新能源汽车电子控制的关键性技术
发布日期:2018-04-16        



随着全球能源的短缺,新能源汽车的使用成为必然的发展趋势。对于新能源汽车而言,电子控制系统是其决定性组成部分,这就需要深入研究电子控制技术,研究重点需要放在其关键技术点。本文首先对新能源汽车电子控制技术进行简介,之后针对新能源汽车电子控制的关键性技术进行详述,最后对其发展趋势进行分析。     新能源汽车研究现状

 

近年来,新能源汽车的开发成了新的技术潮流,英国、美国、德国等发达国家已经由新能源汽车的研发转变为产业化生产。从1990年到1994年,美国通用汽车公司共计生产了50辆新能源汽车,这对于美国的汽车产业来说具有里程碑的意义。近年来,英国一直致力于新能源汽车的使用,约有12万辆的新能源汽车在英国境内穿梭,世界上其他发达国家也没有停止研发新能源汽车相关技术。

 

简述新能源汽车电子控制技术

 

蓄电池新能源汽车被列为九五期间的重大科技产业工程项目,在广东汕头市建立了新能源电子汽车(EV)的示范区。在多年的试验过程中,我国对蓄电池新能源汽车的研究取得了初步成果,并获取了丰富的经验。清华大学、中国远望集团等都是我国最早开始从事EV研发的部门。在1996年北京国际EV展会上,中国远望集团展出了YW6120DD型电动大客车,额定载客人数50人,每小时可达90公里,满负荷充电一次实现150公里的续航里程。

 

新能源汽车电子控制的关键性技术探索

 

电子控制单元ECU的质量优劣会对车辆的动力效率、控制策略产生直接影响,同时还关系到车辆的安全可靠性。所以,对新能源汽车的电子控制单元(ECU)进行研究是非常重要的,在开展电子控制单元研究时要从实用功能与性能优化入手。对于新能源汽车来说,ECU系统相当于大脑,包括能源管理系统、能源再生制动等,这些分项组成由包含众多构件,例如信号处理器、传感器、控制策略系统等。ECU的工作原理由图1所示,输入电路会接收到来自传感器的输入信号,之后处理所收到的信号并对其放大,将其转化成输出。由传感器将其转送到ECU输入电路的信号包括两种,一种是数字信号,一种是模拟信号。微机处理器对接收到的信号进行处理,并将最终结果输出到输出电路。输出电路会放大收到的信号,对伺服元件进行驱动。

 

对于不同品牌的新能源汽车来说,电控系统的特性都略有不同。首先是负责汽车动力的动力总控系统;其次是负责能源转换的能源再生系统;再次是负责汽车方向的转向助力系统。就此而言,新能源汽车控制系统的功能实现需要每个子系统协调运作。

 

能量管理系统

 

能量管理系统是新能源汽车的核心构件,新能源汽车的行驶需要依靠能源支撑,实现功能需要依靠对功率的限制、对功率的合理分配以及对充电状态的控制。它的工作原理较为简单,数据采集电路完成对电池状态信息的采集工作,将收集到的信息传送到电子控制单元,电子控制单元对数据完成相应的解析与运行,经过一系列处理得到有效的行动指令,由功能模块对指令进行接收。蓄电池组在这项功能的作用下能够实现良好的工作状态,又要对控制车辆运行的数据进行全面采集,开展数据的实时监控与诊断。这样能量管理系统能够对充电方式进行控制,同时还能够对剩余电量进行显示,做好充电提示。这就要求系统所配备的数据采集模块具有较高的可靠性与精度,同时还对其安全性提出了要求。在采集模块的监视下,能够让电池进行无损充电,同时还能对电池的实时状态进行监控,减少过充情况的发生,如果电池发生故障也能在第一时间发现并进行维修,这就提升了电池运行的安全性。

 

制动系统管理

 

传统意义上的汽车制动大多靠摩擦力的作用来消耗汽车行驶动能,这就使得车速被降低,动能消耗产生的热能在空气中进行传播。新能源汽车的制动与传统汽车有明显差异,牵引电机与发电机之间的切换能够让汽车制动功能实现,在这一过程中汽车能量发生转换,动能转变为电能并将其储存,能量能够进行循环利用,在一次充电之后汽车就能够具有更长的续航里程。在对新能源汽车进行开发时候,对再生制动能量回馈系统的研究很重要,在设计时候要全面考虑汽车的相关性能。

 

电机驱动控制系统

 

新能源汽车运行安全与否在很大程度上取决于电机驱动控制系统的质量。电机驱动控制系统组成较为复杂,是由多种控制器组成,控制器的相互协调让电机驱动控制系统的功能得到实现。新能源汽车配备的驱动系统总体来说有三种,永磁同步电机、感应电机以及开关磁阻电机。对电机控制进行研究发现,过去所采用的控制方式由于电机不同也分为三类。直流电机控制器使用的是电枢电压控制法和励磁控制法;感应电机控制器使用的是转差频率控制、直接转矩控制、V/F控制以及矢量控制;开关磁阻电动机控制器使用的是电流斩波控制、角度位置控制以及电压控制。

 

电动助力转向系统

 

电动助力转向机构主要由五部分组成:电机、电控单元、离合器、传感器以及机械减速机构。当电动助力转向系统处于工作状态,电控单元对方向盘的转动角度、实时速度等进行检测,从而对电机的工作状态进行调整,辅助系统开始工作,经过减速器与离合器的综合作用,转向系统接收到辅助系统给出的辅助动力,由此实现了助力转向的控制。针对助力转向系统的研发来说,在研发过程中要保证两方面的功能:第一,要与助力需求相匹配,给驾驶员最舒适的驾驶体验;第二,传感器要具有低成本、高可靠性的性能。这就需要针对新能源汽车助力转向系统采取有效措施,让其性能得到提升,包括可靠性、稳定性和动态性能。驾驶员在驾驶过程中的体验感会受到控制系统的影响,这就需要电动助力转向系统与汽车所配备的其他控制系统协调运转,让驾驶员能够对汽车的行驶状态进行精确控制。

 

新能源汽车电子控制领域的发展

 

就目前的统计资料显示,在新能源汽车市场上,我国在2016年仍然处于世界首位,占全球超过40%的销售量;2017年新能源汽车处于持续增长的态势。目前,人们对新能源汽车倍加关注,就现今行业的关注点来说,主要集中在高端产品产能欠缺,低端产品产能过剩上。此外,新能源汽车的续航性、经济性、安全性也是研发的重点。为了解决上述问题,将新能源汽车所配有的电子控制产品的体量减小、集成化增高是其发展趋势,在技术方面要求它具有更良好的安全性与可靠性,同时对电磁兼容性也提出了新的要求。在未来的电子控制领域,可以将性能更加优越的工业级处理器应用其中,让新能源汽车的电子控制单元对硬件平台进行优化,从而让汽车具有更好的控制效果。

 

结束语

 

综上,新能源汽车的发展与可持续发展理念相吻合,能够减少石油消耗,将供给能源转化为可清洁生产的电力能源。对于新能源汽车而言,车辆的动力效率、安全性能等都受到电子控制单元ECU的影响。只有保证新能源汽车与电子控制单元具有较高的匹配度,才能让新能源汽车得到良好发展。所以提到新能源汽车就需要研究其电子控制技术。本文对新能源汽车中电子控制技术的运用进行研究。就未来的新能源汽车发展来说,电子控制技术仍具有显著地位,需要进行更全面的探索。


来源:慧聪汽车电子网
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