新能源汽車電子控制技術探析

時間:2022-07-07 11:22:36

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新能源汽車電子控制技術探析

隨著我國科學技術的不斷發展,越來越多的行業開始啟用新能源技術。為緩解化石能源大規模應用所造成的環境污染問題,汽車等行業中也開始積極研發新能源設備,用清潔能源部分或全部代替化石能源,降低二氧化碳的排放量,緩解傳統能源危機問題。目前,已經有新能源汽車正式投入市場進行使用,但新能源汽車的電子控制技術問題還沒能得到更有效的解決,電控系統還有進一步完善的空間。本文從新能源汽車本身入手,分析新能源汽車電子控制系統,探討新能源汽車電子控制技術要點,希望可以為推動新能源汽車電子控制水平成長提供一些思路。進入21世紀以來,全世界的國家和人民都在共同面對環境問題、資源問題,全球氣候變暖、石油危機等問題開始成為全球關注熱點。在這樣的大環境之下,作為能源消耗大戶的汽車行業開始了新能源汽車的研發,新能源汽車意在應用電能等清潔能源來代替傳統化石能源,節約汽車領域中的資源消耗和環境污染問題。新能源汽車不以傳統化石能源作為動力來源,車輛在關鍵控制環節中需要相應的處理和優化,目前,新能源汽車電子控制系統方面還不是很成熟,需要進一步提高電子控制單元的工作效率,不斷提高新能源汽車的控制質量。

1新能源汽車簡述

新能源汽車是指采取了新型清潔能源作為動力的汽車類型,是汽車行業當下研究發展的主要方向。在研發這類以清潔能源為動力的汽車時,汽車研發人員需要改進車輛的控制系統,以配合與傳統能源不同的驅動方式。因此,新能源汽車的研發和使用能夠有效推動汽車行業的發展。在初期,我國研發的新能源汽車主要為混合動力汽車,即傳統能源和新能源都可用的車型,這是為了應對初期新能源補充站點數量過少問題而采用的方法;隨著我國清潔能源發電等技術的不斷進步,新能源補充站點數量逐漸增加,進入市場的新能源車型開始放棄傳統能源動力,成為真正的純電力車輛。

2新能源汽車電子控制系統的重要性

對于純電力驅動的新能源汽車而言,對電力能源的使用十分重要,直接關系到新能源汽車能否穩定運行。新能源汽車的電子控制單元十分復雜,涉及到汽車運行系統的方方面面,其本身又由多個部分組成,因此想要提高電子控制系統的運行質量和穩定性難度比較大。從電子控制系統的工作原理角度來講,車主通過車鑰匙、控制面板、掛檔器等部件向電子控制單元中的接收傳感器傳遞輸入信號,這種輸入信號可能是模擬信號,也可能是數字信號;接受傳感器接收到輸入信號后,通過微處理器進行信號的處理分析,然后根據微處理器的處理結果向特定的對象輸出信號,指示電動機、電磁閥等汽車系統開始工作。因此,可以說電子控制系統是新能源汽車的核心,對于新能源汽車而言十分重要,只有當電子控制系統的運行穩定時,才能夠保證新能源汽車的穩定安全運行,保證駕駛員、乘客的安全和舒適。

3新能源汽車電子控制的關鍵性技術

3.1能量管理系統。能量管理系統,簡稱為EMS系統,屬于新能源汽車中十分關鍵構件和系統,是汽車驅動和形式中所必不可少的支持系統。在新能源汽車中,能量管理系統的運轉離不開對充電情況、功率分配的控制,主要圍繞電池等重要部分開展控制和處理工作。能量管理系統的工作原理是,由數據采集設備收集電池的電量狀態,由電子控制系統處理來自駕駛員的控制指令,形成相應的指令信號,將其傳遞到對應的部分,實現對汽車的控制。在新能源汽車的實際運轉中,能量管理系統的主要功能包括:顯示電池的充電進度、剩余電量;對耗電的車燈亮度、車內溫度進行智能調節;保持汽車電池的狀態。能量管理系統的穩定運轉向電子控制系統提出了信號高精度、高可靠率等方面的要求,技術人員需要保證電子控制系統的實時監控效果,對電池的充放電行為進行有效監控,及時對充滿電的電池進行保護,及時診斷電池可能出現的故障,避免電池運行問題。3.2電機驅動控制系統。電機驅動控制系統是新能源汽車中十分關鍵的系統,電機驅動控制系統主要負責控制電力電子變流器、傳感器、控制器等設備,進而控制汽車的電機,控制汽車的車輪變化,實現汽車的啟動、加速、減速、制動、鎖定等操作。以新能源汽車的制動為例,新能源汽車與傳統的動力汽車在很多方面都表現出不同,以汽車的制動為例,傳統動力汽車通過增加摩擦力的方式來降低車速,汽車的動力勢能轉換為熱能,而新能源汽車則通過牽引電機、發電機的切換來實現制動,這也是傳統動力汽車改裝成為新能源汽車需要較大幅度改動的原因。新能源汽車能夠迅速實現牽引電機、發電機切換的關鍵在于電子控制系統的穩定、高效運轉,將駕駛員踩動剎車踏板的動作迅速傳遞至電機部分,實現牽引電機、發電機的迅速切換,實現對行駛中汽車的制動,保證汽車駕駛的安全。3.3電動助力轉向系統。電動助力轉向系統,簡稱EPS系統,同樣是新能源汽車電子控制系統中十分重要的一部分。電動助力轉向系統主要接收來自駕駛員操作方向盤時發出的操作信號,主要控制對象為汽車的轉向電機、轉矩傳感器等設備,最終實現對汽車的轉彎操作。電動助力轉向系統在工作過程中,需要汽車的傳感器、離合器、電動機等設備的配合,當電子控制系統將駕駛員的操作指令轉化為信號時,電動助力轉向系統需要配合電壓信號、車速信號、轉向信號來支配相應的設備,最終實現對汽車的方向控制。在新能源汽車中,電動助力轉向系統不僅能夠實現對汽車轉向的控制,還能夠保護轉向電機、傳感器、離合器等設備的性能,且在駕駛員沒有發出轉型指令時,保證汽車直線行駛,提高駕駛員的舒適度的同時為今后的自動駕駛奠定了基礎。3.4整車控制系統。整車控制系統,簡稱VCU系統,是保證新能源汽車正常運轉的電子控制系統中的核心系統。整車控制系統主要負責管理對汽車安全性方面的控制,是新能源汽車中十分重要的“大腦”,它的運行質量直接關系到駕駛員的安全。整車控制系統主要負責監控新能源汽車的電池狀況、散熱情況、轉向情況、制動情況等多方面,能夠使駕駛員從儀表盤上看到汽車的大部分環節狀態,了解汽車可能出現的問題和故障;使駕駛員的操作指令能夠迅速傳遞至控制設備之中,保證汽車的駕駛安全,為駕駛員提供更加舒適的駕駛體驗。整車控制系統在工作中通常與汽車中的其他電子控制系統進行配合,比如:能量控制系統主要工作對象是新能源汽車的蓄電池,整車控制系統也對蓄電池的運行狀態有所監控,幫助駕駛員正確認識汽車能源的使用狀態,幫助駕駛員判斷現有電量可支持的駕駛路程長度,幫助駕駛員判定是否需要在出發前充電,從而保證駕駛員的出行安全,避免對新能源汽車蓄電池的不合理使用,保證蓄電池的使用壽命。又比如:在新能源汽車進行行駛中制動時,電機驅動控制系統與整車控制系統都發揮了作用,整車控制系統為制動信號指令的高效、準確傳遞提供了幫助,并保證汽車在緊急制動時車身保持平穩,保護駕駛員的行車安全;在汽車制動過程中出現驟停、碰撞時,整車控制系統需要配合安全帶感應設備一起越過駕駛員直接向安全保護設備發出指令,保證安全氣囊的迅速、有效彈出,保護駕駛員盡可能小的受傷。再比如:新能源汽車在駕駛過程中突然出現一個車輪輪胎胎壓異常下降的情況,整車控制系統會直接將信號反饋至儀表面板,向駕駛員發出警報,并在駕駛員制動降速時幫助電機助力轉向系統控制汽車,避免車輛在胎壓不穩時出現車輛側滑等危險現象,保護駕駛員及車上乘客的安全。

4結束語

電子控制系統是新能源汽車中十分重要的部分,它的性能和運行質量直接關系到新能源汽車的安全和穩定,對新能源汽車的研發和應用具有重要意義。新能源汽車中的電子控制系統關鍵技術包括能量控制系統、電機驅動控制系統、電動助力轉向系統、整車控制系統等部分,這些系統都在汽車安全運行中貢獻了卓越力量,需要進一步研發和優化。

作者:王孟 單位:德州職業技術學院