新能源汽車電子控制技術研究

姚固文

摘 要：汽車尾氣是環境污染的主要因素，且資源短缺問題日益嚴重，為解決這些問題，在節約資源的同時減少汽車尾氣對環境的污染，新能源汽車得到大力發展和推廣應用。新能源汽車的動力效率、可靠性、安全性、控制策略與其電子單元ecu性能有關，所以想要進一步提升新能源汽車控制水平，推動其發展，就需進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進行研究，以供參考。

關鍵詞：新能源汽車 電子控制技術 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

新能源汽車以節能減排為核心目標，通過高能源利用效率與環保這一特點為汽車發展提供全新方向。而電子控制技術可為新能源汽車的穩定性、安全性提供保障，可進一步提高新能源汽車的控制效果。由于我國在此方面的研究處于探索階段，所以存在一些問題。因此，如何進行新能源汽車電子控制技術的研究成為相關工作人員需要深入探討的話題。下列就此進行研究，旨在為相關專家及學者、企業帶來啟發，實現電子控制技術的有效應用，并為新能源汽車的發展提供保障，進一步發揮其節能降耗的優勢，為人們的生活提供保障。

2 新能源汽車的發展及優點

2.1 新能源汽車的發展

新能源汽車以節能減排為核心目標，所以受到了國家政府的關注。新能源汽車的研究起于1995年，由清華大學及中國遠望集團等單位發起，當時所研究的新能源汽車為蓄電池新能源汽車，且在探索的過程中，人們積累了一定的經驗，取得了一些成果。到了“十五”，國家將新能源汽車納入重大科技項目，使得更多人對新能源汽車的研究產生熱情。在此背景下，氫新能源汽車、混合動力汽車產品、燃料電池汽車應運而生，且得到了生產、推廣、應用、發展。“十一五”時，因國家相關政策的推行使得新能源汽車發展較快。在2008年5月份，“十城千輛”計劃提出后，新能源汽車得到了生產及運行。

2.2 新能源汽車的優點

新能源汽車是研發人員通過不斷研究所研制出來的與傳統汽車不同的新型汽車，其具有較多優點，且與我國飛行的可持續發展戰略相符。由于當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點，所以，下列進行了詳細闡述：

2.2.1 純電動新能源汽車的性能優點

純電動新能源汽車簡單來說就是在汽車行駛過程中所采用的動力純粹為電能。其性能優點為：使用時間較長、技術發展成熟，且對環境的污染較少、使用便利。

2.2.2 混合動力新能源汽車的性能優點

混合動力新能源汽車節能來說，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間過短的問題。因為其運用了發電機這一動力系統，其可在一定程度上取得良好的節能減排效果。其性能優勢為：滿足新能源汽車的行駛需要，降低環境污染。

2.2.3 氫燃料新能源的性能優點

氫燃料雖然通過燃料提供動力，但氫燃料燃燒過程中產生的物質不會對自然環境造成污染、危害，所以其可滿足可持續發展戰略，進一步降低環境污染。

3 電子控制技術

在時代的發展下，互聯網技術成為人們生活生產中必不可少的一大技術，其為新能源汽車的電子控制技術的發展提供了技術支持，為其創新奠定了堅實基礎。首先，通過在新能源汽車中運用電子控制技術，可充分提高新能源汽車的智能化水平。且在控制技術的不斷升級下，使得新能源汽車實現了無人駕駛，提高了駕駛人員的駕駛體驗的舒適度、便利性。其次，通過將電子控制技術應用于新能源汽車發動機中，可最大限度地提高發動機的運轉效率，確保能源利用最大化，從而為新能源汽車的能源節約提供保障。此外，通過電力控制技術，還可在一定程度上運用于新能源汽車中的傳感器，做到實時監控新能源汽車的運行狀況，了解其存在怎樣的安全隱患，并及時予以駕駛員提醒，使駕駛員及時發現安全隱患、采用針對性手段進行處理。

4 新能源汽車電子控制技術

就目前情況而言，新能源汽車電子控制技術包括整車控制器分析、電池驅動控制裝置、電動助力轉向控制、能量管理系統、制動系統、能源自適應巡航控制系統等，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，且其多數功能體現于汽車控制活動中，內容包括但不限于：驅動防滑控制、碰撞安全控制、回饋控制、低速蠕動控制等。

整車控制系統啟動之后，需先對汽車電池狀態數據進行采集，并將采集到的數據輸入數據采集電路中，通過電子控制單元對電池數據進行處理分析。完成數據分析處理工作后，可將數據向功能模塊輸送。在能量管理環節中，可通過智能化技術手段的應用對汽車剩余行駛里程、剩余可用能量進行及時掌控，并以汽車具體行駛情況對動力工作進行科學分配。同時，整車控制器還可對汽車安全提供保障。具體表現為汽車出現異常時，及時予以預警信息，從而將汽車的操作失誤最大限度地減少。

以CAN總線為基礎，可做到實時控制高壓絕緣安全，以免新能源汽車無法完成穩定運行。同時，可實時監控各子系統的運行情況，并根據各項數據對汽車狀態進行診斷，做到及時發現異常及時進行調整。此外，Vcu系統還支持GPHS遠程監控，可采用遠程診斷、處理的方式處理故障問題，從而進一步提高汽車的運行的安全性、穩定性。

就目前情況而言，我國為進一步提高新能源汽車的車續航里程、延長電池壽命，需采用功能更加完善、更加成熟的vcu系統。基于此，部分企業在研發新能源汽車時建立了I-EMS技術體系，并通過開發“動力電池包”，安全設計散熱、絕緣、防水，安裝電磁信息采樣板等做到了及時掌握電池狀態信息，進一步加強了能量管理，為電池模塊的運行的安全性打下了堅實基礎。于該過程中，汽車電池的安全性、動力電池使用效率皆得到有效提升，且進一步推動了新能源汽車的發展。

4.2 電池驅動控制裝置

汽車內設電機驅動裝置可在一定程度上影響汽車運行的安全性、穩定性。因為其可確保運行中的汽車處于安全、穩定的狀態，可做到轉電能為動能，可在一定程度上提升動能利用率。

啟動傳感器后，便可及時了解、掌握汽車的行駛情況，并以形式阻力數據為參考及時調控數字控制器、電力電子交流器，為汽車運行創造更好的運行條件。受驅動系統的影響，汽車輸出恒功率的特點為密度較高，所以一旦產生行駛阻力。汽車可指尖轉變運行狀態，即：低速－高轉矩。新型汽車的優勢特點之一為轉速響應速度快、轉速范圍大，所以在增強異步電機設備、傳感器智能化程度后，控制系統還可擁有可視化特點，所以其驅動控制功能可變得更加完善。

4.3 電動助力轉向控制

除上述兩種控制系統之外，新能源汽車還使用了電動助力轉向控制系統，其包括電動機、減速器、電子控制單元、傳感器設備等，可對汽車運行時的轉向、車速進行有效調整。在該系統啟動后，轉矩傳感器設備、車速傳感器設備可在控制檢測過程中發揮重要作用，并在系統內部形成輔助動力。若汽車轉向未發生變化，那么控制器也不能獲取來自于電子控制單元給出的命令，電動機也不會繼續維持運行狀態。而這，可在一定程度上滿足節能需求，降低汽車能源消耗。同時，在選擇控制該系統的方法是，可選擇人工智能控制、模糊控制兩種方法，并借助汽車轉向的有效控制為汽車穩定性提供保障。

4.4 能量管理系統

能量管理系統在汽車電子控制系統中發揮著至關重要的作用，其與能量管理水平有著密切聯系，能量管理水平可對系統運行情況造成直接影響，從而對新能源汽車的使用成本、續航能力造成制約。能量管理系統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。在系統處于運行狀態時，控制單元會持續性地評估汽車電池運行工況、剩余電量，并根據分析結果下達相關控制指令。在各模塊接收相關指令后，會以此為依據進行調整，從而為新能源車輛為最優電控系統運行、車輛行駛狀態提供保障。同時，能量管理系統還承擔監測、采集車輛運行數據，顯示車輛剩余電量等責任。如果在對車輛相關數據及信息進行監測時發現異常情況，其會自主開展故障診斷，并將診斷結果上傳至相關顯示平臺，從而予以駕駛員提醒。也就是說，能量管理系統可對蓄電池組運行工況、狀態進行管控，可造成系統監測、數據采集、故障診斷等工作，并為車輛電池組的穩定運行提供保障，對電池續航時間短等缺陷進行彌補。

4.5 制動系統

傳統汽車行駛過程中會選擇摩擦方式，該方式可消耗行駛過程中的動能，且達到控制車輛速度、緊急制動的目的。在這種情況下，部分動能會轉化為熱能，且無法做到這些能源的回收利用。而新能源汽車制動系統解決了這一問題，通過創造性的引用牽引電機、發動機切換的制動方式，使得汽車拖動過程中可持續產生車輪制動力矩、電能，在達到執行操作指令的目的的同時將一部分動能轉化為電能，并對其進行回收利用。在這種情況下，新能源汽車的能量消耗會進一步減少，且其續航能力可得到優化。在制動系統的設計過程中，相關人員需充分考慮到蓄電池組充放電的特性、車輛造型結構及其力學特性，確保制動系統結構、能量回收裝置可以發揮作用，且在使用時不對其他功能造成影響。

4.6 能源自適應巡航控制系統

該系統運行時，所配置的傳感器會對相關信息進行持續性的采集，并對新能源汽車的運行狀態、行駛狀態進行精準評估。隨后，可通過ACC控制單元的特定算法深度運算分析采集數據，并對各執行機構下達控制指令，確保新能源汽車的行駛速度為合理范圍內，并滿足行駛需求、汽車環境需求。比如，配置的發動機轉速傳感器、雷達等會對新能源汽車車體、周遭環境進行持續性感知。且在周邊區域的車流量相對較小時，會適當對汽車行駛速度進行調整。但是，在進行能源自適應巡航控制研制時，需確保系統可對新能源汽車縱向動力學特征進行現行分析處理工作，從而為ACC下位的控制精度提供保障，并做到對相關數據信息的實時處理，為正確控制指令的下達打下堅實基礎。因此，相關工作人員可將縱向動力學模型構建于汽車電子控制系統中，且確保動力學模型、ACC系統、能耗分析控制系統處于耦合關系。

5 新能源汽車電子控制技術存在的問題

電子控制技術隨著新能源汽車的發展而發展，但其仍舊存在一些問題，對新能源汽車的發展造成了制約。比如，新能源汽車的電子控制技術的適配性不佳，與其他型號的高端產品的適配程度不夠，使得低端產品適配存在過剩問題，高端產品適配存在短缺問題。而且，因我國新能源汽車電子控制技術多依賴于進口，使得其發展受到了制約。又如，新能源汽車雖然以節能減排當作根本目標，且對環境較為友好，但在制作汽車時，各種大型工業設備的使用，會對環境造成額外污染。在這種情況下，相關工作人員仍需就該技術的應用進行深度研究。

6 新能源汽車電子控制技術的發展趨勢

隨著時代的發展，新能源汽車已走進人們的生活，而電子控制技術與新能源汽車的安全性、穩定性密切相關，所以其研究會更加深入。由于21世紀為信息化時代，所以其發展趨勢之一可能為信息化產業、信息化技術與汽車駕駛和制造的有機結合。如：可利用人機互動和智能駕駛等解決當前汽車的駕駛問題；可利用大數據技術拓寬信息獲取渠道，為自動駕駛技術的實現與發展打下堅實基礎。因此，相關專家及學者仍舊需對新能源汽車電子控制技術進行研究，以確保其效用可以真正發揮出來，并為能源汽車的發展提供保障。

7 結語

綜上所述，新能源汽車以節能減排為核心目標，通過高能源利用效率與環保這一特點為汽車發展提供全新方向。而電子控制技術可為新能源汽車的穩定性、安全性提供保障，可增強汽車的控制效果。所以，上文就新能源汽車的電子控制技術進行研究，提出了整車控制器分析、電池驅動控制裝置、電動助力轉向控制、能量管理系統、制動系統、能源自適應巡航控制系統等應用于新能源汽車中的技術。但受一些因素的影響，電子控制技術存在一些問題，如：新能源汽車的電子控制技術的適配性不強；制作汽車時會對環境造成額外污染等，所以，相關企業不斷增加研發投入，為關專家及學者進一步進行電子控制技術的研究提供保障。此外，新能源汽車電子控制技術的發展趨勢之一可能為信息化產業、信息化技術與汽車駕駛和制造的有機結合，可進一步朝著該方向進行研究。如此一來，便可發揮電子控制技術的作用，為新能源汽車的安全穩定的運行、可持續發展打下堅實基礎。

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