淺談新能源汽車電子控制的關鍵性技術

王麗娜

摘要：在資源不斷枯竭的今天，人們可利用的資源逐漸減少，但對資源的需求量卻在逐漸增加。不斷增長的汽車消費量催生的是不斷增長的能源需求，化石燃料的不可再生性和環境污染性給人們的生活帶來很多負面影響。為了擺脫對化石燃料的過度依賴，許多新的能源形式應運而生，新能源汽車也正是在這一背景下脫穎而出的。本文以新能源汽車為主要研究對象，針對其電子控制關鍵性技術進行簡要探討，淺析在新能源汽車設計和應用過程中，電子控制技術廣泛應用和不斷優化的方面。

關鍵詞：新能源汽車；電子控制；關鍵性技術；開發背景；實際應用

一、新能源汽車概述

新能源汽車如雨后春算般出現，顧名思義，新能源汽車新在汽車能源上。其研發的最初目的也是為了應對日益龐大的汽車保有量和不斷減少的化石燃料。

1.1新能源汽車研發現狀

目前，主流的新能源汽車主要包括四類，混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車和其他類型新能源汽車。由于國情不同，對于新能源的標準和新能源汽車的標準也不同。我國主要通過改進車型，減少常規燃料使用量和研發非常規燃料車型以達到新能源汽車普及的目標。

常規車用燃料包括汽油、柴油、天然氣、液化石油氣、乙醇、甲醇等傳統燃料或制備成本較低的清潔燃料。非常規車用燃料是除常規車用燃料外的清潔能源，其制備成本高，但清潔效果更好。

1.2新能源汽車研發意義

新能源汽車的研發是大勢所趨，化石燃料的減少逼迫人們必須找到替代能源并經歷漫長的過渡期替代化石燃料。更重要的是，傳統化石燃料的燃燒會對城市空氣造成嚴重的污染，尤其在汽車保有量爆炸式增長的今天，汽車尾氣已經成為城市工業生產外又一引起城市熱島效應不可忽視的因素。

同時，新能源汽車的研發可以促進相關產業的發展，帶動更多創新產業的崛起，新增更多GDP增長點。對于傳統制造業是一次新的機遇，對于汽車工業是一次劃時代的革命，在日益強調生態文明和建設美麗中國的今天，新能源汽車的研發和普及勢在必行。

1.3新能源汽車研發趨勢

目前，針對新能源汽車研發和應用取得的成果和仍存在的缺點，新能源汽車未來的發展趨勢主要針對以下三個方面：

（1）不斷提升燃料利用率和清潔度

新能源汽車不僅應當做到尾氣清潔，更應當做到車內環境清潔。尤其針對很多傳統動力形式汽車的車內異味問題，新能源汽車必須發揮優勢。每個人都希望有一個良好的駕車和乘車環境，若新能源汽車可以很好的解決這一問題，其推廣與普及便更有說服力。

（2）縮小與傳統動力形式汽車的性能差距

與傳統動力形式汽車相比，新能源汽車在使用壽命、工作效率和配套功能上還存在著一些差距。正是基于此，為了能夠滿足大眾對于汽車的普遍需求，新能源汽車發展的過程中，在汽車功能上不斷優化，使其動力性能和燃料效率不斷提升。尤其在里程數、動力系統性能和車內配屬功能等方面，不斷接近甚至超越傳統汽車。

（3）優化電子控制技術：這是新能源汽車未來發展最重要的趨勢，尤其在機電一體化的今天，人們對汽車的要求已經不僅僅局限于良好的動力性能和舒適的車內環境，智能化汽車的要求愈加強烈。而要做到汽車智能化，就要做到電子控制技術的不斷優化，這一切都基于機械電子技術理論水平和應用水平。事實上，隨著人們生活方式的改變，對汽車的評定標準也在發生改變，一個集合多種電子功能，同時還可以做到電子系統良好協調的汽車，越來越受到年輕人的青睞。這也為新能源汽車的未來指明發展方向。

可以看出，在新能源汽車平臺技術不斷優化成熟的今天，電子控制技術的質量愈發成為新能源汽車競爭的主要優勢。也是新能源汽車不斷創新的主要動力，更是帶動更多產業發展的不竭引擎。

二、新能源汽車電子控制關鍵性技術

新能源汽車電子控制系統的設計，并不是獨立于汽車整體設計以外的設計工作，其設計初衷也是針對新能源汽車較傳統汽車不足之處而開展的有針對性的工作任務。其作用是配合汽車的各個機構，更好發揮汽車機構的運行狀態，提升汽車整體性能。基于這一考慮，新能源汽車電子控制的關鍵技術主要有電動助力轉向系統、能量管理系統和電機驅動控制系統三方面。

2.1電動助力轉向系統

該系統又稱作EPS系統，EPS系統的工作優勢不僅僅在于對轉向指令的快速感應與傳遞，更在于其對最佳轉向狀態的辨識能力。其轉向指令的傳輸過程是通過對扭矩的判斷而實現的，通過對扭矩的準確感應，指導轉向和轉角。系統較強的時效性特點，使得該系統的穩定性和智能型更強。運用人工智能技術和魯棒性分析方法，給予該系統一個可控范圍的同時，也在不斷提升其精確度，為平臺的穩定性和技術的不斷優化奠定可靠的基礎。

2.2能量管理系統

該系統有稱為EMS系統，是新能源汽車最重要也是最基礎的控制系統。新能源汽車的主要動力來源正是基于此系統完成輸入和釋放的，其主要由充放電控制部分、功率限制部分及功率分配部分等組成。EMS系統在利用時，需要先將電池相關數據進行采集，之后對電池狀態以信息的形式反饋給中控系統，中控信息針對信息做出反饋，以指令的形式發送至個功能模塊，從而指導機構下一步的工作形式。EMS系統的完備之處在于，其不僅信息處理快捷，而且細化工作十分到位。不僅能夠自動保持蓄電池的最佳電荷狀態，而且還可以實時體現電池的工作狀態，使駕駛者能夠清晰的了解電池的余電量，及時發現故障。EMS的另一突出優勢在于，其能夠預測汽車剩余行駛里程，調節車內溫度與車燈亮度等。在設計初充分考慮到電池損耗問題，針對損害式充電過程做到及時規避，實時監測結果體現在駕駛者面前的同時，也記錄在系統內，保證故障診斷結果與顯示結果相一致。以免發生過充電現象，增加電池的使用壽命，減小維修工作量。

2.3電機驅動控制系統

新能源汽車的電機驅動控制系統不僅要做到驅動工作判斷的時效性，還應當做到性能優化。電機驅動控制系統主要由主要由電力電子變流器、數字控制器、傳感器及電動機等部分構成，設計目的是為了增大電池能量轉化效率，提升汽車轉動時的能量傳遞效果。利用該系統優化汽車工作狀態，主要體現在以下五個方面：第一，功率密度高，且恒功率輸出；第二，針對起步地形不利的情況，具有高轉矩- 低速的基本特性。而處于巡航狀態時，特性轉變為低轉矩- 高速；第三，有足夠大的轉速范圍，使其能夠將恒轉矩區與恒功率區完全覆蓋住；第四，具有較快的轉矩響應速度；其五，成本比較低。針對當前應用于新能源汽車領域的電機驅動系統來講，比較常用的主要有三種，其一為感應電機，其二是永磁同步電機，其三為開關磁阻電機。此外，該系統正在逐漸從電力電子逆變器向IGBT集成模塊轉變。而對于傳感器而言，其也正在向智能傳感器的發現而不斷發展。在研發電機控制領域，能夠支持異步電機的可視控制系統正在成為研發重心。

結語

作為未來汽車研發的主流趨勢，新能源汽車的市場前景必然十分廣闊。人們對汽車的需求不斷增加，對汽車的質量和性能要求永無止境。作為提升汽車整體性能的重要和有效的手段，電子控制技術的不斷優化和創新是未來新能源汽車研發和生產工作中的重點。在這一過程中，應當充分考慮到汽車質量、安全性和消費群體的要求，不斷做出能夠跟得上趨勢潮流的，質量和性能不斷優化的精品汽車，讓新能源汽車的優勢不斷擴大。

參考文獻

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（作者單位：山東理工大學）