。如果驾驶者松开加速踏板，或者没有踩住加速踏板，系统就会自动启动制动。如果系统确定需要制动，那么在仪表板和蜂鸣器上就会出现一个指示器，然后加速踏板会自动上移以帮助驾驶者转换到制动。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］

另一个关键功能，即摄像头，给驾驶者返回狭窄停车位并执行能见度受限操作时提供了更佳的视野。研究表明，很多儿童是因为驾驶者在返回停车位的时候看不见他们而致死的。复杂的全轮驱动一度只是高档汽车的安全堡垒。而如今，它是很多车辆的标准配置。这些系统通过瞬间提供车轴最需要的动力，可在恶劣的驾驶条件下提供最佳动力。

3、 智能化车灯

对安全性的关注也延伸到前灯。由Gentex公司开发的Chrysler 300C具有Smart Beam系统。它根据公路情况自动开启和关闭前灯。在后视镜里装了一个前向CMOS图象感应器，它让车灯一直维持开启状态，直到在公路上探测到其它车的前灯或尾灯，它才转换到近光灯。为了避免分散相向行驶驾驶者的注意力，该系统可使远光灯渐开和渐关。

Mercedes-Benz S-class汽车有两个照射公路的红外线前灯。当汽车的近光灯打开，它们将驾驶者的视野范围扩展到150多米，使其能更快看见行人、停泊的汽车和其他障碍物。同时也减少了黑暗中驾驶发生碰撞的危险。

4、 智能驾驶环境——无线基础设施

到目前为止，汽车中的无线技术仍限制在车载蜂窝电话。但是当这些研究者针对路边站的安全架构而进一步调查Wi-Fi通信使用状况的时候，这可能会有所改变。

交通部(DOT)的VII计划试图使用无线连接来避免碰撞。有车辆接近十字路口或死角的时候，基站将通知和提醒其它基站和驾驶者。该系统也会提供交通速度和密度的数据，使路标可以通知驾驶者在进入高速公路前倒车。

该计划还将开发可以在不同情况下警告驾驶者的集成先进技术，这些情况包括：当驾驶者将要离开公路的时候，当驾驶者和另一企图改车道的车辆有碰撞危险时候，以及和前方车辆有碰撞危险的时候。

5、 动力传动电子控制系统

主要包括发动机电子控制（包括汽油机和柴油机）、自动变速器控制（ECT、CVT/ECVT等）以及动力传动总成的综合电子控制等。控制系统主要由各种传感器、执行机构和电控单元（ECU）组成。其主要是保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，并简化驾驶员的有关操作，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。

6、底盘电子控制系统

包括制动防滑与动态车身控制系统（ABS/ASR、ESP/VDC）,牵引力控制系统、悬架及车高控制系统、轮胎监测系统(TPMS)、巡航控制系统（CCS）、转向控制系统(如4WS)、驱动控制系统（如4WD）等。其主要用于提高汽车的安全性、舒适性和动力性等。近些年来，这类控制系统开始在普通轿车上广泛采用。

7、 车身电子控制系统

主要包括安全气囊（SRS）、自动座椅、自动空调控制、车内噪音控制、中央防盗门锁、视野照明控制、自动刮水器、自动门窗、自动防撞系统以及满足不同用电设备的电源管理系统。主要是用来增强汽车的安全性、舒适性和方便性。

8、 多媒体娱乐、通讯系统

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和李斌一起在万得集团实习的还有研究生院材料工程、机械工程、控制工程等专业的其他14名同学。

李斌和他的同学们在走向社会的关口能有一个专业对口的实习单位，并且有高级工程师带教，这些都要归功于学校与企业联合培养人才新模式。

大学生实习难问题，一直是社会关注热点。一方面大学生都希望能在毕业前找到一个专业对口的实习单位积累工作经验，提早确立职业规划，以便使自己在步入社会时不至于茫然无所适从。另一方面，企业投资、出人、耗时帮助大学生参与社会实践，助力他们成才，往往是实习期一结束同学们就另谋高就，不免让企业有一种“竹篮打水”空欢喜的感觉。一项网络调查显示，95%以上的大学生实习岗位都是由学生自己或亲朋好友帮忙联系的，由学校安排实习的学生不足5%。而像一些专业性极强的院系，即使学校有心帮助学生推介实习单位，在社会上也很难找到相应的对口企业。

辽宁工业大学无疑是幸运的，因为在同一座城市就有一家与汽车专业对口的万得集团相伴。万得集团成立于1991年，旗下拥有20多家企业，以生产汽车发动机、安全气囊、气门挺杆、减震器为主要产品，一汽、东风、福特、大众等众多国内外知名汽车制造商都在使用万得零配件。

将来不得了

高校与企业联合培养人才模式，着实为解决大学生实习难提供了一个可行性方案，同时也拓宽了大学生成才之路。谈及万得集团之所以能为辽工学子实习一路大开绿灯，这里不能不提及起一个人――曾庆东。

曾庆东，万得集团总裁。毕业于吉林大学汽车专业，工学硕士学位，教授级高级工程师，享受国务院政府特殊津贴专家。

这位汽车专业毕业的企业家对汽车情有独钟，多年来一直致力于民族工业发展，专注于汽车零部件产品创新，其创新成果轿车减震器项目、微机监测与控制的汽车（摩托车）减震器性能试验台项目、轿车悬架系统分别荣获锦州市科学进步一等奖、辽宁省发明创造一等奖以及国家重点新产品称号，著有中国减震器行业唯一理论专著《机动车减震设计》。

一个人有了文化，就会知书达理。曾庆东比谁都清楚，自己所掌握的文化专业知识，自己的成长进步，与当年老师培养教育密不可分，特别是他在2011年担任万得集团总裁后，总想要尽自己所能，回报社会、回报老师……

企业家的性格决定企业性格。2015年秋季刚刚开学，一份“创建研究生联合培养基地”的协议悄然在辽宁工业大学研究生院签署，汉拿电机有限公司、锦恒汽车安全系统有限公司、立德减振器有限公司等万得集团成员企业被选定为大学生实习基地，万得集团以民营企业博襟，向辽工学子张开温暖怀抱。为了保证实习基地不流于形式，万得集团在集团总部和承担实习任务的企业里推选出20余名高级工程师担任带教，研究生院郑重地向这些高工们发放了“校外导师聘书”。当年10月，首批8名汽车专业研究生来到集团，开始为期4个月的生产实习。集团把同学们当做自己员工一样看待，承诺在实习期间，不存在任何技术机密问题，企业研究室、重要生产线、核心岗位全部向同学开放。毕业后，有同学愿意留在企业的，集团优先录用。不愿意留在企业，考取国家重点院校博士学位的，集团一次性奖励2万元。

还有一个同学们意想不到的好消息，那就是同学们是带薪实习，实习薪酬每人每月2000元。

也许有人会问，实习基地不是在“为他人作嫁衣裳”吗？为此曾庆东却有不同观点：“同学们成才了，将来无论走到哪里，他们都是这个国家的栋梁，这也算是万得人对国家做出的一点儿贡献吧！”

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Abstract :Through the collection enterprises auto parts industry data ，the paper study on the different types of products for enterprise scale, density of a statistical analysis etc..Through statistical analysis, the result was given that the space requirements of different types of enterprises. The research results applied to the planning of the Tangshan modern equipment manufacturing industrial zone, The result played a role in guiding the better land use.

Keywords: spatial integration ,land use， Auto parts industry

中图分类号： P415.1+3 文献标识码： A 文章编号：

1.研究背景

产业园区是区域经济发展的增长极，产业园区的合理布局与开发建设，能对区域经济发展起到有效的拉动作用，同时也对我国产业的培育和发展起到引导作用。实践证明开发合理、功能完备的产业园区对于促进主导产业的形成，能有效带动整个产业集群的发展起到重要的推动作用，通过产业分布优化与产业积聚效益相结合，形成极具区域竞争力的产业群落[1]，并引导产业链上下游企业向城市周围集聚。

土地利用是产业园区的健康、可持续发展重要前提，也是产业园区得以成功运行的有力保障。但当前，产业园区在建设过程中大量存在用地规模大，用地效率低的问题[2]。以往的研究[3]主要从宏观角度对土地利用政策进行研究，提出土地利用政策建议。但缺乏对不同产业由于产品工艺和生产流程的差异而导致的用地差异的研究，因此在实践过程中，如控制性详细规划过程中，往往出现地块划分、土地布局和基础设施与产业自身特征相违背的现象，导致土地布局的不合理和土地的使用效率的下降，进而影响了开发区整体效益的提高。

本文将对如下方面进行分析：

首先，本文将分析汽车零配件产业不同行业的土地划分规模的问题。地块划分方式，当前普遍采取的方法为根据道路网格来划分地块密度。由于用地是利用根据道路网间距确定的没有考虑产业的空间需求问题就造成了用地划分和土地使用之间的矛盾，同时也造成了用地规模单一，缺乏土地配置的灵活性。

其次，本文将对汽车零部件不同行业的土地效用差异进行分析。本文将采用数据统计分析的方法，分析不同行业的土地产出的差异和行业空间布局的问题。分析产业土地产出效应的差异，有利于在土地出让过程中充分评估土地价值。为政府在出让土地时定价提供依据。

最后，本文将对不同产业的岗位密度情况进行分析。在以往的研究中很少对不同行业的工作岗位密度进行研究。了解不同产业的工作岗位密度，将为基础设施的布局和建筑密度提供依据，并将有效的提高基础设施对企业的服务效率。

2.研究路线

本文以汽车零配件产业为分析对象。汽车零配件产业涉及到上游的冶金、钢铁、机械、电子、橡胶、石化、塑料、玻璃、化学、纺织等工业领域，并延伸到商业、维修服务业、保险业、运输业和公路建筑等诸多行业。汽车零配件产业具有投资少、利润高、产业链长，对周边产业带动能力强的等特点。

汽车零配件产业链核心产业按照加工主要工艺可分为5大行业，这5大行业包括：冲压机械加工（以轮毂、滤油器和齿轮制造为代表）；汽车电子设备（以汽车仪表和喇叭制造行业为代表）；汽车玻璃综合（以汽车安全玻璃和反光镜行业为代表）；汽车综合部件（以汽车门和安全气囊制造行业为代表）；汽车轮胎综合加工（以汽车轮胎制造行业为代表）。数据通过互联网获取，收集互联网上企业的公开信息，利用互联网搜索，搜集了113个汽车零配件产业的企业的数据，收集的信息包括：产值、占地面积、所在城市、职工人数、产量、地均产值、工作岗位密度、人均产值方面。

本文使用SPSS和EXCEL等分析软件，分别对企业用地规模、土地产出效能、工作岗位密度等进行了数量统计分析。得出不同产业在规模、行业用地特征方面的规律，并据此提出各个行业企业用地规模的建议值。并将分析结果应用于唐山现代装备制造业产业园区的控制性详细规划中。

3汽车零配件产业空间需求分析

3.1产业用地规模

3.1.1企业用地规模

根据企业空间规模划分地块是进行工业园区控制性详细规划中的基本内容，当前普遍采取的方法为首先确定道路等级，然后根据道路的间距来确定地块面积。但是这种地块划分方式没有考虑到产业的空间规模特性，往往会与产业实际的用地需求不符合。例如数据分析显示大量汽车零配件产业的用地面积都在20公顷以内，如果地块划分为25公顷，会造成土地的浪费。

在开发区建设初期，为了形成开发区规模，主要任务为招商引资，吸引企业入驻。在这个时期土地使用效率并不是开发区需要重点解决的问题。但随着开发区后期的发展，开发区的主导产业逐渐形成，其规模效应促使更多的关联企业入驻，此时土地资源逐渐成为制约发展的瓶颈，有必要进一步提高提高土地利用效率。

本文将用地规模分为中小型企业、大型企业和特大型企业三种类型，中小型企业的用地面积在20公顷以下，大型企业的用地面积为20-30公顷，特大型企业的用地面积为40公顷左右。数据统计分析显示，中小型企业占的数量最多为71.3%，这和我国当前工业企业的现状是相符的，表明中小企业在我国所占比例很大。大型企业占总量的23.4%；而特大型企业所占数量最少，仅为5.3%。分析显示，企业规模越大，数量随之减少。

为了进一步了解中小型企业、大型企业和特大型企业的用地规模的分布情况，下文将对三种企业用地规模的分布情况进行分析。这三类企业的用地规模比较发现，用地面积20公顷以下的中小型企业和用地规模在20-30的大型企业占地面积基本相似，特大型企业占地面积稍小些。中小型企业和大型企业在空间上所占比例都在4成左右；而大型企业空间比例约占全部的2成左右。三类企业占地面积的比例为4：4：2。这说明中小型企业虽然数量众多，但总的用地量和与大型企业相当。虽然而特大型企业在数量上仅占全部的5%，但在用地空间上却占到20%，这表明特大型企业在汽车零配件产业中占有重要地位。

3.1.2企业用地规模与产业类型的关系

通过对企业用地规模和产业类型关系的分析显示，企业用地规模与产业类型存在直接关系。总体用地上：大、中、小型企业的占地规模与行业类型有关：中小型企业主要集中在汽车电子行业机械冲压件制造行业，这些产业的企业占地面积多数在10公顷以下，多为5公顷左右；大型企业主要集中在汽车安全气囊、齿轮、轮胎行业，这些行业的平均用地都在10公顷以上，15公顷左右；特大型企业主要集中在轮胎和汽车安全玻璃等行业，这些行业的平均用地都在20公顷以上。

上表为不同行业企业用地规模的统计，统计结果显示轮毂、后视镜、滤油器、汽车灯、汽车门，汽车仪表这些类型的企业标准差较小，这表明这些行业空间需求的差异不大，而且这些企业都是用地小于20公顷的中小企业。

玻璃、汽车综合部件和机械加工类型企业的标准差比较大，这表明这几个行业空间需求弹性较大。汽车安全玻璃企业的规模分别由3-38公顷，从特大型、到中小型规模都有分布；汽车齿轮企业也从1-35公顷从特大型、到中小型规模都有分布；汽车气囊企业也从4-29公顷从特大型、到中小型规模都有分布。

与之相比，滤油器、轮毂、汽车灯、汽车门和汽车仪表等企业的空间需求的差异较小，而且这些企业都是小型企业，说明上述产品生产的门槛较低，需要资金投入较少。

分析结果显示，当前汽车零配件企业主要为中小型企业，其中，占地面积5公顷左右的小型企业最多。用地面积在10公顷以下的企业所占比率达到全部的40%左右。这表明对于汽车零配件产业而言，大部分企业规模偏小。这是由于汽车零配件产业部分行业进入门槛较低，大量企业规模较小。这也说明了我国现阶段处于汽车产业的发展初期，行业之间的整合还没有充分进行，现阶段的企业还是以小规模的为主，但随着国企业之间的竞争加剧，大企业技术和规模优势的突显，大企业的垄断地位将逐渐形成。因此在用地的划分中应充分考虑小企业未来的发展趋势，小企业的用地尽量集中布置，以便为小企业的规模扩展，企业的整合提供空间。

此外从企业用地空间分布来看，中小型企业、大型企业和特大型企业的用地比例为4：4：2。这为工业园区确定不同规模企业的用地单元划分提供了依据。另外结合前面的分析显示，中小企业并不是空间需求的主导因素，无论是现在还是未来，大型企业和特大型企业将是空间需求力量的主导，随着产业竞争和整合的升级，中小型企业在数量、力量方面将进一步削弱，大型和特大型企业将在空间规模上进行扩展。因此在用地布局中建议按照不同规模类型的企业在园区内依次布局，同时保留各种规模企业的空间拓展弹性，以利于企业间的相互合作和空间整合。

最后，企业用地规模和产业类型也有着显著的联系。部分行业如玻璃、汽车综合部件和机械加工类型企业的空间需求弹性较大，而部分企业的空间需求弹性较小。一方面由于汽车零配件行业需要投入资金较少，门槛较低，这就形成了进入的企业的规模和技术水平差异较大。但是工业园区的发展过程也是产业整合和升级的过程，随着产业种类的完善和层次的升级，产业园区的发展在空间上也存在不确定性，因此有必要为企业在空间上扩张成长预留发展空间，一方面满足不同行业的空间需求弹性需要，另一方面满足的企业未来进行产业整合的需要。

3.2土地产出效能分析

根据工业区位理论，在不同的区位条件下的由于土地在交通运输、等方面的差异，不同区位提条件下的土地产出效能存在显著差异。本部分将对汽车零配件行业生产企业的土地产出效能进行研究，为产业布局提供依据。

图5土地产出效能分析（100万元/公顷）

对汽车零配件生产企业的土地产出效能分析显示，大部分企业的地均产出低于2000万元/公顷，这部分企业占总量的41%；其中地均产值在1000万元以下的企业占所占的比例最多,占总量的27.5%，汽车零部件产业总体土地产出能力不高，位于中心城市的汽车产业土地产出效率较高。

根据对收集到的汽车零部件生产企业的土地产出效能分析发现，行业的土地产出能力差异比较大，小型零部件等电子零配件和加工行业地均产值显著地高于其他产业。

数据统计分析显示汽车电子、加工行业和橡胶制品的土地产出值较高。在这其中，汽车电子（汽车喇叭）、加工行业（汽车后视镜）标准差较大，这表明这两个行业的地均产值的差异较大，究其原因，从人均产出表中可以看出，加工行业（汽车后视镜）的人均产出差异也较大，结合这两个数据可以发现，加工行业的用地产出差异主要来自企业生产效率。而汽车电子（汽车喇叭）的人均产出差异较小，这表明汽车电子作为劳动密集型产业，其用地差异主要来自企业的规模。此外，橡胶制品行业与汽车电子行业相反，土地产出的标准差较小，方差较小，这说明轮胎行业土地产出效能对资金投入的依赖性较大。以上分析表明，不同类型的企业对于用地的需求弹性是不同的。

另外，不同的土地利用效率与土地区位的选择直接相关。数据显示，靠近中心城市汽车产业的土地利用效率要高于远离中心城市的土地利用效能。因此在用地规划中产出效能高行业应位于工业园区相对的核心区位，产出效能相对较低的行业门类则应该相对位于工业园区的边缘区位。

3.3工作岗位密度分析

工业岗位密度是产业园区配套设施的布局的依据重要依据。根据对收集到的汽车零部件生产企业的工作岗位密度分析可以看出，行业的工作岗位密度差异比土地效能差异小，汽车零部件产业的平均岗位密度为92.7个/公顷。劳动密集型的汽车仪表、安全气囊、汽车喇叭、后视镜、汽车灯制造为代表的汽车综合制造和电子产品制造行业用工密度较高。其工作岗位密度平均达到135个/公顷。以汽车齿轮、轮胎、轮框、安全玻璃制造为代表的汽车机械加工和玻璃加工行业用工密度相对较低。其工作岗位密度平均为57个/公顷。

工业园区的配套服务系统的建立需要根据园区人口的分布情况来制定，而工作岗位密度为工业园区配套服务系统的建立提供了基本依据。为了方便被服务人群，产业园区生活设施的配套建设应尽可能靠近工作岗位密集地区。

4 案例分析：唐山现代装备制造工业区

唐山市现代装备制造工业区是唐山市开平区，重点规划的“四大区域”之一。其用地约20平方公里，按照“一区多园”模式，规划了装备制造产业园，光伏产业园，汽车配件工业园。其宗旨是“生态、活力、高效、可持续”。并以北部的石榴河生态长廊为依托，规划建设成为融生产、生活、休闲、娱乐为一体现代装备制造基地。

4.1用地规模和用地单元划分

根据前面对于企业规模的分析，对于产业园区的单位土地规模按照中小企业、大型企业和特大型企业用地规模按照4：4：2的比例划分。

对开发区汽车零配件企业园区分为按照规模分为三类：

1、中小企业汽配园，中小企业在汽车零配件产业中所占的比例较高，用地单元按照4-8公顷划分，因此道路网间距为150-250米。在此基础上用地规模可以通过支路进一步分割，以满足不同层面小企业的用地需要。

2、大型企业汽配园，大型企业在汽车零配件企业中在数量上占全部企业的24%左右。但在用地的规模上达到40%，对于此类企业用地单元按照10-20公顷划分，道路网间距在300-500米之间。前面分析显示，此类企业的用地需求弹性较大，需要为其提供充足的发展空间。

3、特大型企业汽配园，特大型企业在汽车零配件企业中在数量上仅占全部的企业的5%，但是用地规模上达到20%，这类企业将是汽车配件园的未来发展的主导力量。对于此类企业用地单元按照30-40公顷划分，道路网间距采用500-700米。企业的交通主要通过较高等级的次干路与连接，并为企业提供充足的空间预留。

4.2企业空间布局

根据上文对于土地产出效能的分析，在汽车零配件产业园的规划中，高土地产出的行业尽可能靠近中心城区。同时根据企业的规模不同也提出不同的空间布局要求：

对于中小企业汽配园

为了提高土地产出价值，在规划中尽量靠近城市中心区布置。在交通方面，加强与城市中心区连接，并增加道路网密度，以满足小企业的货物疏散的需求。同时，企业地块主要通过支路划分，在远期为了满足未来企业整合和发展的需要，用地单元可以通过合并地块向大型企业转换。

对于大型企业汽配园

特大型企业在产业链中将占主导地位，空间布局中大型企业靠近特大型企业园区布置，以方便大型企业为特大型企业提业链配套服务。同时为了减少道路切割对大型企业的影响，将大型企业汽配园布置在与中心区距离适中的位置。由于企业规模较大，用地单元通过次干路划分，并且预留城市支路用地，在必要情况下还可以进一步将用地进行划分。

对于特大企业汽配园

为了满足特大型企业大量物流的需要，将特大型企业靠近物流中心布置，以减少货物运输距离。同时远离城市中心区布置，以避免道路切割对于企业的影响。地块通过主干道划分，同时预留城市次干道用地，用地单元灵活布置，在必要的时候可以在进行划分。

总之，在企业空间布局方面，按照土地产出效用，对企业进行布置。土地产出高的企业尽量靠近中心城区，通过空间布局为产业链完善提供条件。

4.3配套设施布局

生活配套设施是工业园区可持续发展的重要保证。根据工作岗位密度分布情况，高工作岗位密度行业尽可能靠近中心城区和居住用地布置，同时生活配套设施开发和建设应靠近如娱乐、购物等，应尽量靠近高工作岗位密度的企业布置。

5结论

论文主要目的为通过数据分析得到产业空间需求方面一般性的规律，并对唐山装备制造工业园区中的汽车零配件产业园空间发展提供依据，根据分析结论提出了汽车零配件产业园的用地布局和规模。本文从实证研究对产业发展和空间导向整合做了一次有益的尝试。本文的引用企业数据来自企业在互联网的公开信息，为非官方的数据，企业在数据时较大的随意性，数据的精度较低。这在以后的深入研究中需要进一步改进。

参考文献：

[1]黄文忠主编上海卫星城与中国城市化道路[M]上海上海人民出，版社．2003 212．

[2]王兴平、崔功豪，中国城市开发区的空间规模与效益研究，城市规划，2003年 27卷 9期。

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中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）07-0058-02

0 引言

电子技术与微控制器逐渐进入相关的汽车领域之后，对于汽车的动力性、操控性、稳定性以及安全性都有了很大的提升。当前，在汽车中一般都会装有很多传感器，和很多的微处理器。而在一些高档汽车中则会有近百个CPU。这种网络技术的使用会直接解决传统汽车中的很多问题。从而提升了汽车本身的安全性、自动化与智能化等诸多方面的指标。

1 简述电子网络技术

电子网络技术是一种智能技术，它是运用相关计算机语言进行数据采集、判断、优化以及自我诊断的过程。汽车网络技术一般是指CAN总线技术，它是针对于汽车电子网络实现的新技术。基于当前汽车技术水平的快速提高，这就要求在操作系统上要大大提高，并且，所控制的单元数逐渐增多，相互间的信息交换密集且繁杂，因此，这种局域网技术应运而生。其主要目的是有效地实现各单元模块之间的快速信息交流。主要由CAN收发器、数据传输终端以及数据传输线组成。

1.1 随着社会的整体进步和信息化的不断发展，要求汽车通讯网络在保证汽车的通信与自身安全性能的基础上有更大提升。通过对汽车系统的有效改造，建立起适合汽车自身的新型通信系统。汽车速度的逐步提升需要有一个良好的综合调度系统，这就要求数字网络技术强有力的支撑。CAN收发器存在于控制器当中，它具有快速接受与发送数据的功能。并且CAN还可以转换控制器的相应信号，同时进行发送。由于其无线接入的特点，这就需要有与之配套的质量更好、运行更快的通信系统。在进行相应的系统设计与配套中，必须考虑到相应的通信系统寿命期限内，运输量有效增长的弹性需求。这就要在规划相应指标时，不但考虑到既有因素，还要考虑到系统的可靠性。

1.2 数据传输终端的主要作用是可以有效地阻止数据在传输过程中所产生的不必要的问题，其原理是微型电阻作用，有效地实现数据反弹作用。

1.3 数据传输线一般指的是高数据线与低数据线两种主要的形式。也就是通常大家认为的一种双向模式。在网络技术中，通常LIN网络是一种成本低，运行简单快速的通信网络。其应用范围相对广泛。所以，该技术在汽车中应用较多。该技术对于分布电子控制作用很大，它在汽车网络技术中是一种很流行的形式。同时，LIN技术也是一种辅助的总线网络系统。LIN技术在智能传感器与制动装置当中的使用可以节省相当大的成本。这种技术的最大优点是：传输速度快、运行成本低等。CAN总线与LIN总线之间属于互相依存；相互独立的系统，它们可以做到信息资源共享，互相补充。它们对于整个汽车电子网络系统都起着至关重要的作用。

2 电子网络技术在汽车通信中的使用

电子网络技术依照大家的理解分类，一般情况下有汽车车身技术与车载技术两类。前者主要是汽车车体部分，也就是常说的电子控制部分。主要包括：发动机、底盘以及其他部分。后者主要涵盖有：导航、GPS定位仪以及网络办公等相关部分。

2.1 汽车的车身系统 车身系统是泛指汽车的各个部位，而不是具体某一个点。为了更好地解决线束过长造成的诸多问题，在线束采用上通常使用通讯速度较低的线束。这样CAN数据总线控制单元的传输线可以尽量保证汇聚于一点。这样，就可以避免干扰其他单元进行相关数据的发送。一旦某一单元发生故障，通常不会影响其他单元的正常工作。具有灵活性，便于整个系统操纵。并可以实现“串联电路”CAN系统的自我诊断，进而将模式变为单线模式，保证了汽车车身的运行。在相应系统工作时，开关信息号先传输给主控单元，进而系统的分析和处理工作，当控制端接收到CAN的相关指令后，做出回应。汽车的前、后控制端一般情况下只接收主控制端传来的指令。门控单元既要接收CAN的指令，还要接收车门开关的相应信息号。

2.2 汽车的动力传动系统 汽车的动力系统有别于汽车的车身系统，后者是指汽车全部，而动力系统只是汽车整个系统中的某一部位。是将汽车机舱中的某些模块有机连接并进行相关的调节与处理。但是，如果将汽车的运行、转弯、停车等诸多功能有效连接，就需要有高速的网络作为保证。在整个动力系统中，高性能发送器必不可少，可以有效地保证数据的快速传输，并最短时间范围内有效利用相关数据。其显著的特点是：有效地提高了点火系统的效率，并能保证后面的接收点快速得到所传输的相关数据。

2.3 汽车的安全系统 安全性能是汽车购买者考虑的一个主要的因素。安全系统一般是指：当汽车遇到事故时，与之配套的多个传感器将信息进行传导，并快速启动安全气囊的系统。汽车所配备的气囊数目是安全性能的一个重要指标，可以有效缓解猛烈碰撞造成的危险。此外，安全系统的另外指标是系统的反应速度方面，高速和高效是其性能优越的重要参数。

2.4 汽车的信息系统 汽车的信息系统主要包括，上网设备、车载电话、音响系统等电子技术。这些系统所用的通信线路很大，并且需要有很高的速度。通常采用车内部光纤系统或者与3G相结合的通信系统。以后的4G无线网络也是对汽车网络技术提升的强有力保证。所有这些技术上的进步都会对满足人们对网络的需要，起到至关重要的作用，为汽车驾乘者提供更多的便利。

3 汽车网络的具体应用

3.1 当前电子技术的进步已经为汽车业发展做出了重大贡献 直接改善了汽车自身使用中的复杂问题，电子技术中传感器与微控制器等有效地提高了汽车自身的智能性，很好地提高了汽车的质量与安全。传统汽车属于集中控制方式，最主要的缺陷是：车身某一部位发生问题，将是汽车的整体问题，直接导致汽车无法工作，中途抛锚。但网络技术可以将控制分散为诸多系统，形成多个微机控制系统，即便某一系统出现故障，通常也不会影响汽车的正常运行。

3.2 车载系统在汽车中的应用 该系统实质上是一种简单并且方便、快捷的无线网络系统。拥有这种网络环境后，与办公室或者住宅内一样享受网络条件，能够及时进行聊天、工作等活动。此外还有另外的相关系统，在这种系统下，驾驶员正常操控放线盘时就可了解到前方交通情况，及时获取最短的行驶距离，还可同时用网络电话与别人进行沟通和相关的网络活动。这其中的全球定位系统还有助于驾驶人在驾驶过程中及时获取运行中的位置与相关环境状况。

汽车内的主要网络形式是CAN网络，在这个技术运用过程中，需要重点解决外界强烈干扰条件下总线的传输效率与可靠性。网络系统的自控与诊断等重要环节，这些可以很好地体现出网络技术对汽车行业发展的重大作用。

4 结语

当前，汽车车体已经广泛应用汽车电子网络技术，新技术的使用为汽车的驾乘带来前所未有的舒适与便捷。在这个汽车电子网络系统中CAN总线技术发挥着至关重要的作用，有效地简化了线束的长度，做到对汽车的灵活简单操控。只有CAN技术以及车载技术的提升，才能使汽车更好地与网络相结合。使得汽车行业不断地朝向网络技术方向发展，更加符合现代人对汽车使用功能方面的需要。

参考文献：

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本节课的内容是全日制普通高级中学物理第二册(人教版)第一章第二节《动量定理》。

一、说教材

1.教材的地位和作用：

本章引入动量这个新概念并结合牛顿第二定律推导出《动量定理》。《动量定理》侧重于力在时间上的累积效果。为解决力学问题开辟了新的途径，尤其是打击和碰撞的问题。这一章可视为牛顿力学的进一步展开，为力学的重点章。

《动量定理》为本章第二节，是第一节《动量和冲量》的继续，同时又为第三节《动量守恒定律》奠定了基础。所以《动量定理》有承前启后的作用。同时《动量定理》的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。

2.本节教学重点：

(1)动量定理的推导和对动量定理的理解;

(2)利用动量定理解释有关现象和一维情况下的定量分析。

3.教学难点：

动量定理的矢量性，也就是如何正确理解“合”外力的冲量等于物体“动量的变化”。尤其是方向的一致性，即合外力的冲量的方向和动量变化量的方向一致。

4.教学目标：根据教材、大纲和学生情况，制定本节课的教学目标有三个方面：

知识与技能

(1)能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式。

(2)理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用于变力。

(3)会用动量定理解释有关现象和处理有关的问题。

过程与方法

(1)通过对动量定理的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学的作用。

(2)能够应用动量定理处理一些与生产和生活相关的实际问题，在分析、解决问题的过程中培养交流、合作能力。

情感态度与价值观

(1)有参与科技活动的热情，有从生活到物理，从物理到生活的意识。

(2)有主动与他人合作的精神，有团队意识。

(3)关心国内、国外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识。

二、学情分析

高一学生思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中需以一些感性认识作为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解。

学生有根据加速度来分析力和运动的知识准备，利用2004年1月4日美国航天局的“勇气号”探测器着陆火星的图片，创设问题情景，激发学生的兴趣，让学生把物理现象自然过渡到新知识点上，从而引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识。

撞击、打击现象是学生在生活中比较熟悉的，也是他们容易发生兴趣的现象。充分发挥图片、录像和演示实验的作用，符合他们好奇、好动、好强的心理特点，调动他们学习的积极性和主动性。

三、教学方法

应用实验导入法、分组实验法，启发学生通过自己的思考和讨论来探究动量定理。

四、教学程序

本节课分为三个环节，图片新闻创设情景;建立模型共同探究;应用动量定理。

第一环节：创设情景

通过图片新闻的方式，应用多媒体展示“勇气号”探测器成功登陆火星过程的一组图片，创设问题情境导入新课，让同学们产生感性认识。结合他们的生活经验，大部分同学会意识到有一系列措施减小撞地速度，安全气囊的作用是延长作用时间。为了使思路明朗化，提出三个简单问题：

(1)摩擦降(图1)、降落伞(图2)和反向发动机(图3)的作用是什么?

(2)安全气囊(图4)的作用是什么?

(3)采取这些措施最终的目的是什么?

通过上述问题，大部分同学应该想到是为了减小撞击力，还会粗浅地认为，对于同一个物体，撞前速度越小，撞击力越小;撞击时间越长，撞击力越小。

通过问题情景的创设，极大的调动了学生的情感注意力和情感体验力，为师生共同发现问题、提出问题、探究问题、解决问题打下了基础。把高科技的情景引入课堂，体现时代性，符合新课程标准的基本理论。

第二环节：建立模型

这时候速度、时间、动量、冲量、力等几个物理量在学生的头脑中还需要整合，从感性认识进一步上升到理性认识。师生共同建立物理模型，这个模型为水平面上的物体，在合力F的作用下，经过一段时间t，动量由mv0变为mvt。引导同学们根据所学到的牛顿运动定律的知识，去整理这几个物理量之间的关系，探索动量变化跟所受合力的冲量之间的关系。这与新课程标准中提倡的鼓励学生体验自然规律发现的过程，从而建立对自然科学的认识和掌握研究科学的方法是一致的。

在这个模型的基础上，通过推导，大部分同学会得到一个表达式：

Ft=mvt-mv0或Ft=P

这时不要急于归纳它的物理意义，而是给出学生想像和讨论的时间，让同学们试着解释它，刚开始可能得到一些不完整的结论，比如“冲量等于动量之差”或“冲量等于动量相减”，或“冲量引起动量发生变化”。随着讨论的深入，引导同学们回忆动量的变化这个概念。在的过程中，探究出合冲量和动量变化量的关系，比如数量关系，因果关系会逐渐清晰，但方向关系还没有特别明朗化。在同学们基本理解的基础上，老师总结并板书动量定理的内容。在师生共同解决问题的学习中，通过原有知识的激活，然后再通过顺应过程重建新知识与原有知识结构之间的联系，使认知发展从一个平衡状态进入另一个更高的发展平衡状态，这一点符合学生的学习建构理论。

当同学们基本能运用动量定理初步解决恒力的问题时，可引伸到动量定理也适用于随时间变化的力，比如打击力或撞击力，但这个力F应取作用时间内的平均力。这样可以开阔学生的思路，便于他们自觉的运用所学知识来处理问题。

第三环节：定性应用

为了培养学生在物理学中从实践到理论，再用理论来指导实践的研究方法。鼓励学生将学习到的物理知识与日常生活、生产技术联系起来。首先围绕定理Ft=P分情况进行讨论。

首先设置一个问题：如果把鸡蛋从一米高的地方释放，摔到水泥地上，碎了，采取什么措施可保证鸡蛋不摔碎?让同学们设计多种方案，他们会猜测在地上铺上沙子，或放一盆水，或海绵等一些弹性好的物质，接着利用有代表性的弹性好的海绵加以验证，把同学们的设计留成兴趣作业。对那些有创造力的设计，给予充分的欣赏和肯定。

减小力的作用。继续和同学们一块分析生活中常见的现象，展示图片(图5)，引导同学自己找出生产、生活中的更多例子。

为了引导学生全面思考问题，继续通过播放录像创设了下列的物理情景：铁锤钉钉子，冲床冲压钢板并提出问题。让同学们继续归纳出共性规律：作用时间短，作用力大。引导学生自己找出生产、生活中的更多例子，充分发挥学生的主体作用，培养他们知识迁移的能力。

通过运用对比的方法，对上述两类问题深入分析，使学生对动量定理加深了理解。实现了“学中做”和“做中学”的结合。促使学生从理性认识再到感性认识，符合认识论。

在定性分析的基础上，再次举出第一节的例题，给出这个例题有三个目的：

第一个目的是在上一节分析碰撞过程中动量变化量的基础上，这节课给出撞击的时间，同学们可以应用动量定理来计算撞击力的大小。

在师生共同分析的过程中，第二个目的也就基本达到了，探索出了怎样应用动量定理解题的关键步骤，比如必须首先规定正方向，求动量的变化，再应用动量定理列方程求未知量。

第三个目的：突破难点，也就是动量定理的矢量性，设计两个有梯度的问题来降低难度。

例1：质量为0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，接触时间为0.02秒，小球受到的弹力的平均值有多大?

问题(1)：物体动量变化量是什么方向?

问题(2)：联系你学过的弹力产生的条件，从形变的角度分析弹力的方向，合力冲量的方向应该是什么方向?

通过这样的比较，同学们将发现：合力冲量的方向与动量变化量的方向相同，使动量定理的矢量性这个难点具体化和逐渐明朗化。

为了进一步突出重点和突破难点，继续研究第一节中“思考与讨论”题。

思考与讨论：

例2：一个质量为0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度为45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°，速度仍为2m/s。

问题：除了能应用平行四边形分析撞击过程中的动量的变化的方向，能否根据动量定理来分析小球动量的变化?

有上节课的基础，根据平行四边形定则，能够判断动量变化的方向垂直于接触面;根据弹力方向的判断，合冲量的方向也在这个方向上。为了使问题形象化，准备了一个小动画，以显示撞击的过程中小球的形变，以明确小球受到的弹力的方向，进而显示合冲量的方向。以此深入地体会动量定理的表达式是一个矢量式。整个过程以学生为主体，避免了老师的“一言堂”，做到了“老师搭台，学生唱戏”，在课堂上增强了自主学习和合作学习的氛围。

神州5号的成功发射和回收，是中国航天技术的又一个里程碑。通过录像和图片，让同学们围绕动量定理，来分析神州五号如何采取一系列措施实现软着陆的。当同学们发现自己能够用新知识解决如此惊天动地的伟大创举时，必然热血沸腾，激发他们的爱国热情，树立正确的科学观，培养他们振兴中华，将科学服务于人类的使命感和责任感。