新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究

翁濤

摘要：本文主要對(duì)新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)開展了研究。新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展快速興起并迅速被應(yīng)用在新能源汽車行業(yè)中。對(duì)于汽車行業(yè)，新能源汽車的的出現(xiàn)降低了尾氣對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)了汽車智能化水平的發(fā)展，汽車的能源結(jié)構(gòu)隨著這種技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的改變。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；電子控制；關(guān)鍵性技術(shù)

1新能源汽車簡單概述

新能源汽車就是采用清潔能源作為汽車行駛的動(dòng)力源的車輛，依靠先進(jìn)的電力電子控制技術(shù)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作，并且新能源汽車還能應(yīng)用一些較為先進(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，比如輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這些創(chuàng)新造就出了新能源汽車的形式多樣。新能源汽車的應(yīng)用同時(shí)帶來了很多的優(yōu)點(diǎn)，主要是減少了尾氣給環(huán)境帶來的污染，同時(shí)在動(dòng)力性與行駛舒適性與普通汽車相比有著很大的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)波士頓咨詢集團(tuán)預(yù)測，到2030年，電動(dòng)汽車市場份額將達(dá)到50%。

面對(duì)氣候變化、石油短缺、以及環(huán)境污染，電動(dòng)交通可推動(dòng)清潔、安靜高效的汽車應(yīng)用。只要汽車所用能源是來自可再生的清潔能源，電動(dòng)交通工具就能實(shí)現(xiàn)真正意義的零排放。我國在新能源的研究和創(chuàng)新方面也加大了力度，在新能源技術(shù)的研究方面取得了較為突破性的進(jìn)展。

2新能源汽車電子控制技術(shù)的重要意義

2.1新能源汽車

新能源汽車和常規(guī)能源汽車的最大的典型差別便是新能源汽車應(yīng)用了新能源作為動(dòng)力的來源，例如電能、氫能、甲醇等。新型的新能源汽車在發(fā)展過程中主要以純電動(dòng)車型為主，混合動(dòng)力、燃料電池等其他種類為輔。都是使用大功率電動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力源，為了給電機(jī)供電，需要在車內(nèi)安裝鋰電池組。得益于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新能源汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用呈幾何數(shù)量級(jí)增長。20年前常規(guī)汽車電子控制芯片數(shù)量不超過10個(gè)，而現(xiàn)在電動(dòng)汽車的控制芯片數(shù)量超過100個(gè)，而智能駕駛車輛上的電子控制芯片超過300個(gè)。而通過這些電子控制技術(shù)的應(yīng)用，我們的車輛越來越舒適、安全、經(jīng)濟(jì)。

2.2新能源電子控制技術(shù)

在新能源汽車行業(yè)中應(yīng)用新能源電子控制技術(shù)正是得益于近年來得到快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和被廣泛應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，并且汽車的電子控制技術(shù)主要由計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)作為基礎(chǔ)。電子控制技術(shù)在新能源汽車中具有著十分巨大的作用，其主要功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的電氣控制，其次電子控制技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車中另一個(gè)較為明顯的優(yōu)勢(shì)便是可以大大提高智能化的程度，以此來提升新能源汽車在運(yùn)行過程中的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)駕駛等這些較為新興的功能都是應(yīng)用了新能源電子控制技術(shù)?？偠灾娮涌刂萍夹g(shù)在新能源汽車中很多結(jié)構(gòu)中都發(fā)揮著其巨大的作用。

2.3新能源汽車電子控制關(guān)鍵技術(shù)

新能源汽車已經(jīng)經(jīng)歷了較長時(shí)間的發(fā)展，目前新能源汽車的演變已經(jīng)初具規(guī)模，電子控制技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)的采集和后期的處理。電子控制技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械控制技術(shù)存在著很大的差異，主要表現(xiàn)在應(yīng)用了電子控制技術(shù)的新能源汽車在道路上可以結(jié)合道路的實(shí)際環(huán)境和實(shí)際行駛狀況來對(duì)新能源汽車狀態(tài)實(shí)時(shí)的判斷，通過對(duì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)預(yù)先設(shè)定不同故障等級(jí)閾值，判斷車輛系統(tǒng)即將發(fā)生的故障，并及時(shí)向駕駛員報(bào)警，進(jìn)一步保證乘車人的人身安全。

整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)在新能源汽車中起著核心的作用，是電子控制技術(shù)在新能源車輛上應(yīng)用主要體現(xiàn)。

整車控制器主要功能是采集車輛信息、駕駛員意圖、控制車輛運(yùn)行，故障診斷等，主要應(yīng)用了微處理器嵌入式開發(fā)功能，以及邏輯計(jì)算功能。現(xiàn)在國內(nèi)已基本滿足電動(dòng)汽車功能需求，但在上層軟件診斷，整車功能安全等方面還有待發(fā)展。未來將以標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性作為主要發(fā)展目標(biāo)。基于AUTOSAR架構(gòu)開發(fā)已經(jīng)成為趨勢(shì)。新能源整車控制器技術(shù)電子架構(gòu)如圖三所示：

電機(jī)控制器，即逆變器，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)以及輔助制動(dòng)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，主要是采用了電力電子控制技術(shù)，通過DSP芯片控制器產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，控制IGBT模塊工作，產(chǎn)生交流電，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。未來越來越多的電機(jī)控制器將會(huì)與電機(jī)集成為一體，為了減少線路上的能量損耗，降低電磁干擾，提高功率密度。新能源電機(jī)控制器技術(shù)電子架構(gòu)如圖四所示：

電池管理系統(tǒng)主要是監(jiān)控鋰電池組的電芯狀態(tài)，包括溫度、電壓、電流等等，并估算電池荷電狀態(tài)（SOC）。優(yōu)秀的管理系統(tǒng)能確保每個(gè)電芯得到充分利用，延長電池使用壽命，增加續(xù)駛里程，其核心技術(shù)是單片機(jī)以及各種傳感器數(shù)據(jù)采集處理，并通過算法估算電池電量及健康程度，并進(jìn)行主動(dòng)均衡充電。電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵問題是提高檢測精度，降低失效風(fēng)險(xiǎn)，提高算法可靠性，保證每顆電芯的健康利用。新能源電池管理系統(tǒng)電子架構(gòu)如圖五所示：

3新能源汽車電子控制技術(shù)未來的發(fā)展期望

眾所周知，近年來新能源汽車的發(fā)展較為迅速，因此可以說新能源汽車電子控制技術(shù)具有無限大的發(fā)展空間，對(duì)其未來的發(fā)展期望也具有良好的預(yù)測。盡管有好大優(yōu)勢(shì)，但是還面臨許多挑戰(zhàn)，例如電動(dòng)汽車行駛噪音很低，尤其是低速時(shí)候，然而這對(duì)行人和自行車是很危險(xiǎn)的，因此歐盟要求自2019年新開發(fā)車型需要裝“車輛聲音警示系統(tǒng)（AVAS）”，用于在低速時(shí)模擬出車輛行駛的聲音。

總而言之，新能源汽車由于其優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用之后不斷凸顯出來，人們也發(fā)現(xiàn)了其具有良好的發(fā)展空間，相關(guān)的技術(shù)人員不斷加大力度對(duì)其的研究和創(chuàng)新，未來新能源汽車一定會(huì)占據(jù)市場的很大一部分。整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)是目前新能源汽車中三個(gè)核心系統(tǒng)，在這個(gè)核心系統(tǒng)發(fā)展離不開電子控制關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。為了使其發(fā)揮出來更大的作用，就需要相關(guān)技術(shù)人員不斷改進(jìn)和創(chuàng)新電子控制技術(shù)并將其實(shí)際應(yīng)用在新能源汽車的運(yùn)行當(dāng)中。例如下一代電機(jī)控制器將會(huì)用碳化硅型IGBT，碳化硅功率開關(guān)具有更高的效率及更佳的性能。

未來汽車的重點(diǎn)在于電氣化，各種電子控制系統(tǒng)將會(huì)深入整合，信息量巨大，處理能力提高，從車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)到車載網(wǎng)絡(luò)定位通訊系統(tǒng)，再到車輛本身執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，形成巨大的車聯(lián)網(wǎng)。這些都離不開電子技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]王志辛.新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].價(jià)值工程，2019，38（1）：108-110.

（作者單位：南京恒天領(lǐng)銳汽車有限公司）