汽车电子技术的一体化集成、网络化和智能化

　　汽车上的电控单元越来越多，嵌入式系统集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展和成熟，使汽车电子控制系统的一体化集成、网络化和智能化成为汽车技术发展的必然趋势。潘定海指出，通过一体化集成，协调和加强汽车系统的安全性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性等性能，提高汽车的价值，降低总成本。当前最典型的两个集成领域在于地盘和动力传动系统的集成。

　　智能化。现代汽车技术正朝着更加主动智能化趋势的方向发展，以达到“人-汽车-环境”的智能协调。智能系统的主要特点是以技术弥补认为因素的缺陷，使得即便在很复制的道路等环境情况下，能自动地更精确地操控汽车，使汽车更安全，更舒适，更节能，性能更好，汽车电子产品在整车中的价值和效能得到进一步的提高。智能化的特点是系统能够主动协助驾驶员采取必要的动作，体现在系统必须具有三个方面的特征，即具有实时感知能力、判断决策能力和操控执行的能力。“实际上，目前正在开发的具有高度反应性的驾驶员辅助系统等(主动安全性系统)都具有相当高的智能化程度，例如：车道偏离防止系统/车道保持系统;主动碰撞避免系统等;自适应巡航控制系统;智能导航/智能交通系统;智能驾驶系统-无人驾驶汽车;智能化安全气囊等。”

　　网络化。数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求，实现数据通信、信息共享和各个系统间的功能协调和优化。总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等连接起来，构成汽车内部局域网，通过协议进行相互通信，实现各系统间的信息等的共享。主要优点包括：大大减少汽车线束的数量、连接点和种类，提高系统的可靠性和可维护性;采用通用传感器，达到数据信息共享目的;改善系统的灵活性，即通过软件可实现系统功能的变化。

　　潘定海表示，国内汽车电子产业的发展与竞争力的提高，有赖于国内上游半导体产品和集成模块的开发和产业化发展，芯片和核心拎部件技术和产业的图片是汽车电子产业发展的基础和保障。而现在国内这一领域基本被外企垄断，基本靠进口，在此基础上进行二次开发，在技术和成本上都不具有优势。

　　汽车电子系统的关键核心技术包括

　　电控单元(ECU)：电控系统的核心。开发和制造性能强，耐久可靠，质量高，成本低并能在复杂和恶劣环境下工作的汽车嵌入式电子芯片和PCB的能力，是汽车电控系统对电控单元的基本要求。

　　控制和软件技术：控制算法和嵌入式软件是汽车电子技术发展的最关键部分，也是最大的技术瓶颈，要实现核心的控制功能，故障诊断和故障安全保护，与其他系统和零部件的通信。

　　电控执行机构：是电控系统的关键部件。其工作精度、性能和可靠性直接决定了控制系统的性能和质量。对执行机构的基本要求是精度高、反应快、功率密度高(体积小重量轻)，噪音低、耐久可靠，质量高、成本低。

　　传感器技术：所需的传感器种类和数量不断增加高精度、高可靠性、高质量且低成本是系统应用的基本需求。未来传感器技术也正朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。

　　电子系统网络化和整车集成：系统的性能和成本取决于零部件在系统中的优化匹配。集成包括电控系统自身的系统或整车的，网络通信的集成，必须具有机电集成的技术知识和经验，具有对系统知识的精深了解，甚至对整车动力学和有关系统的深入掌握。

　　汽车在经过了一个多世纪的发展，机械结构方面已经非常完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车性能的方式已临近极限。由于日益增强的安全、节能与环保要求和激烈的市场竞争，汽车已经不仅仅是一个代步的交通工具，还具备办公、娱乐、学习和通讯等多种功能，开始步向电子化、信息化、网络化和智能化方向发展。现在汽车已经从传统的机械产品演变成了高级机电一体化产品，汽车基础电子元器件就成为了这个系统中的“控制神经”和“神经末梢”。

　　汽车电子根据功能可以分为汽车控制电子、车载汽车电子，汽车控制电子装置即所谓“机电结合”的汽车电子，它们包括发动机、底盘、车身电子控制，例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等。车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。

　　┃汽车电子元器件可靠性要求高

　　汽车控制电子系统主要由传感器、控制器、执行器等电子元器件为基础，对整个汽车系统起着重要的支撑作用。

　　汽车传感器是汽车电子控制系统的信息“捕获者”，是关键部件，也是汽车电子领域研究的核心内容。一辆普通汽车需要几十只传感器，豪华轿车上的传感器数量则可达两百余只。传感器在汽车上主要应用在发动机控制系统、底盘控制统和车身控制系统

　　车用控制器以微控制器(MCU)为核心，包括前置的A/D转换器、数字信号缓冲器以及放大器等。随着通信、连接、计算机技术与汽车的日益融合，微控制器在汽车中应用的数量越来越多。一般汽车中的微控制器数量都在50个左右，它是汽车电子中的核心部件，从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、汽车远程通信等，不同层次的微控制器在一个系统中都发挥着不可替代的作用。

　　执行器是用来精确无误地执行电子控制器发出的命令信号。目前汽车用机电式执行器类型很多，如电磁阀、压电元件、点火电子组件、继电器、热电耦等。其中继电器的发展最为活跃，继电器是具有隔离功能的自动开关元件，在汽车控制电子装置中广泛使用。

　　车载汽车电子装置包括汽车信息系统、行车电脑、导航系统、汽车音响与影视娱乐系统、车载通信系统等。该装置需要的电子元器件种类与普通家电、数码、通讯等电子产品差别不大。但因为车载汽车电子长期处于震动及恶劣的外部环境中，对电子元器件的抗拉、抗弯、抗震动、耐腐蚀、耐高温等可靠性要求很高。

　　┃我国车载电子元器件仍依赖进口

　　我国作为第一大汽车生产国与消费国，2013年汽车销量达2198万辆。占汽车成本25%左右的汽车电子市场规模超过3000亿元。但不容乐观的是，我国目前的汽车电子产品依然以进口为主，我国自产汽车电子产品核心技术匮乏，以中低端市场为主。在控制电子类的市场上除了继电器等少数元器件有一定的量以外，其它控制电子产品市场占有率很低，特别是传感器，除了部分要求不太高的温度传感器及压力传感器外，其它种类传感器非常少;车载电子相对要求较低，与家电数码电子产品种类相似，我国近几年发展非常迅速，如生产导航设备为主的航盛电子、东软集团，生产报警器等电子产品的启明信息，生产电感及GPS天线等产品的顺络电子等公司业绩发展很快，即便如此，我国车载电子元器件的大部分份额还是依赖进口。

　　目前国产汽车电子元器件整体市场占有率不高，我们认为主要原因除了技术水平较低外，与我国目前的汽车制造商性质有很大关系，众所周知，我国产销的轿车大部分是合资品牌，只在我国组装，绝大部分零部件都从国外进口，这在很大程度上打压了我国的汽车产业链，汽车电子也同样因为没有市场的支撑而技术研发投入不足，造成一定程度上的恶性循环。但是，犹如1980年代的家电、2000年代的数码通讯电子，我国的汽车电子也处于一个转折的关头，很多有实力的公司已经在汽车电子元器件开发上加大投入。作为从业者，我们认为国外汽车电子元器件的技术水平并非不可企及，假以时日，我们一定能追上甚至超过他们，汽车电子和家电一样被我国主导的时刻迟早会来到。

　　汽车用关键电子元器件及主要供应商 以MCU为例，英飞凌、飞思卡尔、NXP、瑞萨、TI等国际厂商占据了90%以上的市场，每台车使用数量超过100个，一些高端车

　　汽车用关键电子元器件及主要供应商

　　以MCU为例，英飞凌、飞思卡尔、NXP、瑞萨、TI等国际厂商占据了90%以上的市场，每台车使用数量超过100个，一些高端车甚至达到250个以上，MCU占PCBA总成本1/4以上，外企和本土企业采购成本存在巨大差别。

　　又例如ASIC，目前国内芯片制造商还没有真正开始在汽车领域有大量应用芯片的案例，再加上基本所有专用芯片都有专利限制，因此，国内零配件厂ASIC的购买主要是从一家在国际大厂超市应用或正在应用的简化版，国内零配件厂商基本没有选择余地，也丧失了议价能力。

　　他认为，掌握以上几方面关键核心技术是具备汽车电控系统开发能力，并实现产业化，制造出高性能、高质量、低成本的高端电子技术产品目标的关键所在。

　　国内汽车电子技术困境和突围之路

　　潘定海表示，“我们的汽车市场仍处于战国时期，是全世界汽车行业的战场，但在汽车技术领域，可以说是一盘散沙。”他指出，国内整车和配套企业至今还基本没掌握核心技术，尤其是缺乏汽车产业发展的关键前沿技术保障：汽车电子技术。尽管从整体市场数据上看中国汽车电子市场前景似乎一片光明，但国内市场利润几乎被外国厂商瓜分，本土企业最多只能抢到剩下的1/10。

　　“目前国内在汽车电子技术领域里，首先面临着外企的技术和市场垄断。尽管大部分技术已在国外发展的很成熟，但核心技术都控制在欧美日等配套商的手里，并实行技术保护和垄断，国内的市场也几乎被其垄断。其次，缺乏核心技术和研发能力。国内企业研发能力弱、缺乏核心技术和创新能力，产品在低级和小规模水平徘徊，” 潘定海说，“同时，还缺乏长远战略和合作精神。大家都开发-重复开发，研发技术力量分散，资源浪费严重。汽配产业得不到主机厂实质性和战略性的支持，情况并不乐观。”

　　针对这些困境，潘定海提出了几点思路。首先他认为整车厂与国内汽配供应商之间长期性的战略合作是不可或缺的。“整车厂应用有计划有目的有针对性地培育国内电子技术供应商，与其建立长期的战略合作，给予市场支持和成长的机会，这是对国内电子技术发展最有效最直接的支持。”

　　其二是汽车电子企业直接的战略合作。他表示，“汽车电子技术难度高、研发周期长投入大、竞争对手实力强大。如果大家联合起来，可以大幅增强研发实力，降低投资风险，也许是一条突围之路。”

　　再次，他呼吁国家加大政策支持，但决策要科学、资源要集中。

　　他建议建立相对独立的国家级核心技术和产品开发平台，从国家层面进行核心技术的研发，在基础技术和共性技术等方面力图实现突破，包括核心零部件供应链体系的建立和培育。

　　随着汽车中电子元器件使用比率的不断提高，又由于汽车对于安全性、可靠性的高要求，相对于各电子元器件的标准也相对较高。以下整理了一些汽车及电子元器件标准，包括芯片应力测试、离散组件应力测试、被动组件硬件测试等的认证规范。

　　AEC-Q100芯片应力测试的认证规范

　　AEC-Q100是基于集成电路应力测试认证的失效机理的标准。它包含以下12个测试方法：AEC-Q100-001 邦线切应力测试;AEC-Q100-002 人体模式静电放电测试;AEC-Q100-003 机械模式静电放电测试;AEC-Q100-004 集成电路闩锁效应测试;AEC-Q100-005 可写可擦除的永久性记忆的耐久性、数据保持及工作寿命的测试;AEC-Q100-006 热电效应引起的寄生闸极漏电流测试;AEC-Q100-007 故障仿真和测试等级;AEC-Q100-008 早期寿命失效率(ELFR);AEC-Q100-009 电分配的评估;AEC-Q100-010 锡球剪切测试;AEC-Q100-011 带电器件模式的静电放电测试;AEC-Q100-012 12V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。

　　AEC-Q101半导体分立器件应力测试的认证规范

　　AEC-Q101是汽车级半导体分立器件应力测试认证，它包含以下6个测试方法：AEC-Q101-001 人体模式静电放电测试;AEC-Q101-002 机械模式静电放电测试;AEC-Q101-003 邦线切应力测试;AEC-Q101-004 杂项测试方法;AEC-Q101-005 带电器件模式的静电放电测试;AEC-Q101-006 12V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。