新能源汽车电子控制关键性技术

程海波

摘 要：近年来，为缓解日益突出的能源危机，政府加强对新能源汽车产业的扶植力度，在开拓消费市场、技术研发等领域中取得诸多显著成果，构建完善的整车集成技术体系。但在新能源汽车的电子控制技术层面上尚存在一定的优化空间，导致新能源汽车的能源利用率有所不足。针对于此，本文对新能源汽车电子控制系统的各项关键性技术开展简要分析，以期推动新能源汽车的发展进程。

关键词：新能源汽车 电子控制系统 关键性技术

1 新能源汽车电子控制系统发展现状

新能源汽车泛指，使用非石油等常规车用燃料为核心动力来源的新型汽车，包括氢发动机汽车、纯电动汽车等等。与传统汽车相比，新能源汽车在节能环保层面上具有极为显著的应用优势，主要消耗电能等可再生能源，并不会对生态环境造成明显的污染破坏，与我国可持续发展战略理念相符合。同时，新能源汽车的技术体系与原理相对较为先进，被视作为汽车制造行业的未来主要发展趋势。但是，从新能源汽车电子控制系统角度来看，虽然各企业持续加大技术研发与投入力度，并取得诸多技术成果。但是，与传统汽车相比，新能源汽车的电子控制单元结构过于复杂、技术难度较大，需要若干个子系统同时保持良好的协作运行模式，方可充分发挥汽车电子控制系统的各项使用功能，完成能源转换、方向调整等具体操作。目前来看，多数新能源汽车的电子控制系统仍存在一定的优化空间，且电控系统特性有所差异，企业亟需解决各项技术问题。

2 新能源汽車电子控制关键技术分析

2.1 能量管理系统

能量管理系统是汽车电子控制系统的重要构成部分，系统运行情况与能量管理水平，将直接影响到新能源汽车的续航能力与使用成本，其重要性可见一斑。该系统由充放电控制模块、功率分配/限制模块加以组成。在系统运行过程中，控制单元将持续对新能源汽车的电池运行工况及剩余电量进行评估，基于分析结果针对性下达各项控制指令。随后，各功能模块执行所接收控制指令，确保新能源汽车稳定保持最优的电控系统运行与车辆行驶状态。同时，能量管理系统还负责持续采集、监测车辆的各项运行数据，在显示屏显示车辆剩余电量等信息。而在监测到异常数据与运行情况时，将开展故障诊断工作，上传诊断结果，如向驾驶员提示电池过充问题。简单来讲，在新能源汽车电子控制系统中，能量管理系统主要负责控制蓄电池组的运行工况与状态，开展数据采集、系统监测及故障诊断工作，确保车辆电池组运行稳定、安全可靠，最大程度弥补新能源汽车电池续航时间过短等缺陷。

2.2 电机驱动控制系统

这一系统由传感器、电机、数字控制器以及电子变流器等主要装置加以组成。在新能源汽车行驶状态下，该系统主要负责持续完成电能与动能的转换操作，综合分析相关数据信息，评估新能源汽车的实际行驶情况与运行条件，如所面临的行驶阻力。随后，向电子变流器等装置下达各项控制指令，从而调整新能源汽车的行驶状态、确保车辆稳定保持良好密度的恒功率输出运行状态。例如，当汽车在行驶过程中面临过大阻力时，则电机驱动控制系统的主要运行流程为，控制行驶速度、保持高转矩。此外，随着科技水平的不断提高，以及对IGBT集成模块的广泛应用，当前多数新能源汽车所配置的电机驱动控制系统使用功能较为完善。

同时，在传统汽车的电子控制系统中，电机驱动控制系统普遍采取电枢电压控制方式或是励磁控制方式、转差频率控制、直接转矩控制、电动机角度位置控制等等，这几种控制方式并不适用于新能源汽车。针对这一问题，在新能源汽车中，普遍配置由开关磁阻电机、感应电机以及永磁同步电机等设备，配置具有集成化特征的智能传感器装置，使用IGBT模块取代传统的电子逆变器装置，确保电机驱动控制系统与新能源汽车的电子控制系统相匹配。

2.3 电动助力转向系统

该系统由电机/电控单元、传感器、机械减速装置等加以组成，主要负责对新能源汽车的实时行驶状态进行控制，如调节行驶速度、助力转向等等。在电动助力转向系统运行模式下，电控单元将持续采集相关数据信息、评估新能源汽车的实时行驶状态，如行驶速度、方向盘输入力矩等等。随后，基于系统运行准则，针对性向电机下达特定的控制指令，调整电流输出值等。同时，运行辅助系统，提供辅助动力，减速器与离合器装置执行动作，控制新能源汽车完整助力转向操作。而在新能源汽车未开展转向动作时，则电控单元并不会向电机下达各项控制指令，电动助力转向系统中部分设备将处于低负荷待机运行模式，起到一定程度的节能作用。

此外，与传统汽车相比，虽然新能源汽车电动助力转向系统具有节能环保等应用优势。但是，在系统研发环节中，却面临着诸多难题有待解决。例如，电动助力转向系统的结构较为复杂，如若要求充分发挥系统的动态控制性能，应保证该系统与其他子系统之间保持密切衔接关系，而传统控制模式较为僵化，难以实现这一目的。同时，在系统运行过程中，唯有电控单元全面掌握新能源汽车运行状态、了解相关数据，才能快速制定出合理的控制指令，这也对传感器的监测精度及效率有着较高要求。

因此，在新能源汽车电动助力转向系统研制环节，技术人员应注重结合使用需求，对控制方式进行优化调整。例如，采取模糊控制或是人工智能控制方式，充分发挥系统的动态控制性能，提高系统助力转向控制精度、向驾驶员实时反馈良好路感。同时，配置可靠性较高的新型传感器。

2.4 整车控制系统

整车控制系统主要提供碰撞安全控制、能量回馈控制、驱动防滑控制等使用功能，将持续对汽车电子控制系统中各处子系统的运行状态进行监测、评估新能源汽车的整体行驶状况，并下达各项控制指令，确保新能源汽车可按照预期状态行驶。例如，在整车控制系统运行过程中，将持续对汽车蓄电池组的状态进行监测，掌握电池剩余能量，在其基础上评估新能源汽车的总体与剩余行驶里程。随后，通过电控单元，向各处功能模块下达特定的控制指令，做到对汽车动力能源的有效分配、高效管理，最大程度延长汽车的实际行驶里程、强化续航能力。同时，整车控制系统还具有远程监控使用功能，当新能源汽车出现各类运行故障问题、或是系统监测到异常数据时，自动将故障问题进行上报，开展远程故障诊断工作，维修人员向驾驶员提供故障处理方案。此外，在我国新能源汽车制造领域发展过程中，随着技术体系的不断完善，整车控制系统的使用功能愈发完善，不但可以做到合理分配动力、延长汽车续航能力。同时，还可以向蓄电池组提供防水、散热等保护功能，确保电池模块的运行安全，降低各类故障问题的出现率。

2.5 制动系统

在传统汽车行驶过程中，普遍选择采取摩擦方式，通过对车辆行驶过程中所产生动能进行消耗，实现控制车辆行驶速度、紧急制动等目的。因此，在汽车制动环节中，一部分动能在消耗过程将将转换为热能，无法被回收利用。在新能源汽车制动系统当中，创新性采取了牵引电机、发电机切换的制动方式。在电机拖动过程中，汽车将持续产生车轮制动力矩以及电能，在有效执行控制车辆行驶速度与紧急制动等操作指令的同时，还可将一部分的动能转换为电力能源，对其进行回收、储存，在客观层面上减少了新能源汽车的电能消耗量、强化了汽车的续航能力。在新能源汽车制动系统设计环节，设计人员应注重考虑蓄电池组充放电特性、车辆造型结构及力学特性等因素，确保能量回收装置、制动系统结构并不会对新能源汽车其他使用功能造成影响干扰。

2.6 能源自适应巡航控制系统

在这项系统运行过程中，所配置传感器将持续对相关信息进行采集，准确评估新能源汽车的电池组运行状态、汽车行驶状态。随后，ACC控制单元采取特定算法，对所采集信息进行运算分析，自动向各执行机构下达各项控制指令，将新能源汽车的行驶速度控制在合理范围内、与汽车所处环境、行驶需求相符合。例如，所配置雷达、发动机转速传感器等装置将持续对新能源汽车的车体情况、周边环境进行感知。当周边区域车流量较小时，则适当上调汽车行驶速度，反之，则对汽车行驶速度进行下调。但是，在能源自实行巡航控制研制环节中，唯有确保系统可以对新能源汽车的纵向动力学特征开展线形分析处理工作，方可保證ACC下位控制精度，可以实时处理相关信息、下达正确的控制指令。因此，技术人员可选择在汽车电子控制系统中构建纵向动力学模型，且ACC系统、能耗分析控制系统与动力学模型三者保持适当的耦合关系。

3 结语

综上所述，电控系统的性能优劣，将直接影响到新能源汽车的行驶安全、续航能力与使用寿命，对新能源汽车的推广普及有着重要意义。因此，制造厂商与技术人员应深入了解各项新能源汽车电子控制关键性技术，确定技术研发思路与具体开发要点，持续完善新能源汽车电控技术体系。

参考文献：

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