新能源汽車電子控制的關鍵性技術研究

翁濤

摘要：本文主要對新能源汽車電子控制的關鍵性技術開展了研究。新能源汽車電子控制的關鍵性技術隨著科學技術的快速發展快速興起并迅速被應用在新能源汽車行業中。對于汽車行業，新能源汽車的的出現降低了尾氣對環境的影響，推動了汽車智能化水平的發展，汽車的能源結構隨著這種技術的應用得到了很大的改變。

關鍵詞：新能源汽車；電子控制；關鍵性技術

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力源的車輛，依靠先進的電力電子控制技術控制驅動系統工作，并且新能源汽車還能應用一些較為先進的機械結構，比如輪邊電機驅動，輪轂電機驅動，這些創新造就出了新能源汽車的形式多樣。新能源汽車的應用同時帶來了很多的優點，主要是減少了尾氣給環境帶來的污染，同時在動力性與行駛舒適性與普通汽車相比有著很大的優勢。根據波士頓咨詢集團預測，到2030年，電動汽車市場份額將達到50%。

面對氣候變化、石油短缺、以及環境污染，電動交通可推動清潔、安靜高效的汽車應用。只要汽車所用能源是來自可再生的清潔能源，電動交通工具就能實現真正意義的零排放。我國在新能源的研究和創新方面也加大了力度，在新能源技術的研究方面取得了較為突破性的進展。

2新能源汽車電子控制技術的重要意義

2.1新能源汽車

新能源汽車和常規能源汽車的最大的典型差別便是新能源汽車應用了新能源作為動力的來源，例如電能、氫能、甲醇等。新型的新能源汽車在發展過程中主要以純電動車型為主，混合動力、燃料電池等其他種類為輔。都是使用大功率電動機作為推進動力源，為了給電機供電，需要在車內安裝鋰電池組。得益于電子技術的飛速發展，新能源汽車電子控制系統應用呈幾何數量級增長。20年前常規汽車電子控制芯片數量不超過10個，而現在電動汽車的控制芯片數量超過100個，而智能駕駛車輛上的電子控制芯片超過300個。而通過這些電子控制技術的應用，我們的車輛越來越舒適、安全、經濟。

2.2新能源電子控制技術

在新能源汽車行業中應用新能源電子控制技術正是得益于近年來得到快速發展的計算機技術和被廣泛應用于智能制造領域的物聯網技術的支持，并且汽車的電子控制技術主要由計算機技術和傳感技術作為基礎。電子控制技術在新能源汽車中具有著十分巨大的作用，其主要功能是實現機械結構的電氣控制，其次電子控制技術應用在新能源汽車中另一個較為明顯的優勢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行過程中的可靠性和穩定性。自動駕駛等這些較為新興的功能都是應用了新能源電子控制技術。總而言之電子控制技術在新能源汽車中很多結構中都發揮著其巨大的作用。

2.3新能源汽車電子控制關鍵技術

新能源汽車已經經歷了較長時間的發展，目前新能源汽車的演變已經初具規模，電子控制技術主要應用于數據的采集和后期的處理。電子控制技術和傳統的機械控制技術存在著很大的差異，主要表現在應用了電子控制技術的新能源汽車在道路上可以結合道路的實際環境和實際行駛狀況來對新能源汽車狀態實時的判斷，通過對采集的實時數據進行分析，根據預先設定不同故障等級閾值，判斷車輛系統即將發生的故障，并及時向駕駛員報警，進一步保證乘車人的人身安全。

整車控制器、電機控制器和電池管理系統在新能源汽車中起著核心的作用，是電子控制技術在新能源車輛上應用主要體現。

整車控制器主要功能是采集車輛信息、駕駛員意圖、控制車輛運行，故障診斷等，主要應用了微處理器嵌入式開發功能，以及邏輯計算功能。現在國內已基本滿足電動汽車功能需求，但在上層軟件診斷，整車功能安全等方面還有待發展。未來將以標準化、可靠性作為主要發展目標。基于AUTOSAR架構開發已經成為趨勢。新能源整車控制器技術電子架構如圖三所示：

電機控制器，即逆變器，控制驅動電機電動運轉以及輔助制動發電運轉，主要是采用了電力電子控制技術，通過DSP芯片控制器產生PWM控制信號，控制IGBT模塊工作，產生交流電，從而驅動電機工作。未來越來越多的電機控制器將會與電機集成為一體，為了減少線路上的能量損耗，降低電磁干擾，提高功率密度。新能源電機控制器技術電子架構如圖四所示：

電池管理系統主要是監控鋰電池組的電芯狀態，包括溫度、電壓、電流等等，并估算電池荷電狀態（SOC）。優秀的管理系統能確保每個電芯得到充分利用，延長電池使用壽命，增加續駛里程，其核心技術是單片機以及各種傳感器數據采集處理，并通過算法估算電池電量及健康程度，并進行主動均衡充電。電池管理系統關鍵問題是提高檢測精度，降低失效風險，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電子架構如圖五所示：

3新能源汽車電子控制技術未來的發展期望

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

總而言之，新能源汽車由于其優點在應用之后不斷凸顯出來，人們也發現了其具有良好的發展空間，相關的技術人員不斷加大力度對其的研究和創新，未來新能源汽車一定會占據市場的很大一部分。整車控制器、電機控制器和電池管理系統是目前新能源汽車中三個核心系統，在這個核心系統發展離不開電子控制關鍵技術的應用。為了使其發揮出來更大的作用，就需要相關技術人員不斷改進和創新電子控制技術并將其實際應用在新能源汽車的運行當中。例如下一代電機控制器將會用碳化硅型IGBT，碳化硅功率開關具有更高的效率及更佳的性能。

未來汽車的重點在于電氣化，各種電子控制系統將會深入整合，信息量巨大，處理能力提高，從車輛安全輔助駕駛系統到車載網絡定位通訊系統，再到車輛本身執行機構的控制系統，形成巨大的車聯網。這些都離不開電子技術的發展。

參考文獻

[1]陳國慶.新能源汽車電子控制的關鍵性技術研究[J].電子世界，2017，（24）：192，194.

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

（作者單位：南京恒天領銳汽車有限公司）