汽車控制的研究現狀與展望

周璇　倪飛

摘 要：汽車是典型機械電子集成類產品，控制系統好比汽車的神經是實現汽車正常駕駛使用的重要支撐。汽車要實現更好的駕駛性能，必須對汽車控制系統進行不斷升級優化。本文從汽車控制系統的組成和作用入手，對目前國內汽車控制系統的研究情況進行分析，結合新時代汽車發展方向，探討了未來汽車控制系統的成長方向和發展空間。

關鍵詞：汽車控制 研究現狀 展望

Research Status and Prospects of Automobile Control

Zhou Xuan Ni Fei

Abstract：The automobile is a typical mechatronics product， and the control system is like the nerves of the automobile， which is an important support for the normal driving and use of the automobile. To achieve better driving performance， automobile control systems must be continuously upgraded and optimized. This article starts with the composition and function of automobile control system， analyzes the current domestic automobile control system research situation， and discusses the growth direction and development space of automobile control system in the future， combined with the development direction of automobile in the new era.

Key words：automobile control， research status， prospect

在國家社會經濟快速發展背景下，國內汽車產業迎來一波黃金發展時期，國內汽車制造業的整體水平已經獲得了很大進步，國內企業生產的汽車產量和銷量都已經在國內占據了較大的市場份額，改變了合資車、外資車獨大的情況。汽車不再是國民消費奢侈品，而是成為生活必需品，作為提高生活質量的標志走進了千家萬戶。在汽車市場規模不斷擴大情況下，國家以綠色發展為目標，對汽車節能減排提出了新的要求，而汽車控制技術也積極適應行業發展新要求，通過電子信息技術和汽車控制技術深度融合，改善汽車行駛中產生的污染，提升駕乘人員安全、舒適的乘車體驗。本文對目前國內汽車控制系統的研究情況進行分析，結合新時代汽車發展方向，探討了未來汽車控制系統的成長方向和發展空間。

1 汽車控制系統概述

汽車控制系統是利用電子元件來實現控制功能，通過事先按照需要的功能，把指令設計、存儲在電子控制單元（ECU）程序存儲器里。之后利用電子控制單元的輸入信號，對控制器組成的控制系統進行控制。控制原理是程序存儲器會接收遍布汽車全身的多個傳感器發送的信號，并把這些信號對比存儲器中制造好的標準參數，按照對比結果來指揮控制器采取對應的操作動作。從上面的功能可以看到，汽車控制系統是由電子控制單元、傳感器和執行器組成。如圖1所示。其中ECU就好比是汽車電子控制系統的智慧大腦。

核心是單片機的微處理，能利用預先開發的軟件，實現對輸入、輸出模塊的控制。傳感器好比人類的眼和耳的功能，是采集汽車的運行狀態、工況等物理參數后，轉化為電信號輸送給ECU。汽車使用了脈沖式、電位計類、熱敏電阻等多種傳感器。執行器就好比人類的手和腳的功能，是ECU實行對汽車運行控制的具體表現，執行器會按照ECU的指令進行反應，從而保證汽車是在處于安全可靠的運行狀態。

2 國內汽車控制系統研究現狀分析

汽車控制系統從汽車結構功能上分為對發動機、傳動系統、主動安全控制等三個控制系統組成。目前國內對這三個組成部分的研究情況如下。

發動機控制系統。該系統作為汽車動力的提供者，直接影響駕乘者對汽車的操控感受。在當今環保理念下，對發動機控制系統的燃油利用率、節能降耗等方面的研究比較熱門。該系統是由多個內部復雜的結構和系統組成，可以說一臺車的質量高低，就來自于該系統的優劣水平。發動機控制系統經過數十年的研究，其內部結構的類型基本變化不大。對該系統的電子節氣門研究是促進系統提高功效的主要方向，如圖2所示。通過電子節氣門的敞開大小來實現對汽車發動機運行的精準控制，促進發動機處于良好的使用狀態。

傳動控制系統。該系統利用電子控制之后，能更好地實現對汽車動力和經濟方面的性能平衡。汽車的傳動系統是由變速箱、離合器、傳動軸、差速器等組成。目前對傳動控制系統的研究，主要集中在如何實現汽車更為平穩順暢的起步控制。汽車在啟動過程中，是讓汽車從靜止進入到運動狀態的過程，所以是用起步速度和汽車起步的穩定性判斷控制系統的優劣。當今是從AT、CVT、DCT等方式進行汽車動力系統起步優化研究。如圖3所示。研究發現，在汽車傳動系統中采用的電子控制系統越先進、越精準，就越能保障汽車在短時間內平穩起步運行，而且具有良好的動力性能。

車輛主動安全控制系統。汽車的安全性能是消費者最為關心的指標。當前是從主動安全和被動安全兩個方向對汽車安全控制系統進行研究。被動控制系統是保護乘坐者在發生事故后不受到傷害。主動控制系統是指采用各種安全措施來實現對汽車的安全操控駕駛，這也是車輛安全控制系統研究的主要方向。當今研究重點是，汽車在加速、直線或者轉彎打方向的過程都能沿著操作者既定的路線行進，而且駕駛員的操作感受比較舒適，操作視野不被遮擋。