新能源汽車電子控制技術(shù)探討

李淵

摘要：近幾十年，雖然汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，但隨之帶來的是資源能源消耗加大，環(huán)境壓力日益加大，使得汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新變革迫在眉睫。因此，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和電子技術(shù)的應(yīng)用，新能源汽車電子控制技術(shù)得到了快速發(fā)展。本文從電控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、電控轉(zhuǎn)向技術(shù)、電池管理系統(tǒng)、能源回饋系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等環(huán)節(jié)來探討電子控制技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；電子控制技術(shù)；發(fā)展

一、新能源汽車

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車與社會發(fā)展息息相關(guān)，通過開發(fā)這種類型的汽車，能夠更好的完成交通建設(shè)和出行的便利。新能源汽車在實(shí)際的應(yīng)用中，具有環(huán)保性能好、使用壽命長、安全性高等特點(diǎn)，受到了駕駛者的廣泛歡迎。

二、新能源汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

（一）新能源汽車的研究與應(yīng)用，成為了當(dāng)前社會上的主要工作。從客觀的角度來分析，新能源汽車在試點(diǎn)投入后，便受到了管飯的歡迎，并且在很大程度上，節(jié)省了對資源能源的消耗。電子控制技術(shù)，要想在新能源汽車中發(fā)揮出更加顯著的作用，需要選擇性價(jià)比較高的發(fā)動(dòng)機(jī)。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇應(yīng)注意以下方面：

（1）高性能、低自重、小尺寸。現(xiàn)階段的任何一項(xiàng)設(shè)備，都在朝著“高精尖”的領(lǐng)域發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)作為新能源汽車的重要組成部分，應(yīng)在性能上達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，自重應(yīng)逐步減小，并且減小自身的尺寸，保證其他設(shè)備擁有足夠的空間。

（2）在較快的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的使用效率。

（3）電磁輻射盡量小。新能源汽車不僅僅是強(qiáng)調(diào)動(dòng)力的污染，還不能造成太多的電磁輻射，否則將再次造成環(huán)境污染。

（4）成本低。以目前的情況來看，上述的幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)還是能夠達(dá)到的。現(xiàn)今，關(guān)于電子控制技術(shù)的研究不斷深入，因此在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)選型原則的基礎(chǔ)上，還要考慮其他控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，爭取實(shí)現(xiàn)雙向控制，回收制動(dòng)再生能量。

（二）電控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)未來發(fā)展方向。

新能源汽車及電子控制技術(shù)，在未來的研究和應(yīng)用中，應(yīng)在以下幾個(gè)方面努力：

（1）新能源汽車的類型和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)相互匹配，完成多元化的發(fā)展。

（2）在客觀上增加穩(wěn)定性。

（3）完成技術(shù)體系的健全，促使混合動(dòng)力進(jìn)一步減少，增強(qiáng)新能源的動(dòng)力指標(biāo)。

三、新能源汽車電控轉(zhuǎn)向技術(shù)

（一）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)主要集中在以下方面

（1）針對電機(jī)轉(zhuǎn)矩、位置易估計(jì)的特點(diǎn)，進(jìn)行無傳感器控制策略的研究，降低EPS系統(tǒng)開發(fā)成本。

（2）為實(shí)現(xiàn)整車綜合控制性能的提高，與其他系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)或集成控制研究，減少系統(tǒng)間控制目標(biāo)的沖突，進(jìn)一步提高車輛的舒適性與安全性。國外零部件廠商從1990年代開始電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究，目前已掌握較為成熟的技術(shù)，并大范圍裝車使用，但中國在電機(jī)控制算法及控制策略上均存在較大的差距。

（二）研究發(fā)展趨勢

由于EPS系統(tǒng)能很好地解決轉(zhuǎn)向系統(tǒng)“輕”與“靈”的矛盾的特點(diǎn)，學(xué)者們?nèi)詫⒗^續(xù)深入研究，未來的發(fā)展趨勢為：

（1）隨著節(jié)能減排觀念的提升，基于電機(jī)效率優(yōu)化的助力電機(jī)控制策略將成為熱點(diǎn)。

（2）隨著電機(jī)與電子技術(shù)的發(fā)展，高性能永磁同步電機(jī)將被廣泛應(yīng)用，并取代直流電流而成為主流。

（3）底盤電控化、集成化的發(fā)展趨勢，使得電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)與其他系統(tǒng)的集成控制將成為未來控制策略發(fā)展的必然趨勢。

四、電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)是解決電池一致性的關(guān)鍵，連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，與汽車動(dòng)力電池組共同構(gòu)成電池系統(tǒng)為汽車提供動(dòng)力。雖然電池管理系統(tǒng)在動(dòng)力電池包中成本較高，但相對于傳統(tǒng)多電芯電源管理產(chǎn)品、內(nèi)燃機(jī)汽車電力系統(tǒng)、二次電池等，新能源汽車的電池管理系統(tǒng)在德賽電池、比亞迪、成飛集團(tuán)、中國寶安等廠商處于領(lǐng)先地位和良好的行業(yè)口碑。

在電池管理系統(tǒng)下的車用蓄電池作為唯一的動(dòng)力尤為重要，然而鋰離子電池的安全性和長壽命仍是鋰電池使用管理中急需解決的問題。因此，電池技術(shù)研發(fā)目前仍是新能源汽車電控技術(shù)的瓶頸。

五、能源回饋系統(tǒng)

能源回饋系統(tǒng)的研究是新能源汽車開發(fā)的能源再利用的必要環(huán)節(jié)。相對于傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中去，能源回饋系統(tǒng)可在汽車制動(dòng)過程中，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠車輪拖動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生電能和車輪制動(dòng)力矩，從而將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，達(dá)到提高汽車?yán)m(xù)航里程的目的。能量回饋系統(tǒng)在新能源汽車的發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用，未來的應(yīng)用領(lǐng)域也是非常可觀的。

六、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EPS

動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過了常規(guī)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段，并有繼續(xù)向電子化和智能化發(fā)展的趨勢。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上加入電機(jī)作為動(dòng)力源，以電動(dòng)助力代替液壓助力；具有節(jié)能環(huán)保、高性能化、可控性高、重量輕、工作可靠性好、制造成本低等特點(diǎn)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最先于 1988 年日本鈴木公司投入應(yīng)用，此后此技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，美國和德國相繼研制出各自的 EPS 系統(tǒng)。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，EPS 的各項(xiàng)技術(shù)都日趨成熟，在控制方式和助力方式方面得到優(yōu)化，其應(yīng)用范圍和影響力不斷擴(kuò)大。我國在動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與開發(fā)比較關(guān)注，但國內(nèi)部分大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、汽車系統(tǒng)公司在這方面的研究限于理論分析和仿真模擬。

七、結(jié)語

開發(fā)研究新能源汽車是緩解汽車污染的有效途徑，是世界技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。近幾年，世界各國在新能源汽車電控技術(shù)方面取得了不少成果，我國更需要在創(chuàng)新方面砥礪前行，爭取取得在新能源技術(shù)方面的突飛猛進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]新能源汽車電控系統(tǒng)二次開發(fā)平臺研究.鐘家明.2015.06

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