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汽車的性能取決于電子技術。雖然這種說法由來已久，即便是現在各種各樣的技術仍不斷地配備到汽車上，使得汽車在不斷地變化發展。與汽車電子化一道成長、不斷推出新型汽車電子技術的日本電裝技術團隊，將分多章回顧汽車電子技術，介紹關鍵技術的基礎知識。本文將首先回顧汽車與電子技術的發展史，并探討兩者的密切關系。 要想理解汽車電子技術，就需要回顧一下汽車與電子兩大技術在20世紀的發展史。圖1為汽車與電子技術的發展歷史。世界首輛汽油4輪汽車是在1886年由戈特利布·戴姆勒（Gottlieb 戴姆勒）發明的。汽車圓了“隨時隨地自由移動”這一人類多年來的夢想。 
圖1：汽車及汽車電子技術的歷史 汽車的歷史始于1886年，其發展得到了電子技術技術的推動。 從那以后過了大約20年，美國福特汽車（Ford Motor）的“Model T”（通稱T型福特）將工藝品似的的汽車改變成了工業產品。生產線通過傳送帶方式提高了生產效率，這在當時具有劃時代意義。始于19世紀末的汽車就這樣被 1908年推出的T型福特帶入了全面普及期。這款T型福特在大約20年間生產了1500萬輛，然后，直到德國大眾汽車（Volkswagen AG）的“Type 1”（通稱甲殼蟲）生產了2100萬輛以上為止，T型福特一直是單一車型中最熱銷的汽車。 汽車的實用化，是工業發展歷史的集大成。也就是說，是產業革命由外燃機開始進一步引發能源革命，進而催生了內燃機。自T型福特以來，截至上世紀60年代為止，支撐汽車技術進步的是機械技術及制造技術。在這一時期，汽車業界通過機械加工及內燃機技術，實現了發動機性能的提升，而且，與“行駛、轉彎、停車”相關的性能全憑機械技術的進步便可提供支持，這一點足以令人稱奇。 電子技術是應對尾氣排放規定的“救命稻草” 另一大技術——電子技術發端于1947年發明的晶體管，在此前不斷發展形成的固體物理學及量子力學的理論的支持下，上世紀60年代以后電子技術取得了長足發展。從晶體管到IC（集成電路），再經過微處理器，最終促進了軟件技術的發展。電子技術的應用遍及所有產業，在汽車電子技術領域的推廣應用也毫不遜色于其他領域。 對于因為苦于應對尾氣排放規定而停滯不前的汽車產業而言，上世紀70年代后電子式燃料噴射裝置的實用化可以是成為了汽車產業的一棵“救命稻草”。借助電子技術，該裝置超越了此前機械控制的極限，在不犧牲輸出功率及燃效等性能的情況下成功地實現了尾氣凈化。汽車電子技術的發展帶來了機械技術的新進展，汽車借助電子技術與機械技術的相乘效應，進一步實現了發展。電子技術的應用領域也開始不僅限于發動機控制，而是向數字儀表、安全氣囊、ABS（Anti- lock Brake System）以及汽車導航系統等領域不斷擴展。 就這樣，汽油4輪汽車發明以來已度過了大約120年的時光，晶體管度過了約60年、T型福特度過了大約100年、微處理器度過了約40年的時光。 且不說汽車電裝部件，汽車電子技術得以全面發展的時期是在上世紀70年代電子式燃料噴射技術面世以后。首先被應用于以發動機控制為代表的動力傳動控制領域，之后，汽車電子技術逐漸擴大到車體系統、行駛安全系統以及信息系統（圖2）。 
圖2：汽車電子技術應用產品的擴大 從動力傳動系統向信息系統不斷擴展 動力傳動系統方面，從減少尾氣、節省燃耗的系統開始，目前發展到了混合動力車及電動汽車的驅動控制。車體系統方面，車門鎖等旨在提高方便性的系統被開發出來，之后，電子技術又為安全氣囊以及ABS之類安全性能的提升作出了貢獻。 目前，由于汽車與外部之間的通信功能的進步，緊急通報以及遠程服務等已實現了實用化。在從上世紀90年代開始全面普及的汽車導航系統的技術進步中，通信功能發揮了重要作用，近年來，通信功能與ETC（Electronic Toll Collection）系統等交通基礎設施的聯動得到了強化。圖2僅作了一個簡介，汽車電子技術的詳細年表見本文末尾的表1。 今后，可進一步提高燃效以及用于安全預防的技術的應用產品將會越來越多。為了滿足汽車所要求的環保性能、安全性、方便性以及信息高速處理等各領域的要求，新產品將會不斷被開發出來。 受益于半導體的技術進步 電子技術的進步，得益于半導體集成度的提高。圖3通過單個IC中集成的元件數的逐年走勢展示了這種進步，可以看出，其元件數呈幾何級數式增加。
圖3：半導體集成度提高的走勢 IC的元件數一直在加速增長。 在作為上世紀20年代以來的固體物理學研究成果、量子力學的實際應用形成高潮是在1947年，William Shockley等人發明了晶體管。單個的晶體管從點接觸式發展到平板式，再發展到開發出將多個晶體管集成在1個元件中的、以Kilby專利為代表的集成電路，進而最終發明了微控制器。 美國英特爾創始人之一的戈登·摩爾（Gordon Moore）提出了摩爾定律：“半導體的集成度每過18～24個月就會倍增”。集成電路應用產品一直在按照摩爾定律向前發展。如圖3所示，雙極IC、 MOS（金屬氧化膜半導體）IC以及內存等元件被開發出來，這些元件組成了單芯片微控制器，由此迎來了半導體技術的更大飛躍。 當時正是全世界數量龐大的電子技術人員競相進行技術開發的年代。微細化技術為上述微控制器的性能提升提供了支持，引領了軟件產業的崛起，并一直為目前電子技術產業的發展提供著支持。汽車也是從中受益的一個領域。 ECU的變遷 汽車上采用的ECU（電子控制單元）的發展進程見圖4。（a）為在微控制器實用化以前就率先付諸實用的、采用模擬電路的電子式燃料噴射裝置用ECU。這種 ECU采用的是在1973年付諸實用的分立式（Discreet）元件實現的模擬方式。由此，發展出了如（b）所示的、由模擬IC構成的ECU。當時的 IC封裝處于DIP（Dual In-line Package）時代。
圖4：ECU的技術進步 與其他設備及系統一樣，逐步從模擬方式向數字方式轉變。 （c）是以微控制器為主體構成的數字式發動機ECU。1978年采用的定制微控制器為12位，匯編語言方面采用了經過編程的軟件。程序存儲器為掩模型只讀存儲器（MaskROM），采用在微控制器制程中以晶圓狀態進行制造的方式。照片為1983年車型的當時最為復雜的發動機ECU。 （d）是由2個32位的微控制器構成的現有動力傳動ECU。2007年采用的這種ECU上使用的部件，全部為表面封裝件。軟件采用C語言進行編寫。程序存儲器為閃存，可從ECU的外部端子進行寫入。 如上所示，ECU的規模、所采用的部件、封裝的形狀以及軟件編寫語言等都在與時俱進。 汽車電子技術隨著制造ECU的各種關鍵技術的進步而不斷發展。這些關鍵技術具體是指：微控制器及I/O（輸入輸出）的功能，傳感器、致動器、軟件及ECU的測評方法等。 今后，為了不斷滿足提高燃效、減少尾氣排放、提高安全性及便利性等多樣化需求，以半導體為代表，封裝技術、軟件技術以及測評技術等多種關鍵技術的進步必不可少。在這個意義上來說，了解作為汽車電子技術基礎的關鍵技術的現狀及發展趨勢，極為重要（圖5）。即便說這些關鍵技術將決定我們能否滿足今后的系統需求也毫不為過。（未完待續，特約撰稿人：加藤光治，日本電裝技術監督；中村克己，日本電裝研究開發3部主任；手操能彥，日本電裝技術策劃部室長）
圖5：ECU所需的關鍵技術 噪聲及電壓過沖對策、散熱對策、控制算法以及多重通信等多種技術都不可或缺。 表1 汽車電子技術年表
表1 汽車電子技術年表（續一）
表1 汽車電子技術年表（續二）
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