研究汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

郭杏莉

摘要：針對(duì)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用問題，展開具體的論述，提出自動(dòng)化控制優(yōu)化的策略，共享給相關(guān)人員參考借鑒。首先，概述了自動(dòng)化技術(shù)的基本情況。其次，結(jié)合汽車機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)際，分析自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。最后，提出自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用策略。隨著自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，未來汽車機(jī)械控制系統(tǒng)的性能更加完善。

關(guān)鍵詞：汽車機(jī)械控制系統(tǒng);自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0204-02

0? 引言

現(xiàn)階段，汽車領(lǐng)域快速發(fā)展，自動(dòng)化控制為發(fā)展的主要方向，無人駕駛技術(shù)為研究的重點(diǎn)，各個(gè)國家都在積極制定自動(dòng)駕駛普及路線圖。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的研究報(bào)告顯示，到2021年，預(yù)計(jì)全球無人駕駛汽車市場規(guī)模將會(huì)達(dá)到70.3億美元。截止到2035年，預(yù)計(jì)全球無人駕駛汽車銷量將會(huì)達(dá)到2100萬輛。在推動(dòng)汽車自動(dòng)化與現(xiàn)代化發(fā)展方面，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用發(fā)揮著重要的作用。

1? 自動(dòng)化控制技術(shù)的概述

從整車機(jī)械控制系統(tǒng)分析，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)占據(jù)著重要的地位，通過接收微控制單元信號(hào)，利用控制器進(jìn)行相應(yīng)的處理，完成后存儲(chǔ)到控制系統(tǒng)的服務(wù)器內(nèi)，進(jìn)而保障信息的完整性。利用整車控制器裝置，能夠?qū)⑿盘?hào)傳輸?shù)较到y(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)，最終利用通訊系統(tǒng)，將采集和信號(hào)與信息傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。簡單來說，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)信息的采集與分析以及通訊，借助整車控制器處理與傳輸，發(fā)送到調(diào)度端，支持汽車的自動(dòng)化控制。汽車機(jī)械控制系統(tǒng)采用的關(guān)鍵自動(dòng)化控制技術(shù)如下：①通訊系統(tǒng)。采用自動(dòng)化技術(shù)，支持對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)化監(jiān)測，獲得各類數(shù)據(jù)信息，為機(jī)械控制提供支持，并且減少冗雜的線路。若想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，離不開通訊系統(tǒng)的支持。一般來說，主要分為按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳輸模式與頻分制模式。實(shí)際應(yīng)用中頻分制信號(hào)傳輸模式的具體應(yīng)用，不同信號(hào)的頻率差異，所以不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾，防范信號(hào)紊亂的出現(xiàn)，同時(shí)可降低故障的發(fā)生。②整車控制器。使用的控制器，主要由控制器主芯片和控制器硬件組成，利用CAN總線控制系統(tǒng)以及汽車其余控制節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)控制，形成綜合性功能系統(tǒng)，具有處理數(shù)據(jù)速度快的優(yōu)勢，機(jī)械控制的準(zhǔn)確度比較高，同時(shí)擁有豐富的功能。采用自動(dòng)化技術(shù)手段，促使汽車整體性能得到優(yōu)化，運(yùn)行效率也得到顯著提高。

2? 汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中采用的自動(dòng)化控制技術(shù)

2.1 案例概述

以長城DHT混合動(dòng)力總成系統(tǒng)為例，混動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)可以概括為：1套DHT高集成度油電混合系統(tǒng);2種動(dòng)力形式;3套動(dòng)力總成。其擁有“七合一”高效能多?；靹?dòng)總成，實(shí)現(xiàn)對(duì)1.5L/1.5T混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)、雙電機(jī)控制器以及集成DCDC等。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建，選擇的是雙電機(jī)混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)EV行駛模式、混聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式與串聯(lián)驅(qū)動(dòng)等，利用控制系統(tǒng)智能化切換不同駕駛場景下的動(dòng)力和油耗的平衡。圖1為結(jié)構(gòu)圖。

2.2 自動(dòng)化控制技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化控制。基于自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的智能化控制，可利用智能化點(diǎn)火裝置來實(shí)現(xiàn)，可自動(dòng)化啟動(dòng)裝置，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速與水溫度的實(shí)時(shí)化監(jiān)控。除此之外，還可以利用燃油噴射裝置，借助傳感器獲得數(shù)據(jù)信息，展開具體的分析，判斷混合氣體的濃度，進(jìn)而實(shí)施相應(yīng)的控制，促使發(fā)動(dòng)機(jī)保持良好的水平，降低油耗。從案例車型分析，采用DHT混合動(dòng)力系統(tǒng)，能夠滿足長時(shí)間的交由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)汽車的需求。根據(jù)車型的差異，此系統(tǒng)提供三種配置方案，即1.5L+DGT100、1.5T+DHT130、1.5T+DHT+P4電機(jī)。實(shí)際應(yīng)用方面，100千瓦與130千瓦的電動(dòng)機(jī)輸出功率對(duì)驅(qū)動(dòng)很多乘用車，基本可以達(dá)到需求。當(dāng)在市區(qū)行駛環(huán)境下，DHT系統(tǒng)能力通過電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛，同時(shí)支持實(shí)現(xiàn)串聯(lián)模式利用發(fā)動(dòng)機(jī)為發(fā)電機(jī)供電，之后由發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛。當(dāng)處于中高速運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)利用定軸式變速箱能夠直接驅(qū)動(dòng)車輪，并且可以為發(fā)電機(jī)提供能量，電動(dòng)機(jī)可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛，形成混聯(lián)模式。當(dāng)處于全速大負(fù)荷狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)會(huì)進(jìn)入全力直驅(qū)的模式，能夠獲得不錯(cuò)的動(dòng)力響應(yīng)。這其中自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，融入到發(fā)動(dòng)機(jī)中支持各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)車輛的驅(qū)動(dòng)和運(yùn)行。圖2為結(jié)構(gòu)圖。

汽車底盤控制系統(tǒng)。整個(gè)汽車機(jī)械系統(tǒng)中底盤系統(tǒng)占據(jù)著重要地位，為自動(dòng)化控制的研究和技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用分析，底盤控制系統(tǒng)為重點(diǎn)控制部分，系統(tǒng)能夠利用輪胎和路面產(chǎn)生的力，增強(qiáng)汽車的動(dòng)態(tài)性能。案例車型使用的HEV車型動(dòng)力架構(gòu)，選擇的是雙電機(jī)HEV架構(gòu)，根據(jù)試驗(yàn)顯示性能表現(xiàn)0-100km/h加速僅需要7.5s。除此之外，架構(gòu)的超強(qiáng)續(xù)航能力，實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)車的駕駛感受，百公里加速可以達(dá)到7.2s。除此之外，PHEV四驅(qū)車型動(dòng)力架構(gòu)中，前后橋電機(jī)同時(shí)輸出動(dòng)力，系統(tǒng)總功率可以達(dá)到320kW，前后橋扭矩0：100-100：0智能化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，借助抓地力，增強(qiáng)整車操控的穩(wěn)定性。上述功能的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用起到重要的作用，利用系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息，為控制的實(shí)現(xiàn)提供支持，保障車輛運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2.3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能

實(shí)時(shí)化監(jiān)測。將自動(dòng)化控制技術(shù)手段應(yīng)用到機(jī)械控制系統(tǒng)內(nèi)，利用配置的傳感器與系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛相關(guān)部位的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)化檢測，為駕駛者提供數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而安全操作車輛。與此同時(shí)，利用汽車智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)，支持車輛和云端服務(wù)器的交流，利用配置的攝像頭和雷達(dá)等裝置，獲得各類行駛數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛安全運(yùn)行的有效監(jiān)管與控制。

故障的準(zhǔn)確診斷。利用自動(dòng)化技術(shù)手段，發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛方式的模式，為駕駛環(huán)節(jié)的控制提供支持，能夠替代部分人員的操作。舉例來說，根據(jù)配置的傳感器，利用系統(tǒng)的算法運(yùn)算與分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可減少不必要的操作，保障車輛行駛的安全性與效率?；谧詣?dòng)化技術(shù)的智能化控制系統(tǒng)，在汽車行駛時(shí)可以精準(zhǔn)的識(shí)別和判斷障礙物，同時(shí)有效避開障礙物，避免安全事故的發(fā)生[1]。

安全機(jī)制。構(gòu)建的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，構(gòu)建了安全機(jī)制，并且對(duì)車輛行駛狀態(tài)下的操作人員權(quán)限也進(jìn)行了布置。若沒有權(quán)限系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)化拒絕操作，以此保障安全性和可靠性，以免非權(quán)限操作造成安全事故。借助各類傳感裝置，實(shí)時(shí)化采集數(shù)據(jù)信息，為環(huán)境監(jiān)測提供支持[2]。

3? 汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

3.1 面向無人駕駛

從汽車領(lǐng)域的發(fā)展分析，無人駕駛是研究和技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域。目前，部分企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出無人駕駛車輛，例如特斯拉，不過從2020年到2021年5月，國內(nèi)因?yàn)樘厮估囕v失控引發(fā)的交通事故累計(jì)超過10起，主要為突然加速和剎車失靈或者轉(zhuǎn)向失靈等，引起人們對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)疑。對(duì)于無人駕駛背景下的自動(dòng)化控制，為保障安全性，還需要加大自動(dòng)化技術(shù)在復(fù)雜路況下的控制研究。目前，國內(nèi)自動(dòng)駕駛技術(shù)研究不斷獲得突破，以華為為例采用了激光雷達(dá)識(shí)別技術(shù)，通過向四周散射激光并且接收反射信號(hào)，同時(shí)根據(jù)激光返回的飛行時(shí)間，來分析車輛周圍是否存在障礙物與位置，并且生成點(diǎn)云圖，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測與控制，探測精度能夠達(dá)到毫米[3]。特斯拉使用的是視覺識(shí)別技術(shù)，通過模擬人的視覺，借助車身配置的攝像頭采集周圍環(huán)境信息，運(yùn)用算法進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。從技術(shù)運(yùn)用實(shí)際分析，受到皮膚顏色和性別等因素的影響，難以保障自動(dòng)駕駛的安全。若想推進(jìn)汽車領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展，在進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的研究方面，要面向無人駕駛的高要求，結(jié)合車輛行駛環(huán)境的復(fù)雜性特點(diǎn)，加大對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究，促使其能夠與其他控制系統(tǒng)相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤系統(tǒng)等的有效控制，促使整車自動(dòng)化控制水平得到提高[4]。

3.2 面向混合動(dòng)力

基于節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，汽車領(lǐng)域的新能源汽車成為熱點(diǎn)產(chǎn)品。目前，純電動(dòng)車和混合動(dòng)力車為主要類型[5]。從汽車機(jī)械系統(tǒng)控制的角度來說，采用自動(dòng)化技術(shù)手段，研發(fā)高水平的系統(tǒng)。在電動(dòng)車時(shí)代，我國獲得了不錯(cuò)的成績。從區(qū)域分布情況來看，2019年中國是全球最大的新能源汽車市場，2020年歐洲新能源汽車開始發(fā)力，我國占據(jù)的份額有些降低，不過總體和歐洲市場份額相當(dāng)。在競爭格局方面分析，2020年新能源乘用車全球銷量的TOP10中，我國占兩席位。為更好的適應(yīng)電動(dòng)車時(shí)代的發(fā)展，圍繞自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的聯(lián)合應(yīng)用，進(jìn)行相應(yīng)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)的高水平集成，促使汽車機(jī)械控制水平得到顯著提高[6]。圍繞裝配和控制系統(tǒng)等進(jìn)行全面的分析，積極探索技術(shù)優(yōu)化方案，促使整車的安全性得到增強(qiáng)。關(guān)注到混合動(dòng)力下的自動(dòng)化控制需求，例如模式切換下的控制等，結(jié)合復(fù)雜的工況背景，進(jìn)行技術(shù)的研究，提出汽車機(jī)械控制措施[7]。

4? 結(jié)語

綜上所述，汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高汽車控制水平，起到積極的作用。將自動(dòng)化技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)以及底盤系統(tǒng)等融合，利用現(xiàn)代化裝置和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)化采集和分析，提高自動(dòng)化控制水平，保障車輛的安全。未來，無人駕駛與電動(dòng)車等的應(yīng)用更加廣泛，在進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的研究時(shí)要結(jié)合新形勢和新要求，進(jìn)行相應(yīng)的研究，提高汽車機(jī)械控制的水平。

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