新能源汽車電子控制的關鍵性技術初探

　面對日趨嚴峻的環(huán)境問題，節(jié)能減排成為多個行業(yè)領域的發(fā)展方向，尤其是汽車行業(yè)。傳統(tǒng)汽車的能源主要是燃油，除了油耗較大外，還會產生尾氣，對環(huán)境造成污染。為了解決油耗和污染物排放的問題，新能源成為汽車行業(yè)發(fā)展的新途徑，能夠更好地滿足節(jié)能減排的要求。新能源汽車的電子控制系統(tǒng)完善與升級，需要建立在技術創(chuàng)新之上，能夠加快新能源汽車的發(fā)展步伐，對于汽車行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展有著積極的影響。
1　新能源汽車電子控制系統(tǒng)的發(fā)展
1.1　新能源汽車的產業(yè)化發(fā)展
　　在全面倡導節(jié)能減排的形勢下，新能源成為汽車技術發(fā)展的主要方向，并逐漸利用新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化能源，在提高資源利用率的同時，還能夠滿足綠色環(huán)保的要求，而電能是更好的一種選擇。目前，電能的生產包括風電、水電和太陽能發(fā)電等形式，其資源豐富，價格便宜，其對于新能源汽車大規(guī)模的研制與開發(fā)提供了良好的基礎條件另外，電能屬于可再生能源，不會產生污染。國家在新能源汽車的研發(fā)方面提供了重要的支持，并將其列為重大科技產業(yè)工程項目，給予財政補貼政策，在很大程度上推動了新能源汽車產業(yè)的快速發(fā)展。
　　2009 年~2016 年，我國的新能源汽車產量得到了飛快的增長。2009 年，我國的新能源汽車保有量尚不足500 輛，而2015 年和2016年的新能源汽車保有量分別達到了58 萬輛和109 萬量，并呈現出迅猛增長的勢頭，預計2017 年的新能源汽車保有量將超過170 輛，僅北京一座城市的新能源汽車保有量就達到了16 萬，足以說明新能源汽車的產業(yè)化發(fā)展的良好形勢。新能源汽車的產業(yè)化發(fā)展，得益于汽車電子控制技術的發(fā)展與創(chuàng)新。
1.2　新能源汽車發(fā)展的技術支持
　　蓄電池汽車、混合動力汽車、氫動力汽車是作為主要的新能源汽車類型，主要以電池、電機作為行駛的基礎和動力，以電子控制系統(tǒng)為核心，對新能源汽車進行車身控制和動力牽引，并在行駛途中為其提供信息傳送服務，幫助駕駛人詳細掌握汽車的行駛和運行信息，為汽車安全、穩(wěn)定的運行提供保障。新能源汽車電子控制技術的發(fā)展與創(chuàng)新，使新能源汽車的功能更加完善和成熟，并將傳感技術和計算機技術應用其中，并逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。
　　目前，眾多的汽車技術有限公司在新能源汽車的研制過程中，針對動力控制系統(tǒng)方面，加大了技術投入，并開發(fā)智能控制系統(tǒng)相關產品，并與其他汽車廠商合作，為其提供電動壓縮機、電動尾門以及電子水泵等汽車電子控制產品，為新能源汽車的生產提供了重要的技術支持，越來越多的智能化新能源汽車得以生產，將會為汽車駕駛提供更為高效、便捷的服務，其對于新能源汽車產業(yè)的發(fā)展有著積極的推動作用。
2　新能源汽車電子控制的關鍵性技術
2.1　VCU
　　新能源電子控制系統(tǒng)的核心為VCU 系統(tǒng)（整車控制器），其功能包括制動能量回饋控制、低速蠕動控制、驅動防滑以及碰撞安全控制等。在VCU 系統(tǒng)的工作運行當中，需要對電池狀態(tài)進行信息采集（數據采集電路）、分析和處理（電子控制單元），然后向功能模塊發(fā)送信息和指令，智能化進行能量管理。在汽車駕駛運行的過程中，能夠實時掌握汽車剩余能量和剩余行駛里程。在此基礎上，科學、合理的動力分配。基于CAN 總線，實時進行高壓絕緣安全控制，為新能源汽車的安全、穩(wěn)定運行提供基礎性的保障。同時對各子系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)測，并根據相關運行數據進行診斷，以及時發(fā)現異常，便于做出調整。與此同時，VCU 系統(tǒng)還支持GPRS 遠程監(jiān)控，能夠對故障問題進行遠程診斷和處理，進而確保汽車運行的安全性和穩(wěn)定性[1]。
　　目前，在新能源汽車的研發(fā)當中，為了進一步提高車續(xù)航里程，并延長電池壽命，需要功能更加完善和成熟的VCU 系統(tǒng)。我國的汽車企業(yè)，在自主研發(fā)新能源汽車的過程中，建立了I-EMS 技術體系，開發(fā)“動力電池包”，并在散熱（散熱風扇）、防水（防水格柵）、絕緣等方面進行安全設計，安裝電池信息采樣板，便于掌握電池狀態(tài)信息，進一步加強能量管理，保障電池模塊的運行安全，為汽車的核心動力提供基礎性的保障。該過程中，汽車電池安全性和動力電池的使用效率均得以顯著的提升，其對于新能源汽車的發(fā)展與推廣有著積極的推動作用。
2.2　EPS
　　新能源汽車的EPS（電動助力轉向）系統(tǒng)主要利用傳感器、電子控制單元、電動機及減速器等設備，對汽車運行（車速、轉向等）進行控制。EPS 系統(tǒng)的工作運行過程中，利用轉矩傳感器、車速傳感器進行檢測，了解轉向盤的轉向與轉矩信息、車速信息，并以電壓信號的形式輸送至電子控制單元，并向電動機、減速器的控制系統(tǒng)發(fā)送指令，對汽車駕駛速度和轉向進行調控。該過程中會產生一定的輔助動力，在汽車不轉向的情況下，電動機控制器不會得到電子控制單元的指令，電動機無需運行，能夠達到節(jié)能的目的。在新能源汽車的EPS系統(tǒng)當中，人工智能控制、模糊控制成為控制方法的主要選擇，在保障EPS 系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行中發(fā)揮著重要的作用。
2.3　電機驅動控制
　　電機驅動控制系統(tǒng)的工作運行情況，在很大程度上影響著汽車運行的安全性和穩(wěn)定性。電機驅動控制系統(tǒng)的主要功能是將電能轉化為動能，并提高動能的利用率。利用傳感器了解汽車的行駛情況，并根據行駛阻力，利用數字控制器、電力電子變流器進行調控，改善汽車的運行條件。在電機驅動控制系統(tǒng)的作用下，新能源汽車能夠保持高密度的恒功率輸出，在遇到行駛阻力時，能夠表現為低速- 高轉矩。轉速范圍大、轉速響應速度快是新能源汽車電機驅動控制系統(tǒng)的主要特點。隨著智能傳感器、異步電機的可視控制系統(tǒng)、IGBT 集成模塊的應用，使電機驅動控制系統(tǒng)的功能更加完善。
　　關于電機驅動控制系統(tǒng)的升級與革新，在新能源汽車的研發(fā)當中取得了良好的技術進展，并成為國家新能源汽車產業(yè)技術創(chuàng)新工程項目[3]。2016 年，在政府政策的支持下，多種類型的車電驅動系統(tǒng)產品得以研發(fā)出來，在節(jié)能與新能源汽車當中得到較為廣泛的應用。而在電機驅動控制系統(tǒng)的研發(fā)過程中，仍持續(xù)進行資金和技術和投入。
3　結論
　　綜上所述，新能源汽車的研發(fā)與應用，解決了傳統(tǒng)汽車的能耗與污染問題。而VCU、EPS 以及電機驅動控制系統(tǒng)等電子控制技術的創(chuàng)新應用，能夠使新能源汽車在動力效率、安全性和可靠性等方面獲得更為顯著的優(yōu)勢，進而逐漸替代傳統(tǒng)汽車，為人們的交通出行提供了更為安全、便捷的服務，有著良好的發(fā)展前景。