電子控制技術(shù)在車(chē)輛工程中的實(shí)踐探究

葉凱凱 王旭陽(yáng)

【摘?要】經(jīng)濟(jì)的發(fā)展社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)給了我國(guó)綜合國(guó)力的提升，也帶動(dòng)了各行各業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這在推動(dòng)各行業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，也讓人們的生產(chǎn)生活發(fā)生了很大的改變，尤其是電子控制技術(shù)在汽車(chē)工程中的應(yīng)用，不僅能夠提升汽車(chē)的安全性和可操作性，還能為汽車(chē)領(lǐng)域的有效創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而這對(duì)于汽車(chē)使用性能和服務(wù)水平的提升具有非常重要的意義。因此，有必要針對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究。

【關(guān)鍵詞】電子控制技術(shù);車(chē)輛工程

引言

我國(guó)政府近些年大力推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展，并實(shí)施了很多的扶持政策，如今正處于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的黃金時(shí)期。相比燃油汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力裝置主要是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、調(diào)速控制器、動(dòng)力電池、車(chē)載充電等部分組成。電機(jī)控制技術(shù)半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商同樣面臨著巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。由于傳統(tǒng)電機(jī)控制技術(shù)存在能耗高、性能差、扭矩低等問(wèn)題，而采用新型電機(jī)控制技術(shù)可以大大減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，通過(guò)較強(qiáng)的扭矩提升整車(chē)性能，這對(duì)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展有著重要意義。

1汽車(chē)電控技術(shù)的重要內(nèi)容

汽車(chē)電控技術(shù)主要是由汽車(chē)內(nèi)部電子設(shè)備、傳感器、電子驅(qū)動(dòng)器以及計(jì)算機(jī)控制中樞等多個(gè)軟硬件組成的。具體的可以將其更加細(xì)分為以下幾個(gè)部分，分別是車(chē)輛電子安全控制技術(shù)、智能汽車(chē)技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)、整車(chē)的安全控制技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)控制技術(shù)以及汽車(chē)底盤(pán)電子控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。車(chē)身電子安全控制主要涵蓋了汽車(chē)運(yùn)行的各個(gè)方面，聚義的有汽車(chē)夜視系統(tǒng)、輪胎的壓力感應(yīng)系統(tǒng)、安全帶控制系統(tǒng)、車(chē)內(nèi)安全氣囊控制、車(chē)內(nèi)空調(diào)通知系統(tǒng)以及車(chē)內(nèi)各種儀表的顯示等，這些對(duì)汽車(chē)的使用性能和安全性能都有著至關(guān)重要的影響。電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)包含的則更加復(fù)雜和全面，其中包括了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、燃油電池電動(dòng)汽車(chē)兩大類。經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的應(yīng)用與傳統(tǒng)汽車(chē)有著更多的優(yōu)勢(shì)，例如，汽車(chē)抗過(guò)載能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)更富有科技化和人性化、續(xù)航能力非常強(qiáng)、且可以達(dá)到低耗環(huán)保，是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的主要方向。智能交通系統(tǒng)包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、汽車(chē)傳感技術(shù)、電子技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，這些技術(shù)在車(chē)輛內(nèi)部得到有效的融合，進(jìn)而形成了汽車(chē)智能交通系統(tǒng)。在車(chē)輛實(shí)用性的表現(xiàn)上，主要是車(chē)輛導(dǎo)航、自動(dòng)電子收費(fèi)、車(chē)速監(jiān)控以及將要實(shí)現(xiàn)的無(wú)人駕駛等功能，是人類未來(lái)車(chē)輛發(fā)展的重心，可以想象未來(lái)人們的汽車(chē)使用方式更加自由和多元化。

2電子控制技術(shù)在車(chē)輛工程中的實(shí)踐

2.1汽車(chē)電控系統(tǒng)趨于集成化發(fā)展

為了滿足人們多元化的汽車(chē)使用要求，車(chē)內(nèi)可用的電子設(shè)備越來(lái)越豐富，這就要求汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展，整體的技術(shù)發(fā)展向集成化方向轉(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，汽車(chē)內(nèi)部需要將車(chē)內(nèi)自動(dòng)變速系統(tǒng)控制與發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)有效地結(jié)合起來(lái)，幫助企業(yè)完成實(shí)現(xiàn)綜合的車(chē)輛電控體系。在后續(xù)的發(fā)展和研究中，研究人員還可以將汽車(chē)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)與之有機(jī)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而有效提升車(chē)輛駕駛的安全性。

2.2在車(chē)身方面的應(yīng)用

第一，儀表顯示控制。通常會(huì)在多功能顯示器或者是電子儀表當(dāng)中應(yīng)用電子控制技術(shù)，用于車(chē)輛信息的顯示和傳遞。其主要是利用傳感器進(jìn)行信號(hào)傳輸，并通過(guò)信號(hào)處理之后對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行顯示，能夠幫助駕駛員更為清晰的了解車(chē)輛信息。如車(chē)輛行駛里程、行駛速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等，利用多功能顯示器可以將一些具有應(yīng)用價(jià)值的信息直觀的展現(xiàn)出來(lái)，包括倒車(chē)影像、汽車(chē)導(dǎo)航以及行車(chē)記錄等。第二，安全系統(tǒng)控制。主要涉及門(mén)鎖、安全帶以及安全氣囊等內(nèi)容，當(dāng)車(chē)輛當(dāng)中存在安全隱患，或者發(fā)生嚴(yán)重沖撞時(shí)，電子控制單元可以就沖擊強(qiáng)度展開(kāi)計(jì)算，并向安全氣囊元件進(jìn)行傳感信號(hào)的發(fā)送，在收緊安全帶的同時(shí)，將安全氣囊迅速開(kāi)啟，從而防止車(chē)輛內(nèi)部人員受到?jīng)_擊作用的影響，被甩出車(chē)外或者是發(fā)生撞傷，使內(nèi)部人員的人身安全得到有效的保障。而對(duì)于門(mén)鎖系統(tǒng)而言，通過(guò)電子控制系統(tǒng)，在車(chē)門(mén)沒(méi)有關(guān)嚴(yán)的情況下，會(huì)有警示燈亮起，而如果有人想要強(qiáng)行進(jìn)入車(chē)內(nèi)容，對(duì)門(mén)鎖或者是車(chē)窗造成破壞，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，或者是切斷電路。第三，懸架系統(tǒng)控制，利用電子控制技術(shù)進(jìn)行懸架系統(tǒng)的控制，主要涉及兩種形式，一種是液壓式，一種是空氣式。利用電控懸架系統(tǒng)能夠?qū)p震器當(dāng)中的密封氣體作為基礎(chǔ)，通過(guò)相關(guān)計(jì)算對(duì)其彈性力進(jìn)行控制，從而為車(chē)輛的平穩(wěn)行駛提供支持。

2.3科學(xué)的應(yīng)用汽車(chē)診斷儀器設(shè)備

汽車(chē)電控技術(shù)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代汽車(chē)維修過(guò)程中普遍以先進(jìn)的汽車(chē)診斷設(shè)備，比較有代表性的有汽車(chē)示波器、解碼器、四輪定位儀等汽車(chē)故障檢測(cè)設(shè)備。而先進(jìn)的汽車(chē)診斷儀器設(shè)備需要依靠先進(jìn)的維修理念作為驅(qū)動(dòng)，所以汽車(chē)維修已經(jīng)從一門(mén)維修手藝變成了一門(mén)維修技術(shù)，這需要維修人員以及相關(guān)從業(yè)者改變傳統(tǒng)對(duì)維修人員的刻板觀念。所以，汽車(chē)維修企業(yè)應(yīng)該積極地引進(jìn)相關(guān)先進(jìn)設(shè)備，維持員工的使用要求，并以此來(lái)拓展相關(guān)的業(yè)務(wù)范圍，保證自身行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.4更高能效直接轉(zhuǎn)矩控制

電動(dòng)汽車(chē)的本質(zhì)決定了其燃料泵、空調(diào)、雨刷、升窗器、車(chē)門(mén)等部位要憑借高能效的PMSM、BLDC電機(jī)，傳統(tǒng)所采用的步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)不能滿足使用要求。在很多地區(qū)，電動(dòng)汽車(chē)之所以不溫不火，主要是受到電動(dòng)汽車(chē)電池充電時(shí)間、充電后使用駕駛里程影響，如果電池充電時(shí)間長(zhǎng)且滿電駕駛里程較短，勢(shì)必不會(huì)受到市場(chǎng)青睞。因此，設(shè)備制造商必須要在電動(dòng)汽車(chē)中采用高能效電機(jī)算法，最大程度上減少汽車(chē)運(yùn)行能耗，從而提升滿電下電動(dòng)汽車(chē)的駕駛里程。在電動(dòng)汽車(chē)控制算法上，直接轉(zhuǎn)矩控制由于能效更高，所以在某些應(yīng)用場(chǎng)景可能更受市場(chǎng)青睞。

2.5合理布置溫度傳感器

國(guó)內(nèi)城鐵車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行大多依據(jù)UIC553曲線，客室內(nèi)的平均溫度值是溫控系統(tǒng)的核心參數(shù)，即如何布置客室溫度傳感器以準(zhǔn)確獲取客室平均溫度尤為重要，也直接影響了空調(diào)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，將影響空調(diào)機(jī)組的能耗。因乘客觸手可達(dá)，為確保傳感器不被損壞、功能可靠，溫度傳感器無(wú)法布置到數(shù)值最為準(zhǔn)確的客室內(nèi)區(qū)域，只能安裝在客室內(nèi)裝與車(chē)體結(jié)構(gòu)之間，此外，從溫度傳感器的布線以及后期維護(hù)便利等因素的考慮，大部分車(chē)輛項(xiàng)目的客室溫度傳感器安裝在側(cè)頂活門(mén)內(nèi)的側(cè)墻上。某位置處空氣溫度較客室平均溫度偏高3℃左右，存在以下三個(gè)不足：一是該位置靠近車(chē)體結(jié)構(gòu)弧頂，雖鋪設(shè)了隔熱材，依然存在較大的熱輻射;二是該處溫度傳感器的支架安裝在側(cè)墻上，支架一般為鋁合金材料，導(dǎo)熱系數(shù)高，易形成熱橋，對(duì)溫度傳感器產(chǎn)生熱輻射;三是該處溫度傳感器感受的多是側(cè)墻下部流經(jīng)上來(lái)的空氣溫度，該部分空氣因流經(jīng)側(cè)墻被側(cè)墻加熱后，空氣溫度較客室內(nèi)溫度偏高幾度。這種溫度傳感器的布置方案，一般是通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行補(bǔ)償控制，即通過(guò)測(cè)量實(shí)際運(yùn)行后的幾個(gè)關(guān)鍵工況數(shù)值進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在控制軟件中進(jìn)行目標(biāo)溫度的上下漂移補(bǔ)償，但因?yàn)橹挥腥舾蓚€(gè)有限的工況點(diǎn)，無(wú)法覆蓋復(fù)雜多變的各類工況，很難做到精確控制，必然帶來(lái)能耗的增加。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在車(chē)輛工程當(dāng)中對(duì)電子控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，不僅能夠提高車(chē)輛的安全性和穩(wěn)定性，還能使其服務(wù)水平得到進(jìn)一步的強(qiáng)化，因此，相關(guān)領(lǐng)域必須要對(duì)此類技術(shù)保持高度的重視，要結(jié)合實(shí)際，對(duì)其進(jìn)行深入的研究與應(yīng)用，以此來(lái)進(jìn)行車(chē)輛工況的優(yōu)化，確保車(chē)輛的運(yùn)行質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭朋彥，牛金星，高玉國(guó).電子控制技術(shù)在車(chē)輛工程中的應(yīng)用[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，32（4）：1-6.

[2]孫靜霞.電子控制技術(shù)在車(chē)輛工程中的應(yīng)用[J].工業(yè)C，2016，23（6）：243-243.

（作者單位：河南工學(xué)院）