为什么说软件定义的车辆将汽车从工具变成了生活空间

作者：Adam Kimmel

简介

“软件定义的车辆”这个术语是指车辆的许多关键特性和功能是通过软件来实现。从基于硬件到基于软件的这种转变，让汽车从功能性工具变成了用户的生活空间。除了解锁新的安全性、舒适性和便利性功能之外，软件定义的车辆与原来硬件定义的车辆相比也有颇多优势，同时还能提供出众的性能。下一代软件定义的车辆将继续提高安全功能，同时增加更多的自主性、功能性和安全相关的软件更新，以及用于信息娱乐等互联服务的软件平台。

软件定义特性的技术概览

促使汽车制造商增加传感器使用的三个主要因素包括：

· 尾气排放
· 底盘道路性能改进
· 乘客体验（座舱和外部）

这几个因素决定了传感器的应用，并诠释了软件控制崭露头角的原因。

尾气排放

继早期的机油、冷却剂和燃油测量之后，联邦排放法规迫使汽车制造商升级其传感器技术以监测燃烧性能，这带来了排放输出值。工程师研发出了歧管绝对压力 (MAP) 传感器，用于控制发动机性能，减少排放。MAP传感器能够测量歧管压力，而发动机控制单元则通过测得的压力计算出空气密度和质量流动速率。通过这些参数实现燃油用量控制自动化，让燃烧尽可能充分。尽量接近理想配比的燃烧化学反应，可以让燃烧尽可能充分，从而限制不必要的燃烧反应产物，减少有害排放。

随着二十世纪60年代初首次实施的汽车尾气排放法规进一步收紧，汽车制造商提高车载传感器的测量灵敏度和性能的需求也水涨船高。为了满足这一需求，他们开发了微机电测量系统 (MEMS) 传感器。这些新式传感器用于通过压力测量实现发动机控制，很快扩展到了整部车辆。MEMS传感器的两个相互关联的因素使其非常适合用于发动机控制：电子智能与机械测量参数的集成、传感器在车上占用的空间很小。这两个因素的结合为数据采集和软件控制提供了经济实惠的高性能解决方案。目前出厂的车辆都使用了MEMS传感器来提高发动机性能、减少排放、提高安全性并增加便利性，软件驱动的燃烧和排放优化日益变得重要。

底盘道路性能改进

除了动力系统性能提升外，测量底盘道路性能的传感器也有了长足进步。这一刻就是车辆自动驾驶相关功能在历史上的转折点。这些应用的实例包括自动刹车系统 (ABS)、路噪消除、牵引力控制和自动泊车。传感器还测量振动数据以控制稳定性，并测量轮胎压力以防止爆胎。软件可使用收集的数据来调整车辆性能，以减轻过度振动并解决轮胎疲劳问题，无需驾驶员采取任何行动。

原则上，这些功能以安全为中心，同时也附加带来更顺畅的驾乘体验等好处。工程师可以使用这些数据来设计更稳定的车架，优化轮胎距离和位置以实现平衡和支撑，并通过采用传统驾驶习惯提升ABS性能来缩短刹停时间。

与巡航控制被动适应道路坡度或其他驾驶条件变化的方式一样，软件驱动的操作通过提高驾驶性能来提供安全性，使利用这种方法所获得的好处翻倍。

乘客体验（座舱和外部）

传感器日益普及的第三个领域是看重舒适性、便利性和安全性的座舱和外部乘客体验。随着智能手机和互联技术的兴起，汽车驾驶员已成为车上的联网界面与可定制技术的用户。MEMS传感器将安全性放在了汽车行业最重要的位置，改进了正面和侧面安全气囊弹出的模式和时机。它还可以更准确地预测在环境照明条件发生变化时，应在何时打开大灯。

在舒适性方面，工程师可以使用传感器的数据来记住驾驶员的偏好和功能设置，如座舱内的座椅温度和方向。此外，传感器还可以协助导航，而驾驶员对用户界面的偏好可以指导软件控制偏好设置。最后，当车辆因驾驶员疲劳或其他情况而偏离路线时，增加的外部数据会告诉中央处理器。这种功能通过保障车辆操作和大幅减少人为错误可显著提高安全性。

Amphenol ICC Minitek MicroSpace™连接器系统

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总结

随着电动汽车越来越受到重视，可改善尾气排放、车辆道路性能以及驾驶员体验、便利性和安全性的软件定义功能的集成度将进一步提升。当设计人员使用本地MCU和MPU来协助实时处理大量传感器数据时，他们可以利用现有的处理基础设施为软件定义的汽车创造条件，推动自动驾驶继续前进。