新能源汽車電子控制技術(shù)要點優(yōu)化分析

周蓉

摘要：隨著人們生活水平的提升，人們對生活質(zhì)量和生活環(huán)境的要求也不斷地提高，在這樣的背景下，新能源技術(shù)開始出現(xiàn)，并積極地帶動了新能源汽車行業(yè)的產(chǎn)生與發(fā)展。新能源汽車進(jìn)入了人們的生活，正在成為汽車行業(yè)的領(lǐng)航者。電子控制技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車能夠節(jié)省資源，減少汽車尾氣的排放量，減少環(huán)境污染，提高汽車的使用率。探討新能源汽車電子控制技術(shù)的要點有助于推動電子控制技術(shù)發(fā)揮最大作用，推動新能源汽車的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，與當(dāng)前人們追求綠色生活方式的需求相吻合。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電子控制技術(shù);要點;優(yōu)化

中圖分類號：U46? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0180-03

0? 引言

新能源具有零污染、低能耗的特點，新能源汽車符合當(dāng)前社會發(fā)展的需求，與當(dāng)前我國大力實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相契合，體現(xiàn)了綠色環(huán)保節(jié)能的意識。近幾年來，汽車行業(yè)和相關(guān)部門對新能源汽車開展了積極的探索以促進(jìn)新能源汽車的普及和認(rèn)可度。創(chuàng)新和完善電子控制技術(shù)有利于控制能源消耗，這在能源緊缺問題嚴(yán)重的當(dāng)下是一項重大舉措，能夠為新能源汽車的長久發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

本文將結(jié)合當(dāng)前新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，探析新能源汽車電子控制技術(shù)的要點，為新能源汽車的發(fā)展提出個人的一些建議，希望能夠為汽車行業(yè)的發(fā)展提供一些參考。

1? 電子控制技術(shù)對新能源汽車發(fā)展的影響

1.1 新能源汽車概述

新能源汽車是生活質(zhì)量提高與人們環(huán)保意識增強(qiáng)的產(chǎn)物，是對傳統(tǒng)汽車行業(yè)的創(chuàng)新與超越。新能源汽車以新型能源為驅(qū)動能源，最新的新能源汽車是純電汽車或純氫氣汽車，是將電力或者氫動力轉(zhuǎn)化為動能來驅(qū)動汽車行駛的汽車。目前我國新能源汽車的產(chǎn)量大幅增加，已經(jīng)開啟了量產(chǎn)的模式。

1.2 電子控制技術(shù)對汽車行業(yè)發(fā)展的影響

電子控制技術(shù)融入新能源汽車當(dāng)中推動了新能源汽車的智能化發(fā)展，提升了新能源汽車的發(fā)展速度，符合新時代消費者的心理。新能源汽車電子控制技術(shù)以車聯(lián)網(wǎng)為主，將計算機(jī)和傳感器添加到汽車內(nèi)部以建立汽車的信息化系統(tǒng)，并且電子控制技術(shù)滲透入了汽車啟動、停車、驅(qū)動、導(dǎo)航、監(jiān)控等各個方面，提升了汽車的運(yùn)行效率和智能化水平。

2? 電子控制技術(shù)在新能源汽車發(fā)展中的表現(xiàn)

探討新能源汽車電子控制技術(shù)要點，重點從控制發(fā)動機(jī)技術(shù)、電機(jī)電控技術(shù)、轉(zhuǎn)向技術(shù)、電池管理和電子控制反饋技術(shù)等幾個方面入手。

2.1 新能源汽車電子控制發(fā)動機(jī)技術(shù)

作為新能源汽車電子信息化的主要處理部分，將發(fā)動機(jī)與電子控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的信息化，從而提升新能源汽車的駕駛環(huán)境和體驗感。發(fā)動機(jī)的電控化就是將以往的燃油發(fā)動機(jī)改造為純直流發(fā)動機(jī)、步進(jìn)式電動機(jī)或者三相異步電動機(jī)，并對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速分為不同的等級，在增強(qiáng)發(fā)動機(jī)工作效率的同時也降低了制造成本。另外，發(fā)動機(jī)電控化也意味著要能夠?qū)崟r采集發(fā)動機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速等信息，并及時準(zhǔn)確的反饋信息，這就需要在發(fā)動機(jī)的兩級安裝反饋裝置。

2.2 新能源汽車電機(jī)電控技術(shù)

電子控制技術(shù)所控制的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的作用主要是高效轉(zhuǎn)化蓄電池的能量，促使蓄電池中的電能轉(zhuǎn)化為車輪動能，有效消除行駛過程中的運(yùn)行阻力，提高汽車的運(yùn)行效率。良好運(yùn)行的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能夠優(yōu)化新能源汽車的運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成包括數(shù)字控制器、傳感器、變流器、電動機(jī)等幾個部分，通過控制這些設(shè)備進(jìn)而控制電機(jī)和車輪，實現(xiàn)汽車啟動、加減速、制動、鎖定等一系列操作。

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)對于新能源汽車的運(yùn)行過程的作用是不可忽視的，所以，對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求也是很嚴(yán)格的。首先，要合理控制功率密度，保障恒定輸出額。然后，要有效控制汽車速度，提升汽車的安全性，降低危險事故發(fā)生的概率。最后是要確保轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)，強(qiáng)化控制轉(zhuǎn)矩響應(yīng)效率。

2.3 電子控制技術(shù)下的轉(zhuǎn)向技術(shù)

人們在選購汽車時，會考慮汽車的各種性能，不僅要考慮汽車的耗油量和維護(hù)保養(yǎng)成本，還很重視汽車的駕駛過程中的舒適感，希望在保證安全性的同時也能夠獲得更好的駕駛體驗。逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備，在提高逆變器的支持電壓時會產(chǎn)生大量的熱量，如何解決IGBT模塊的散熱問題是提升轉(zhuǎn)向技術(shù)的關(guān)鍵，可使用碳硅技術(shù)避免轉(zhuǎn)子因生磁而導(dǎo)致的電能消耗。

目前轉(zhuǎn)向技術(shù)主要以四輪轉(zhuǎn)向為主，通過集成線路對整車系統(tǒng)的主板安裝轉(zhuǎn)向傳感器，而后通過整車系統(tǒng)的各個部件之間的相互感應(yīng)，就可以及時地切換轉(zhuǎn)向信息，并能夠準(zhǔn)確地反饋信息，以此達(dá)到轉(zhuǎn)向達(dá)到穩(wěn)定性。在以后的技術(shù)研發(fā)中，要實現(xiàn)轉(zhuǎn)向技術(shù)的高度智能化，實現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的永磁同步和智能感應(yīng)。

新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即EPS系統(tǒng)，全稱是Electric Power Steering，其在汽車駕駛中發(fā)揮著極其重要的作用。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與傳統(tǒng)的HPS系統(tǒng)的不同之處在于它直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩。這種系統(tǒng)的構(gòu)成包括減速機(jī)構(gòu)、扭矩傳感器、EUC、電動機(jī)等幾個部分，工作原理是在旋轉(zhuǎn)方向盤時轉(zhuǎn)矩傳感器實時檢測轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)矩，然后將電壓信號傳送給電子控制單元，電子控制單元依照相關(guān)參考憑證向電動機(jī)控制發(fā)出相應(yīng)的指令，以調(diào)控電動機(jī)轉(zhuǎn)型助力轉(zhuǎn)矩輸出，進(jìn)而形成一定的輔助動力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具備便于安裝和調(diào)整、良好的回正性與環(huán)保性、路感好等優(yōu)勢，符合現(xiàn)代節(jié)能減排綠色出行理念。如果想充分發(fā)揮電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用，需要選擇合適的控制技術(shù)，如人工智能控制技術(shù)和模糊控制技術(shù)等，要根據(jù)實際的需求和條件進(jìn)行控制技術(shù)的篩選。

2.4 新能源汽車電池管理

未來新能源汽車將是純電動的汽車，這意味著電能成為了汽車的唯一驅(qū)動能量，對電池的管理就顯得格外重要。

新能源汽車的電池管理系統(tǒng)又叫BMS系統(tǒng)，它是新能源汽車電子控制的核心系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成包括EDC、SCADA、AGC等部分。電池管理系統(tǒng)在實際應(yīng)用中具有良好的控制效果，涉及放電控制、功率分配、功率限制等幾個方面的內(nèi)容，工作的展開以電池為中心。

電池管理系統(tǒng)的工作原理如表1所示。

電池管理系統(tǒng)的功能豐富，具體的功能描述如下：

運(yùn)行良好的電池管理系統(tǒng)能夠保證蓄電池處于最佳荷電狀態(tài)，從而保證電能的充足，促使汽車穩(wěn)定行駛。

通過電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r掃描其他子系統(tǒng)，采集每個子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定其具體的運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)剩余能量顯示、充電方式調(diào)控等功能，及時發(fā)現(xiàn)汽車電能不足等異常情況，并出發(fā)自動報警，及時解決問題。

根據(jù)實際的運(yùn)行狀態(tài)合理調(diào)節(jié)和控制電量，保障新能源汽車的安全性。

準(zhǔn)確預(yù)測汽車?yán)锍虜?shù)，保障汽車實際電量。

調(diào)節(jié)車燈亮度以及車內(nèi)溫度。

以上便是電池管理系統(tǒng)的多種功能，要充分發(fā)揮電池管理系統(tǒng)的作用，以促使汽車的安全性，并且還要注意電池的可靠性和安全性。由于電化學(xué)反應(yīng)難以控制，需要從以下幾個方面來保持電池組安全：

①單體電池間均衡。

掌握高精度測量技術(shù)，將總流控制在0.5%FSR，并且選用支持無線傳輸、GPS平臺的設(shè)備。

②預(yù)測電池組符合狀態(tài)。

優(yōu)化SOC核心算法，防止過度充電給汽車電池帶來損害，實現(xiàn)對最大允許瞬時（5s/30s）及持續(xù)充放電功率估算。

③動態(tài)監(jiān)測。

建立電池歷史使用檔案，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)，通過限制被動均衡電流，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。

其中，電子控制技術(shù)下的電池管理就是將電子控制主板植入到電池的內(nèi)部，然后圍繞主板這一中心安裝兩組電壓采集線，并安裝一個電流傳感器和一個喚醒電壓裝置。此外，要利用電子控制技術(shù)來排除汽車內(nèi)部的線路問題和電池異常，當(dāng)出現(xiàn)線路老化、接觸不良、短路或者電池溫度異常的情況時，及時向駕駛者進(jìn)行提醒，并關(guān)閉電池回路，保障汽車的安全性。

2.5 新能源電子控制回饋技術(shù)

環(huán)保是新能源汽車的重要標(biāo)志，其不斷追求零污染、能量可循環(huán)的目標(biāo)，并獲得了巨大成果。

基于電子控制技術(shù)的新能源汽車能量回饋體系的核心就是VCU系統(tǒng)。VCU系統(tǒng)又叫整車控制器系統(tǒng)，它就好比是汽車的大腦，影響著汽車的工作狀態(tài)，在新能源汽車中占據(jù)極其重要的位置。

在VCU系統(tǒng)運(yùn)行的過程中可以對汽車電池狀況進(jìn)行及時監(jiān)測，并分析監(jiān)測結(jié)果，記錄各項指標(biāo)，高效準(zhǔn)確地傳輸指令以確保其及時到達(dá)相應(yīng)的功能區(qū)域，提升汽車電能的利用率，延長汽車壽命。

通過VCU系統(tǒng)可以確定汽車的能量消耗量，這是很多購車者考慮的重要因素之一。合理的VCU系統(tǒng)有助于汽車能源供應(yīng)的合理分配，不僅符合節(jié)能的環(huán)保理念，而且有利于提高汽車行駛效率，提升新能源汽車的安全性和穩(wěn)定性。VCU系統(tǒng)與實時監(jiān)控的相似之處是幫助駕駛員全面了解汽車的運(yùn)行狀況，駕駛員可以通過儀表盤觀察到汽車各個環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測汽車可駕駛路程，判斷汽車是否需要充電、是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)等，保證及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并及時解決問題，最大限度保障汽車與駕駛員的安全。當(dāng)汽車發(fā)生故障時，可以利用DMC、DEM思路來診斷來源于底層的信號，其診斷范圍具體包括ASW應(yīng)用層、復(fù)雜驅(qū)動層以及RTE層，并且利用狀態(tài)寄存器MCUCSR識別復(fù)位條件實現(xiàn)對車輛的控制。

隨著VCU系統(tǒng)的不斷完善，其應(yīng)用于新能源汽車也正在成為一種必然趨勢，這會大大促進(jìn)新能源汽車的高質(zhì)量發(fā)展。因此，應(yīng)該加大對VCU系統(tǒng)的研究力度，不斷優(yōu)化VCU系統(tǒng)的應(yīng)用效果。新能源汽車VCU系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3? 電子控制技術(shù)與新能源汽車發(fā)展的方向

3.1 新能源汽車電子控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前新能源汽車行業(yè)聚焦于電子控制技術(shù)的信息化處理這一發(fā)展方向上，但距離預(yù)期目標(biāo)和期望還有很長的路程。我國電子控制技術(shù)與新能源汽車的融合發(fā)展自主性不強(qiáng)，多數(shù)經(jīng)驗來自于國外，對專業(yè)的技術(shù)人員的培養(yǎng)力度也需要進(jìn)一步加大。

3.2 新能源汽車未來方向

新能源汽車電子控制技術(shù)促進(jìn)了汽車行業(yè)的智能化與信息化發(fā)展，但其作為一種新型的技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。

著重培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才，建立技術(shù)人員對專業(yè)知識的認(rèn)知，深入學(xué)習(xí)電子信息技術(shù)，掌握核心技術(shù)，加快新能源汽車與電子控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。加大對新興行業(yè)的投資力度，提高行業(yè)技術(shù)參數(shù)，尋求適合我國的生產(chǎn)路線。

4? 結(jié)語

新能源汽車可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)汽車的諸多不足，與現(xiàn)代環(huán)保出行的理念相契合。在新能源汽車未來的發(fā)展中，電子控制技術(shù)的應(yīng)用會更加常見，要不斷發(fā)展電子控制技術(shù)，使這項技術(shù)更加成熟，努力優(yōu)化新能源汽車的安全性和穩(wěn)定性，確保新能源汽車的長久發(fā)展，實現(xiàn)居民綠色安全出行的愿望。

參考文獻(xiàn)：

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