電控系統穩定性對新能源汽車整車性能的影響機制

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）08-0035-03

【Abstract】Newenergyvehicle isanew green means oftransportation，and thestabilityand safetyof its electronic controlsystemaredirectlyrelatedtopeople'stravelsafety.Thispaperfocusesonhowthekeystabilityparametersof the electroniccontrolsystem，suchasvoltage fluctuationrange，temperaturecontrolaccuracy，commandresponsetimeeror， andtransitionsmoohness，fectthe internaloperation stateof thesystem.Thestableoperationof theelectroniccontrol systemcanensureeficientmanagementand minimum lossofautomobileenergy，theridecomfortanddriving comfort duringaccelerationanddeceleration.Therefore，improving theoverallstabilityof theelectroniccontrol system is thekey path to optimize the comprehensive performance of new energy vehicles.

【Key words】new energy vehicles；stabilityof electronic control system；cruising range；dynamic performance; handling stability

0 引言

新能源汽車的核心動力源是電動機，驅動車輛所需的能量存儲在大容量動力電池組中，這一根本性轉變，使得電控系統成為整車的決策中心。其性能表現，尤其是其運行的穩定性決定了新能源汽車能否將電池儲存的電能高效、安全、符合預期地轉化為車輛的行駛能力。然而，電控系統是一個由多控制器、傳感器、執行器及復雜軟件算法構成的龐大網絡，其運行中會受到溫度變化、電磁干擾等因素影響，最終影響整車性能。因此，深入研究和理解電子控制系統自身的穩定性與其所決定的車輛核心性能之間的具體聯系具有非常重要的意義。這一研究關系到新能源汽車產品競爭力的提升、用戶實際需要的解決，是推動產業技術升級的關鍵。本文旨在系統解析電控系統作為基礎支撐是如何保障電池管理、電機驅動等核心子系統協同工作與效能發揮，從而為實現新能源汽車綜合性能的持續優化提供參考。

1新能源汽車電控系統的組成

新能源汽車電控系統主要包括電池管理系統、電機控制系統、整車控制系統等，共同確保車輛的能量使用、動力輸出和整體運行有序進行。電池管理系統直接管理著汽車的能量來源一電池組，該系統連接著電池內部的眾多傳感器，不斷報告電池的溫度、電壓、電流等情況，其內部控制單元負責對這些信息進行計算，把電池的當前狀態和一些重要的指令信息傳遞給車上其他的控制系統。驅動車輛前進的動力直接由電機控制系統管理，該系統連接著驅動車輪的電動機及逆變器。駕駛員踩下加速踏板要求加速時，系統內部的專用控制單元發出相應的控制信號，從而精確調節電動機的轉速和轉矩。整車控制系統連接著非常廣泛的部分，包括電池管理系統、電機控制系統、制動、轉向、充電接口、空調等重要部件和傳感器。系統內部的核心控制單元根據預先設定好的運行規則，綜合處理所有信息，向電池管理系統、電機控制系統以及其他相關部分發出協調一致的指令，確保整輛車能夠按照駕駛員的意圖安全、高效、平穩地行駛。

2電控系統在新能源汽車中的重要性

2.1電控系統穩定性對續航里程的影響

新能源汽車的續航里程是用戶非常關注的指標，電控系統管理著汽車行駛過程中能量的存儲、分配和使用，如果系統自身運行不穩定，就會導致車輛在行駛過程中額外消耗能量，縮短實際續航里程。系統穩定時，能根據駕駛需求和車輛狀態，精準、高效地調度能量，具體表現為：穩定工作的電池管理系統能讓電池在最佳狀態下進行充放電，從而有效避免過充過放帶來的能量損失；穩定的電機控制系統能根據指令精確控制電機輸出，減少電能轉化為機械能過程中的損耗；整車控制系統則能夠高效統籌車輛行駛的全過程，優化能量輸出。

結合表1可知，汽車電壓波動范圍過大意味著供給電機的能量不穩定，此時電控系統就需要限制功率或者增加能量轉換損耗來維持運行，這一過程會消耗更多電量。溫度控制精度不足，溫度過高過低都會導致充電、放電時產生更多無用的熱量，浪費本可用于驅動車輛的電能。指令響應時間誤差會導致動力輸出與駕駛需求不匹配，從而造成額外的動能損失[2]。

表1影響續航的關鍵電控穩定性參數

2.2電控系統穩定性對動力性能的影響

2.2.1 電控系統對動力輸出的控制

新能源汽車加速是否快、行駛是否平穩很大程度上取決于驅動電機能否準確、迅速地輸出駕駛者想要的動力。這要求系統的控制單元計算準確、指令可靠，各個部分之間傳遞信號及時且正確。系統工作不穩定會導致駕駛員踩下油門后動力反應慢、車輛勻速行駛時前后卡頓、在爬坡或急加速需要大動力時動力輸出被限制，這些由電控不穩定引起的動力控制問題會讓駕駛員感覺難以掌控車輛。

動力輸出控制算法模型（PID基礎模型）為：

K_d×d（Error）/dt

上述公式為一個在電機轉矩控制中常用的基礎算法模型（PID控制器），模型通過三個部分共同作用來調節控制信號。

1）比例項（ K_p×Error） ：根據當前偏差大小進行調節，偏差越大，調節作用越強。2）積分項 ：累積歷史偏差，用于消除持續的微小偏差。3）微分項 （K_d×d（Error）/dt） ：主要是預測偏差變化的趨勢，提前進行抑制。

計算單元運行不穩定會導致 K_p 、 K_i 、 K_d 參數值在運行中異常波動，信號傳輸不穩定則會使輸入給算法的目標轉矩信號出現延遲、跳變或失真，導致計算出的偏差（Error）不真實，最終影響算法對轉矩的精準控制能力。

2.2.2 電控系統在加速與減速過程中的表現

新能源汽車的加速和減速過程能否順暢、高效、符合駕駛者預期，核心在于電控系統對驅動電機動力輸出的精準控制。在加速時，電控系統需要快速、準確地解讀駕駛員的加速意圖并立即計算出驅動電機需要輸出的目標動力值。系統隨后生成精確的控制信號，指揮驅動電機迅速達到所需的轉速和轉矩，推動車輛平穩加速。減速過程中，電控系統將驅動電機模式轉變為發電機狀態，確保車輛減速的力度符合駕駛員預期，同時盡可能多地將車輛減速的動能轉化為電能儲存回電池。

表2展示了電控系統在新能源汽車加速與減速過程中發揮作用的幾個關鍵參數，其中，響應時間是從駕駛員踩下加速踏板、松開踏板到電控系統開始有效調整電機動力輸出所需的時間。加速過程要求響應更快（ 100～300ms） ，減速過程響應稍慢（ 150～400ms ）可接受?？刂凭群饬康氖请娍叵到y實際輸出的動力大小與設定的目標動力值之間的吻合程度，達到高精度是確保動力輸出平穩順暢的基本條件。如果精度不夠，就會出現實際加速乏力、減速時制動力度大小不一的問題。過渡平順性描述的是當車輛動力輸出狀態發生變化時車輛運動狀態改變的柔和程度，高平順性即在加速狀態切換時平順性超過 98% ，在減速狀態切換時超過 95% ，能夠讓車內乘員幾乎察覺不到突然的沖擊、晃動。電控系統必須同時對控制精度、過渡平順性以及動力響應的敏捷性這三個關鍵方面進行協同優化，才能顯著提升駕駛舒適度，同時也能更有效地利用能量，提升車輛的能效表現。

表2電控系統關鍵性能參數

2.3電控系統穩定性對操控與舒適性的影響

電控系統對新能源汽車轉向與懸掛系統的精準把控，是提升車輛綜合駕乘體驗的核心環節，其性能表現直接關系到駕駛操作的準確性、乘坐過程的舒適感以及行車過程的安全性，成為衡量新能源汽車智能化水平的重要標志。在轉向控制方面，當前主流新能源汽車普遍搭載的電動助力轉向系統正是電控技術深度賦能的典型體現。當駕駛員轉動轉向盤時，轉向軸上的扭矩傳感器會瞬間捕捉到轉向力度與角度信號，同時車身姿態傳感器、輪速傳感器等會同步將車輛實時行駛狀態（如車速、側向加速度、路面附著力等）傳輸至電控系統的核心控制單元。控制單元通過預設的算法模型（如基于車速的助力特性曲線），在毫秒級時間內完成數據融合與計算，精準判定所需的助力大小與方向一一例如低速行駛（如泊車、轉彎）時，系統會提供更大助力，讓轉向操作輕盈省力；高速行駛時則自動減小助力，增強轉向手感的沉穩度，確保車輛直線行駛的穩定性。若電控系統處于穩定可靠的運行狀態，這一系列信號傳遞、計算與指令輸出的過程將無縫銜接：傳感器數據傳輸無延遲、無失真，控制單元運算邏輯穩定，執行器（如助力電機）響應精準，最終呈現給駕駛員的便是始終適中的轉向力度一無論是連續彎道的小幅修正，還是突發狀況下的緊急變向，轉向盤的反饋都均勻流暢，駕駛員無需頻繁調整發力力度，即可輕松實現預期轉向效果。反之，一旦電控系統出現不穩定，如傳感器信號受電磁干擾產生跳變、控制單元運算時出現參數漂移，或執行器響應存在延遲，轉向手感便會出現劇烈波動：可能在正常行駛中突然變得沉重，如同“卡滯”般難以轉動，增加緊急避讓的操作難度；也可能瞬間變得過于輕飄，轉向“虛位\"增大，駕駛員難以判斷轉向幅度，不得不時刻緊繃神經進行修正。這種不可預測的轉向反饋，在復雜路況（如高速公路、濕滑路面）下極易引發車輛軌跡偏離，大幅提升碰撞風險。

對于懸掛系統，部分新能源汽車采用了電控主動或半主動懸掛，通過傳感器持續監測車身傾斜角度、車輪運動狀態等，電控單元能夠根據這些信息實時計算，從而主動調節懸掛部件的軟硬程度。穩定狀態下，系統能有效抵消路面顛簸引起的車身起伏，讓車輛在各種路況下都保持平穩行駛姿態5。然而，如果電控系統不穩定，懸掛系統會相應做出錯誤的調整，比如在原本平坦、光滑的路面上，系統錯誤地判斷需要增強懸掛阻尼，導致車身出現比正常情況下更頻繁、更劇烈的晃動，駕駛者操控車輛難度會增大，乘客也會感受到明顯的不適感。

3結論與展望

綜上所述，新能源汽車電控系統作為整車的核心決策中心，其由電池管理系統、電機控制系統及整車控制系統構成的協同網絡，直接決定了車輛的能量利用效率、動力輸出精度及駕駛舒適性。本文通過分析可知，電控系統的穩定性是保障續航里程、動力性能與操控安全性的關鍵：穩定的系統能實現能量的精準調度、動力的高效響應及車身狀態的平穩控制，而其波動則會導致能耗增加、動力遲滯及駕駛體驗下降。

展望未來，隨著新能源汽車向高集成化、智能化方向發展，電控系統的技術優化仍有廣闊空間。一方面，需進一步加強多系統協同控制算法的魯棒性研究，結合人工智能與大數據技術，提升系統對復雜工況（如極端溫度、強電磁干擾）的自適應能力；另一方面，應推動硬件與軟件的深度融合，通過高可靠性傳感器、高效能芯片及輕量化控制策略的創新，降低系統能耗與延遲，實現\"穩定性-效率-成本\"的平衡。此外，針對用戶對長續航、快響應、高安全的需求，未來可探索電控系統與電池技術、電機技術的跨領域協同創新，為新能源汽車綜合性能的迭代升級提供更堅實的技術支撐，助力產業向更高效、更安全、更智能的方向邁進。

參考文獻

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（編輯楊凱麟）