一、汽車電子技術發(fā)展

汽車技術與電子技術的結合發(fā)展成為汽車電子技術。目前汽車行業(yè)的發(fā)展直接帶動了汽車電子技術的市場，在20世紀80年代末到21世紀初，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，電子裝置的應用程度更高，有的已經(jīng)達到了50%以上。汽車電子技術發(fā)展從開始到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四個發(fā)展歷程：一、從1950年到1970年，以發(fā)展汽車電子零部件為主，利用電子點火器等電子產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械構件，為以后的電子技術與汽車技術結合奠定了初步基礎。二、20世紀70年代初到80年代初，在這個階段主要是應用微處理器和集成電路,專用獨立系統(tǒng)成為主要發(fā)展目標，例如制動防抱死系統(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)的微機控制，如動力傳動系統(tǒng)控制等。四、從1995年到現(xiàn)在，主要發(fā)展智能數(shù)字化技術和網(wǎng)絡技術，如汽車自動駕駛系統(tǒng)等。

二、汽車電子技術的應用現(xiàn)狀

汽車電子技術已經(jīng)廣泛的應用到了汽車的各個系統(tǒng)，從汽車的動力性系統(tǒng)、操縱性系統(tǒng)、經(jīng)濟排放性系統(tǒng)、汽車的舒適性系統(tǒng)到汽車的安全性系統(tǒng)，越來越多的實現(xiàn)了電子技術的應用，下面著重從安全性和動力性系統(tǒng)兩個方面介紹汽車電子技術的應用現(xiàn)狀。

（一）電子技術在汽車安全性方面的應用

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

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耦合干擾和輻射耦合干擾。

2.1汽車的傳導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，稱為傳導耦合干擾。汽車的直接傳導耦合是指電磁干擾直接通過汽車上的導線、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殼的接地線、電氣設備的公共安全接地線以及接地網(wǎng)絡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恕㈦姶鸥蓴_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備的工作是重要的車載設備。由傳感器將信號輸入ECU，然后通過ECU對信號進行處理輸出到執(zhí)行器件中。控制系統(tǒng)中的電器開關或點擊等負載的開關過程中的高電壓通過信號控制線進入ECU內(nèi)部，影響ECU的正常運行。電磁波也可能通過線束和連接器的耦合進入ECU內(nèi)部，使ECU的電磁環(huán)境變得更為復雜，容易導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，可以降低誤操作進而提高行車安全的有效方法。

1汽車電子技術的特點與要求

數(shù)字信號處理技術和無線通信技術的快速發(fā)展是汽車電子技術發(fā)展的驅(qū)動力、更多的創(chuàng)新技術不斷開發(fā)應用。相對其他控制技術，電子技術更具智能化，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，又會帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來，總線化成為一個方向，各電子單元通過總線進行通訊，信息交換，傳輸當前的狀態(tài)信息接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能。總線化增強了汽車的整體性，也提高了軟件在汽車制造技術中的地位。汽車日趨大眾化，導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近百個電子組件或電子控制單元(ECU)的相應系統(tǒng)中包含多達100余個微處理器。這些ECU由多種網(wǎng)絡連接，例如控制器局域網(wǎng)（CAN、FlexRay）、局域互連網(wǎng)絡(LIN)和面向媒體的系統(tǒng)傳送（MOST）。當今汽車電子技術的特點和核心要求是：

1）實時性。快速反應并不是實時性的核心內(nèi)涵，快速性僅是系統(tǒng)實時能力的表現(xiàn)。當系統(tǒng)不能滿足實時性要求時，必須提高系統(tǒng)的運行速度，而運行速度的提高會帶來系統(tǒng)功耗加大、電磁兼容性下降等負面效應。因而在設計具體的控制系統(tǒng)時，在保證能滿足實時性要求的條件下，應使系統(tǒng)的運行速度降到最低，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包裝儲運，有效的質(zhì)量控制是關鍵；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”的手段提供對微處理器進行更改注冊表來實現(xiàn)軟件的安全。對車輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠程和內(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系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關鍵功能。其對策是在一個或多個ECU內(nèi)部的某處存儲著隱秘的私有密鑰，用于受保護的通信通道，提供局部數(shù)據(jù)的保護服務，汽車算法、多媒體內(nèi)容和保密資料都需要私鑰存儲進行數(shù)據(jù)保護，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠程威脅。黑客通過偵測汽車的遠距離無線接口尋找網(wǎng)絡安全協(xié)議、網(wǎng)絡服務和程序中的軟肋，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)機制的客觀缺失需依靠汽車的關鍵系統(tǒng)必須與非關鍵的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)絡隔離是理想的方案，但接觸點和干擾總是難以避免，安全標準有極大差異的系統(tǒng)間通信的干擾會很敏感。業(yè)界又出現(xiàn)強烈的設計整合趨勢，使用更強大的多內(nèi)核微處理器來實現(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險，從而導致操作系統(tǒng)缺陷、對密碼系統(tǒng)的旁路攻擊以及拒絕服務等。因而，關鍵和非關鍵的系統(tǒng)與網(wǎng)絡之間的接口必須在最高管理層面進行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評估安保等級（EAL）6+的最高等級安保標準進行驗證，確認缺陷無虞。

3）可靠性。可靠性是指產(chǎn)品的平均無故障運行時間（MTBF）。為確保可靠性，在汽車電子電路上實施冗余設計，元器件應選用汽車級。高可靠性軟件及安全工程實施原則（PHASE）協(xié)議支持最大限度地簡化復雜性、軟件組件架構、最低權限原則、安全軟件和系統(tǒng)開發(fā)過程。

4）環(huán)保性。產(chǎn)品符合國家相關的環(huán)保標準和規(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，須有嚴格的檢測和認證。必須認識到切實實施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項基礎工作。

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，認證的安全性和技術的可靠性。隨著汽車電子通信技術越來越復雜，承擔的功能越來越多，包括了移動通信、移動辦公、車輛調(diào)度、車輛導航、車況檢測、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)還會承擔更多的功能。所以在這個過程中，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)要有可靠的認證功能，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕ＷC數(shù)據(jù)在傳輸過程中，不被惡意復制和篡改。還要保證車輛在發(fā)生事故的時候，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，還要提高整個系統(tǒng)硬件的可靠性。

二目前汽車電子通信的技術漏洞

1資料保密度差

汽車電子通信系統(tǒng)在運行過程中，會自動記錄車主的通信信息，包括通話記錄、上網(wǎng)信息，甚至還會記錄車主利用通信系統(tǒng)進行的支付記錄。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)絡平臺管理

1.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)工作原理

當駕駛員踩下加速踏板時，加速踏板位置傳感器將油門踏板位移量信號轉(zhuǎn)換為電壓信號傳給ETCS，ETCS通過對當前所處工況進行分析和邏輯處理后發(fā)出控制信號，控制節(jié)氣門驅(qū)動電機，使電機按照ETCS給定的角度驅(qū)動節(jié)氣門運轉(zhuǎn)并達到所需的開度；同時節(jié)氣門體上的節(jié)氣門位置傳感器將測得的當前節(jié)氣門位置信號反饋給ETCS，通過反饋控制實現(xiàn)對節(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)動模塊完整的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)包括驅(qū)動模塊、節(jié)氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅(qū)動電機控制器等。而電子節(jié)氣門控制的關鍵是控制節(jié)氣門驅(qū)動電機的運動。驅(qū)動模塊用于提供適當?shù)目刂齐妷候?qū)動節(jié)氣門伺服電機，使電機輸出需求的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動節(jié)氣門達到要求的開度位置。對于小型直流電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，有兩種常用方案：

（1）采用一個12V直流電源及一個可變電阻控制驅(qū)動電機電壓；

（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電壓。