新能源汽車電子控制關鍵性技術

程海波

摘 要：近年來，為緩解日益突出的能源危機，政府加強對新能源汽車產業的扶植力度，在開拓消費市場、技術研發等領域中取得諸多顯著成果，構建完善的整車集成技術體系。但在新能源汽車的電子控制技術層面上尚存在一定的優化空間，導致新能源汽車的能源利用率有所不足。針對于此，本文對新能源汽車電子控制系統的各項關鍵性技術開展簡要分析，以期推動新能源汽車的發展進程。

關鍵詞：新能源汽車 電子控制系統 關鍵性技術

1 新能源汽車電子控制系統發展現狀

新能源汽車泛指，使用非石油等常規車用燃料為核心動力來源的新型汽車，包括氫發動機汽車、純電動汽車等等。與傳統汽車相比，新能源汽車在節能環保層面上具有極為顯著的應用優勢，主要消耗電能等可再生能源，并不會對生態環境造成明顯的污染破壞，與我國可持續發展戰略理念相符合。同時，新能源汽車的技術體系與原理相對較為先進，被視作為汽車制造行業的未來主要發展趨勢。但是，從新能源汽車電子控制系統角度來看，雖然各企業持續加大技術研發與投入力度，并取得諸多技術成果。但是，與傳統汽車相比，新能源汽車的電子控制單元結構過于復雜、技術難度較大，需要若干個子系統同時保持良好的協作運行模式，方可充分發揮汽車電子控制系統的各項使用功能，完成能源轉換、方向調整等具體操作。目前來看，多數新能源汽車的電子控制系統仍存在一定的優化空間，且電控系統特性有所差異，企業亟需解決各項技術問題。

2 新能源汽車電子控制關鍵技術分析

2.1 能量管理系統

能量管理系統是汽車電子控制系統的重要構成部分，系統運行情況與能量管理水平，將直接影響到新能源汽車的續航能力與使用成本，其重要性可見一斑。該系統由充放電控制模塊、功率分配/限制模塊加以組成。在系統運行過程中，控制單元將持續對新能源汽車的電池運行工況及剩余電量進行評估，基于分析結果針對性下達各項控制指令。隨后，各功能模塊執行所接收控制指令，確保新能源汽車穩定保持最優的電控系統運行與車輛行駛狀態。同時，能量管理系統還負責持續采集、監測車輛的各項運行數據，在顯示屏顯示車輛剩余電量等信息。而在監測到異常數據與運行情況時，將開展故障診斷工作，上傳診斷結果，如向駕駛員提示電池過充問題。簡單來講，在新能源汽車電子控制系統中，能量管理系統主要負責控制蓄電池組的運行工況與狀態，開展數據采集、系統監測及故障診斷工作，確保車輛電池組運行穩定、安全可靠，最大程度彌補新能源汽車電池續航時間過短等缺陷。

2.2 電機驅動控制系統

這一系統由傳感器、電機、數字控制器以及電子變流器等主要裝置加以組成。在新能源汽車行駛狀態下，該系統主要負責持續完成電能與動能的轉換操作，綜合分析相關數據信息，評估新能源汽車的實際行駛情況與運行條件，如所面臨的行駛阻力。隨后，向電子變流器等裝置下達各項控制指令，從而調整新能源汽車的行駛狀態、確保車輛穩定保持良好密度的恒功率輸出運行狀態。例如，當汽車在行駛過程中面臨過大阻力時，則電機驅動控制系統的主要運行流程為，控制行駛速度、保持高轉矩。此外，隨著科技水平的不斷提高，以及對IGBT集成模塊的廣泛應用，當前多數新能源汽車所配置的電機驅動控制系統使用功能較為完善。

同時，在傳統汽車的電子控制系統中，電機驅動控制系統普遍采取電樞電壓控制方式或是勵磁控制方式、轉差頻率控制、直接轉矩控制、電動機角度位置控制等等，這幾種控制方式并不適用于新能源汽車。針對這一問題，在新能源汽車中，普遍配置由開關磁阻電機、感應電機以及永磁同步電機等設備，配置具有集成化特征的智能傳感器裝置，使用IGBT模塊取代傳統的電子逆變器裝置，確保電機驅動控制系統與新能源汽車的電子控制系統相匹配。

2.3 電動助力轉向系統

該系統由電機/電控單元、傳感器、機械減速裝置等加以組成，主要負責對新能源汽車的實時行駛狀態進行控制，如調節行駛速度、助力轉向等等。在電動助力轉向系統運行模式下，電控單元將持續采集相關數據信息、評估新能源汽車的實時行駛狀態，如行駛速度、方向盤輸入力矩等等。隨后，基于系統運行準則，針對性向電機下達特定的控制指令，調整電流輸出值等。同時，運行輔助系統，提供輔助動力，減速器與離合器裝置執行動作，控制新能源汽車完整助力轉向操作。而在新能源汽車未開展轉向動作時，則電控單元并不會向電機下達各項控制指令，電動助力轉向系統中部分設備將處于低負荷待機運行模式，起到一定程度的節能作用。

此外，與傳統汽車相比，雖然新能源汽車電動助力轉向系統具有節能環保等應用優勢。但是，在系統研發環節中，卻面臨著諸多難題有待解決。例如，電動助力轉向系統的結構較為復雜，如若要求充分發揮系統的動態控制性能，應保證該系統與其他子系統之間保持密切銜接關系，而傳統控制模式較為僵化，難以實現這一目的。同時，在系統運行過程中，唯有電控單元全面掌握新能源汽車運行狀態、了解相關數據，才能快速制定出合理的控制指令，這也對傳感器的監測精度及效率有著較高要求。

因此，在新能源汽車電動助力轉向系統研制環節，技術人員應注重結合使用需求，對控制方式進行優化調整。例如，采取模糊控制或是人工智能控制方式，充分發揮系統的動態控制性能，提高系統助力轉向控制精度、向駕駛員實時反饋良好路感。同時，配置可靠性較高的新型傳感器。

2.4 整車控制系統

整車控制系統主要提供碰撞安全控制、能量回饋控制、驅動防滑控制等使用功能，將持續對汽車電子控制系統中各處子系統的運行狀態進行監測、評估新能源汽車的整體行駛狀況，并下達各項控制指令，確保新能源汽車可按照預期狀態行駛。例如，在整車控制系統運行過程中，將持續對汽車蓄電池組的狀態進行監測，掌握電池剩余能量，在其基礎上評估新能源汽車的總體與剩余行駛里程。隨后，通過電控單元，向各處功能模塊下達特定的控制指令，做到對汽車動力能源的有效分配、高效管理，最大程度延長汽車的實際行駛里程、強化續航能力。同時，整車控制系統還具有遠程監控使用功能，當新能源汽車出現各類運行故障問題、或是系統監測到異常數據時，自動將故障問題進行上報，開展遠程故障診斷工作，維修人員向駕駛員提供故障處理方案。此外，在我國新能源汽車制造領域發展過程中，隨著技術體系的不斷完善，整車控制系統的使用功能愈發完善，不但可以做到合理分配動力、延長汽車續航能力。同時，還可以向蓄電池組提供防水、散熱等保護功能，確保電池模塊的運行安全，降低各類故障問題的出現率。

2.5 制動系統

在傳統汽車行駛過程中，普遍選擇采取摩擦方式，通過對車輛行駛過程中所產生動能進行消耗，實現控制車輛行駛速度、緊急制動等目的。因此，在汽車制動環節中，一部分動能在消耗過程將將轉換為熱能，無法被回收利用。在新能源汽車制動系統當中，創新性采取了牽引電機、發電機切換的制動方式。在電機拖動過程中，汽車將持續產生車輪制動力矩以及電能，在有效執行控制車輛行駛速度與緊急制動等操作指令的同時，還可將一部分的動能轉換為電力能源，對其進行回收、儲存，在客觀層面上減少了新能源汽車的電能消耗量、強化了汽車的續航能力。在新能源汽車制動系統設計環節，設計人員應注重考慮蓄電池組充放電特性、車輛造型結構及力學特性等因素，確保能量回收裝置、制動系統結構并不會對新能源汽車其他使用功能造成影響干擾。

2.6 能源自適應巡航控制系統

在這項系統運行過程中，所配置傳感器將持續對相關信息進行采集，準確評估新能源汽車的電池組運行狀態、汽車行駛狀態。隨后，ACC控制單元采取特定算法，對所采集信息進行運算分析，自動向各執行機構下達各項控制指令，將新能源汽車的行駛速度控制在合理范圍內、與汽車所處環境、行駛需求相符合。例如，所配置雷達、發動機轉速傳感器等裝置將持續對新能源汽車的車體情況、周邊環境進行感知。當周邊區域車流量較小時，則適當上調汽車行駛速度，反之，則對汽車行駛速度進行下調。但是，在能源自實行巡航控制研制環節中，唯有確保系統可以對新能源汽車的縱向動力學特征開展線形分析處理工作，方可保證ACC下位控制精度，可以實時處理相關信息、下達正確的控制指令。因此，技術人員可選擇在汽車電子控制系統中構建縱向動力學模型，且ACC系統、能耗分析控制系統與動力學模型三者保持適當的耦合關系。

3 結語

綜上所述，電控系統的性能優劣，將直接影響到新能源汽車的行駛安全、續航能力與使用壽命，對新能源汽車的推廣普及有著重要意義。因此，制造廠商與技術人員應深入了解各項新能源汽車電子控制關鍵性技術，確定技術研發思路與具體開發要點，持續完善新能源汽車電控技術體系。

參考文獻：

[1]薛燁，韋利.新能源汽車電子控制的關鍵性技術芻議[J].內燃機與配件，2020（08）.

[2]姚磊.新能源汽車電子控制的關鍵性技術探究[J].民營科技，2018（12）.

[3]陶冉.新能源汽車電子控制的關鍵性技術初探[J].山東工業技術，2018（05）.

[4]張志剛.新能源汽車電子控制的關鍵性技術研究[J].中國科技信息，2013（08）.