新能源汽車電子控制技術(shù)研究

姚固文

摘 要：汽車尾氣是環(huán)境污染的主要因素，且資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，為解決這些問(wèn)題，在節(jié)約資源的同時(shí)減少汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染，新能源汽車得到大力發(fā)展和推廣應(yīng)用。新能源汽車的動(dòng)力效率、可靠性、安全性、控制策略與其電子單元ecu性能有關(guān)，所以想要進(jìn)一步提升新能源汽車控制水平，推動(dòng)其發(fā)展，就需進(jìn)一步研究和探索電氣控制單元。本文就新能源汽車電子控制技術(shù)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 電子控制技術(shù) 整車控制

Research on Electronic Control Technology for New Energy Vehicles

Yao Guwen

Abstract：Automobile exhaust is the main factor of environmental pollution， and the problem of resource shortage is becoming increasingly serious. In order to solve these problems， while saving resources and reducing the pollution of automobile exhaust to the environment， new energy vehicles have been vigorously developed and promoted. The power efficiency， reliability， safety and control strategy of new energy vehicles are related to the performance of their electronic unit ECU. So， in order to further improve the control level of new energy vehicles and promote their development， it is necessary to further study and explore electrical control units. This article conducts research on electronic control technology of new energy vehicles for reference.

Key words：new energy vehicles， electronic control technology， vehicle control

1 引言

新能源汽車以節(jié)能減排為核心目標(biāo)，通過(guò)高能源利用效率與環(huán)保這一特點(diǎn)為汽車發(fā)展提供全新方向。而電子控制技術(shù)可為新能源汽車的穩(wěn)定性、安全性提供保障，可進(jìn)一步提高新能源汽車的控制效果。由于我國(guó)在此方面的研究處于探索階段，所以存在一些問(wèn)題。因此，如何進(jìn)行新能源汽車電子控制技術(shù)的研究成為相關(guān)工作人員需要深入探討的話題。下列就此進(jìn)行研究，旨在為相關(guān)專家及學(xué)者、企業(yè)帶來(lái)啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)電子控制技術(shù)的有效應(yīng)用，并為新能源汽車的發(fā)展提供保障，進(jìn)一步發(fā)揮其節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)，為人們的生活提供保障。

2 新能源汽車的發(fā)展及優(yōu)點(diǎn)

2.1 新能源汽車的發(fā)展

新能源汽車以節(jié)能減排為核心目標(biāo)，所以受到了國(guó)家政府的關(guān)注。新能源汽車的研究起于1995年，由清華大學(xué)及中國(guó)遠(yuǎn)望集團(tuán)等單位發(fā)起，當(dāng)時(shí)所研究的新能源汽車為蓄電池新能源汽車，且在探索的過(guò)程中，人們積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，取得了一些成果。到了“十五”，國(guó)家將新能源汽車納入重大科技項(xiàng)目，使得更多人對(duì)新能源汽車的研究產(chǎn)生熱情。在此背景下，氫新能源汽車、混合動(dòng)力汽車產(chǎn)品、燃料電池汽車應(yīng)運(yùn)而生，且得到了生產(chǎn)、推廣、應(yīng)用、發(fā)展?！笆晃濉睍r(shí)，因國(guó)家相關(guān)政策的推行使得新能源汽車發(fā)展較快。在2008年5月份，“十城千輛”計(jì)劃提出后，新能源汽車得到了生產(chǎn)及運(yùn)行。

2.2 新能源汽車的優(yōu)點(diǎn)

新能源汽車是研發(fā)人員通過(guò)不斷研究所研制出來(lái)的與傳統(tǒng)汽車不同的新型汽車，其具有較多優(yōu)點(diǎn)，且與我國(guó)飛行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相符。由于當(dāng)下的新能源汽車主要分為三種，且不同新能源汽車有著不同優(yōu)點(diǎn)，所以，下列進(jìn)行了詳細(xì)闡述：

2.2.1 純電動(dòng)新能源汽車的性能優(yōu)點(diǎn)

純電動(dòng)新能源汽車簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在汽車行駛過(guò)程中所采用的動(dòng)力純粹為電能。其性能優(yōu)點(diǎn)為：使用時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)發(fā)展成熟，且對(duì)環(huán)境的污染較少、使用便利。

2.2.2 混合動(dòng)力新能源汽車的性能優(yōu)點(diǎn)

混合動(dòng)力新能源汽車節(jié)能來(lái)說(shuō)，就是將燃料與電能相混合。其可充分解決新能源汽車的行駛時(shí)間過(guò)短的問(wèn)題。因?yàn)槠溥\(yùn)用了發(fā)電機(jī)這一動(dòng)力系統(tǒng)，其可在一定程度上取得良好的節(jié)能減排效果。其性能優(yōu)勢(shì)為：滿足新能源汽車的行駛需要，降低環(huán)境污染。

2.2.3 氫燃料新能源的性能優(yōu)點(diǎn)

氫燃料雖然通過(guò)燃料提供動(dòng)力，但氫燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成污染、危害，所以其可滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步降低環(huán)境污染。

3 電子控制技術(shù)

在時(shí)代的發(fā)展下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為人們生活生產(chǎn)中必不可少的一大技術(shù)，其為新能源汽車的電子控制技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，為其創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。首先，通過(guò)在新能源汽車中運(yùn)用電子控制技術(shù)，可充分提高新能源汽車的智能化水平。且在控制技術(shù)的不斷升級(jí)下，使得新能源汽車實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛，提高了駕駛?cè)藛T的駕駛體驗(yàn)的舒適度、便利性。其次，通過(guò)將電子控制技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，可最大限度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，確保能源利用最大化，從而為新能源汽車的能源節(jié)約提供保障。此外，通過(guò)電力控制技術(shù)，還可在一定程度上運(yùn)用于新能源汽車中的傳感器，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控新能源汽車的運(yùn)行狀況，了解其存在怎樣的安全隱患，并及時(shí)予以駕駛員提醒，使駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患、采用針對(duì)性手段進(jìn)行處理。

4 新能源汽車電子控制技術(shù)

就目前情況而言，新能源汽車電子控制技術(shù)包括整車控制器分析、電池驅(qū)動(dòng)控制裝置、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制、能量管理系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、能源自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等，具體如下：

4.1 整車控制器分析

整車控制器為新能源汽車的重要組成部分，其為智能化程度最高的系統(tǒng)，且其多數(shù)功能體現(xiàn)于汽車控制活動(dòng)中，內(nèi)容包括但不限于：驅(qū)動(dòng)防滑控制、碰撞安全控制、回饋控制、低速蠕動(dòng)控制等。

整車控制系統(tǒng)啟動(dòng)之后，需先對(duì)汽車電池狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集電路中，通過(guò)電子控制單元對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。完成數(shù)據(jù)分析處理工作后，可將數(shù)據(jù)向功能模塊輸送。在能量管理環(huán)節(jié)中，可通過(guò)智能化技術(shù)手段的應(yīng)用對(duì)汽車剩余行駛里程、剩余可用能量進(jìn)行及時(shí)掌控，并以汽車具體行駛情況對(duì)動(dòng)力工作進(jìn)行科學(xué)分配。同時(shí)，整車控制器還可對(duì)汽車安全提供保障。具體表現(xiàn)為汽車出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)予以預(yù)警信息，從而將汽車的操作失誤最大限度地減少。

以CAN總線為基礎(chǔ)，可做到實(shí)時(shí)控制高壓絕緣安全，以免新能源汽車無(wú)法完成穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控各子系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)汽車狀態(tài)進(jìn)行診斷，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。此外，Vcu系統(tǒng)還支持GPHS遠(yuǎn)程監(jiān)控，可采用遠(yuǎn)程診斷、處理的方式處理故障問(wèn)題，從而進(jìn)一步提高汽車的運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

就目前情況而言，我國(guó)為進(jìn)一步提高新能源汽車的車?yán)m(xù)航里程、延長(zhǎng)電池壽命，需采用功能更加完善、更加成熟的vcu系統(tǒng)。基于此，部分企業(yè)在研發(fā)新能源汽車時(shí)建立了I-EMS技術(shù)體系，并通過(guò)開(kāi)發(fā)“動(dòng)力電池包”，安全設(shè)計(jì)散熱、絕緣、防水，安裝電磁信息采樣板等做到了及時(shí)掌握電池狀態(tài)信息，進(jìn)一步加強(qiáng)了能量管理，為電池模塊的運(yùn)行的安全性打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。于該過(guò)程中，汽車電池的安全性、動(dòng)力電池使用效率皆得到有效提升，且進(jìn)一步推動(dòng)了新能源汽車的發(fā)展。

4.2 電池驅(qū)動(dòng)控制裝置

汽車內(nèi)設(shè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可在一定程度上影響汽車運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。因?yàn)槠淇纱_保運(yùn)行中的汽車處于安全、穩(wěn)定的狀態(tài)，可做到轉(zhuǎn)電能為動(dòng)能，可在一定程度上提升動(dòng)能利用率。

啟動(dòng)傳感器后，便可及時(shí)了解、掌握汽車的行駛情況，并以形式阻力數(shù)據(jù)為參考及時(shí)調(diào)控?cái)?shù)字控制器、電力電子交流器，為汽車運(yùn)行創(chuàng)造更好的運(yùn)行條件。受驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響，汽車輸出恒功率的特點(diǎn)為密度較高，所以一旦產(chǎn)生行駛阻力。汽車可指尖轉(zhuǎn)變運(yùn)行狀態(tài)，即：低速－高轉(zhuǎn)矩。新型汽車的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)之一為轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)速范圍大，所以在增強(qiáng)異步電機(jī)設(shè)備、傳感器智能化程度后，控制系統(tǒng)還可擁有可視化特點(diǎn)，所以其驅(qū)動(dòng)控制功能可變得更加完善。

4.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制

除上述兩種控制系統(tǒng)之外，新能源汽車還使用了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其包括電動(dòng)機(jī)、減速器、電子控制單元、傳感器設(shè)備等，可對(duì)汽車運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)向、車速進(jìn)行有效調(diào)整。在該系統(tǒng)啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備、車速傳感器設(shè)備可在控制檢測(cè)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，并在系統(tǒng)內(nèi)部形成輔助動(dòng)力。若汽車轉(zhuǎn)向未發(fā)生變化，那么控制器也不能獲取來(lái)自于電子控制單元給出的命令，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)繼續(xù)維持運(yùn)行狀態(tài)。而這，可在一定程度上滿足節(jié)能需求，降低汽車能源消耗。同時(shí)，在選擇控制該系統(tǒng)的方法是，可選擇人工智能控制、模糊控制兩種方法，并借助汽車轉(zhuǎn)向的有效控制為汽車穩(wěn)定性提供保障。

4.4 能量管理系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)在汽車電子控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其與能量管理水平有著密切聯(lián)系，能量管理水平可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況造成直接影響，從而對(duì)新能源汽車的使用成本、續(xù)航能力造成制約。能量管理系統(tǒng)的組成部分包括但不限于充放電控制模塊、功率分配/限制模塊。在系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制單元會(huì)持續(xù)性地評(píng)估汽車電池運(yùn)行工況、剩余電量，并根據(jù)分析結(jié)果下達(dá)相關(guān)控制指令。在各模塊接收相關(guān)指令后，會(huì)以此為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而為新能源車輛為最優(yōu)電控系統(tǒng)運(yùn)行、車輛行駛狀態(tài)提供保障。同時(shí)，能量管理系統(tǒng)還承擔(dān)監(jiān)測(cè)、采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，顯示車輛剩余電量等責(zé)任。如果在對(duì)車輛相關(guān)數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，其會(huì)自主開(kāi)展故障診斷，并將診斷結(jié)果上傳至相關(guān)顯示平臺(tái)，從而予以駕駛員提醒。也就是說(shuō)，能量管理系統(tǒng)可對(duì)蓄電池組運(yùn)行工況、狀態(tài)進(jìn)行管控，可造成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障診斷等工作，并為車輛電池組的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，對(duì)電池續(xù)航時(shí)間短等缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)。

4.5 制動(dòng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)汽車行駛過(guò)程中會(huì)選擇摩擦方式，該方式可消耗行駛過(guò)程中的動(dòng)能，且達(dá)到控制車輛速度、緊急制動(dòng)的目的。在這種情況下，部分動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，且無(wú)法做到這些能源的回收利用。而新能源汽車制動(dòng)系統(tǒng)解決了這一問(wèn)題，通過(guò)創(chuàng)造性的引用牽引電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)切換的制動(dòng)方式，使得汽車拖動(dòng)過(guò)程中可持續(xù)產(chǎn)生車輪制動(dòng)力矩、電能，在達(dá)到執(zhí)行操作指令的目的的同時(shí)將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并對(duì)其進(jìn)行回收利用。在這種情況下，新能源汽車的能量消耗會(huì)進(jìn)一步減少，且其續(xù)航能力可得到優(yōu)化。在制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員需充分考慮到蓄電池組充放電的特性、車輛造型結(jié)構(gòu)及其力學(xué)特性，確保制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、能量回收裝置可以發(fā)揮作用，且在使用時(shí)不對(duì)其他功能造成影響。

4.6 能源自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，所配置的傳感器會(huì)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行持續(xù)性的采集，并對(duì)新能源汽車的運(yùn)行狀態(tài)、行駛狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。隨后，可通過(guò)ACC控制單元的特定算法深度運(yùn)算分析采集數(shù)據(jù)，并對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)控制指令，確保新能源汽車的行駛速度為合理范圍內(nèi)，并滿足行駛需求、汽車環(huán)境需求。比如，配置的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、雷達(dá)等會(huì)對(duì)新能源汽車車體、周遭環(huán)境進(jìn)行持續(xù)性感知。且在周邊區(qū)域的車流量相對(duì)較小時(shí)，會(huì)適當(dāng)對(duì)汽車行駛速度進(jìn)行調(diào)整。但是，在進(jìn)行能源自適應(yīng)巡航控制研制時(shí)，需確保系統(tǒng)可對(duì)新能源汽車縱向動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行現(xiàn)行分析處理工作，從而為ACC下位的控制精度提供保障，并做到對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)處理，為正確控制指令的下達(dá)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，相關(guān)工作人員可將縱向動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建于汽車電子控制系統(tǒng)中，且確保動(dòng)力學(xué)模型、ACC系統(tǒng)、能耗分析控制系統(tǒng)處于耦合關(guān)系。

5 新能源汽車電子控制技術(shù)存在的問(wèn)題

電子控制技術(shù)隨著新能源汽車的發(fā)展而發(fā)展，但其仍舊存在一些問(wèn)題，對(duì)新能源汽車的發(fā)展造成了制約。比如，新能源汽車的電子控制技術(shù)的適配性不佳，與其他型號(hào)的高端產(chǎn)品的適配程度不夠，使得低端產(chǎn)品適配存在過(guò)剩問(wèn)題，高端產(chǎn)品適配存在短缺問(wèn)題。而且，因我國(guó)新能源汽車電子控制技術(shù)多依賴于進(jìn)口，使得其發(fā)展受到了制約。又如，新能源汽車雖然以節(jié)能減排當(dāng)作根本目標(biāo)，且對(duì)環(huán)境較為友好，但在制作汽車時(shí)，各種大型工業(yè)設(shè)備的使用，會(huì)對(duì)環(huán)境造成額外污染。在這種情況下，相關(guān)工作人員仍需就該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深度研究。

6 新能源汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代的發(fā)展，新能源汽車已走進(jìn)人們的生活，而電子控制技術(shù)與新能源汽車的安全性、穩(wěn)定性密切相關(guān)，所以其研究會(huì)更加深入。由于21世紀(jì)為信息化時(shí)代，所以其發(fā)展趨勢(shì)之一可能為信息化產(chǎn)業(yè)、信息化技術(shù)與汽車駕駛和制造的有機(jī)結(jié)合。如：可利用人機(jī)互動(dòng)和智能駕駛等解決當(dāng)前汽車的駕駛問(wèn)題；可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)拓寬信息獲取渠道，為自動(dòng)駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，相關(guān)專家及學(xué)者仍舊需對(duì)新能源汽車電子控制技術(shù)進(jìn)行研究，以確保其效用可以真正發(fā)揮出來(lái)，并為能源汽車的發(fā)展提供保障。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新能源汽車以節(jié)能減排為核心目標(biāo)，通過(guò)高能源利用效率與環(huán)保這一特點(diǎn)為汽車發(fā)展提供全新方向。而電子控制技術(shù)可為新能源汽車的穩(wěn)定性、安全性提供保障，可增強(qiáng)汽車的控制效果。所以，上文就新能源汽車的電子控制技術(shù)進(jìn)行研究，提出了整車控制器分析、電池驅(qū)動(dòng)控制裝置、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制、能量管理系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、能源自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等應(yīng)用于新能源汽車中的技術(shù)。但受一些因素的影響，電子控制技術(shù)存在一些問(wèn)題，如：新能源汽車的電子控制技術(shù)的適配性不強(qiáng)；制作汽車時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境造成額外污染等，所以，相關(guān)企業(yè)不斷增加研發(fā)投入，為關(guān)專家及學(xué)者進(jìn)一步進(jìn)行電子控制技術(shù)的研究提供保障。此外，新能源汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一可能為信息化產(chǎn)業(yè)、信息化技術(shù)與汽車駕駛和制造的有機(jī)結(jié)合，可進(jìn)一步朝著該方向進(jìn)行研究。如此一來(lái)，便可發(fā)揮電子控制技術(shù)的作用，為新能源汽車的安全穩(wěn)定的運(yùn)行、可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志剛.新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].中國(guó)科技信息，2013（8）：2.

[2]黃琳.探究新能源汽車與電子控制技術(shù)的應(yīng)用[J].越野世界，2019，014（009）：P.4-4，14.

[3]呂立亞，徐曉美，李冰林，等.中國(guó)特色新能源汽車類課程思政研究——以《汽車電子控制技術(shù)》課程為例[J].2021.

[4]王淑燕. 新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J]. 時(shí)代汽車， 2017（7）：2.

[5]吳仲輝，張舟云，貢俊.基于偽降階觀測(cè)器的并聯(lián)雙感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真[C]// 國(guó)際節(jié)能與新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇.2011.

[6]劉倩.新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].中國(guó)新通信，2019，021（021）：228.

[7]Yun YANG，楊云，KAZUHIRO TADA. EV/PHEV車輛制冷，制熱，除濕和除霜同時(shí)成立的高效熱泵系統(tǒng)[C]//第十九屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)——分7“未來(lái)出行－氫燃料電池及智能車輛技術(shù)”國(guó)際研討會(huì).2017.

[8]董學(xué)娟，蔣薈.基于角色的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制在鐵路交通安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[C]// 第五屆中國(guó)智能交通年會(huì)暨第六屆國(guó)際節(jié)能與新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇優(yōu)秀論文集（上冊(cè)）——智能交通. 2009.

[9]黃世祥，黃宏成，楊松.新能源汽車遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].傳動(dòng)技術(shù)，2014（04）：33-38.

[10]王成，史天運(yùn)，蔣秋華.基于RFID技術(shù)的高速鐵路自動(dòng)檢票系統(tǒng)研發(fā)[C]/國(guó)際節(jié)能與新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇.2009.