新能源汽车电子控制的关键性技术

【摘　要】对于新能源汽车而言,其动力效率、安全性、可靠性以及控制策略与其电子控制单元ECU的性能有关.因此,新能源汽车的发展,离不开对电气控制单元的研究和探索.本文通过对新能源汽车电子控制的关键性技术进行研究.

【关 键 词】新能源汽车　电子控制　关键性技术　研究

在1970年代,全球石油危机爆发后,欧美跨国汽车公司就开始对新能源汽车进行了探索和研究.在国内,从“八五”开始到“十五”,三个五年之间对于新能源汽车也加大了研究和生产力度,然而却没能完全将科学研究成果转化为实物,产业化项目数量极少.随着能源危机的日益严峻,传统的石化能源日益减少,环境污染问题严重,新能源的开发工作日益受到关注.新能源汽车以节能和减排为核心目标,具有高能源利用效率以及环保的特点,这也使其成为了汽车发展的一个新方向.对于新能源汽车而言,电子控制技术是其性能以及使用质量的关键因素,因此加大对汽车电子控制单元的研究,也是推动新能源汽车发展的一条有效途径.

一、新能源汽车的发展

在我国,新能源汽车的开发和探索深受国家政府关注.早在1995年国家便开始研究蓄电池新能源汽车,并经过探索,累积了大量的经验,取得了不错的成果.对于蓄电池新能源汽车的研究和开发,最早是由中国远望集团以及清华大学等单位发起的.到了“十五”,国家将新能源汽车纳入重大科技项目中,激励了更多人对新能源汽车的研究.纯新能源汽车开始生产,并得到了应用；混合动力汽车产品实现产业化；燃料电池汽车的发展具备国际水平.“十一五”的时候,由于国家政策的实施,新能源汽车发展加快.到了08年的5月份,“十城千辆”计划提出后,新能源汽车开始进行生产和运行.

二、新能源汽车电子控制的关键性技术

对于新能源汽车而言,电子控制单元的性能与汽车的安全性、可靠性、能源利用率以及控制策略等都有着密不可分的关系.由此可见,对于新能源汽车而言,电子控制单元的开发和研制具有十分重要的价值和意义.

对于新能源汽车而言,电子控制单位是其核心,在结构上主要包括了能源再生制动以及能源管理系统等一系列的子系统.每个子系统在结构上,主要包括了控制策略系统、电控系统、传感器、信号处理系统、指示电路以及诊断电路等.对于不同新能源汽车而言,其电子控制单元存在差异性,然而整体上,其电子控制单元的主要构件还是包括了几个核心元件,即能源再生制动系统、电机控制系统、动力总控系统、电动助力转向系统以及能源管理系统.

对于能量管理系统而言,其主要构件包括了功率限制单元、充放电控制单元以及功率分配单元等.在原理上,主要对电子控制单元中数据采集电路收集的电池状态信息等进行处理,从而生成相关的指令,并将其发送至功能模块.能量管理系统的主要作用是对汽车蓄电池的工作进行维持,使其处于最佳运行状态.另外,其通过对各个子系统运行信息采集,对子系统的运行情况进行了监控,并结合实际情况对系统的充电进行控制,同时还能够显示剩余能量.由此可见,对于能量管理系统而言,其在数据采集模块上要求具备较好的可靠性和安全性,从而实现电池的无损充电和充放电监控,有利于保证电池的正常运行.

对于传统的汽车制动,主要通过摩擦降低汽车动能,从而控制汽车的速度,结合能量守恒定律,降低的动能主要转化为热能.汽车的制动主要利用牵引电机到发电机的转化,实现对电机的拖动,实现对汽车速度的控制,降低的动能主要转化为电能进行储存.在新能源汽车的开发过程中,再生制动能源回馈系统是开发内容之一,其研究需要结合汽车的动力学、电机特点以及电池安全性等因素.

在电机驱动控制系统上,主要构件包括了电机、数字控制器、传感器以及电力电子变流器等.新能源汽车的电机驱动系统中,目前主要采用开关磁阻电机、感应电机以及永磁同步电机.在控制原理上,主要包括了电枢电压控制法、直流电机励磁控制法等.

对于电动助力转向系统而言,结构上主要包括了电机、传感器以及电控单元等.电动助力转向系统电控单位通过对转向盘的相关指标进行检测,包括力矩、转动角度以及车速等,从而对电机运行方向以及电流进行调整,并对电机发送相关的指令.然后再结合减速器以及离合器对转向系统补充动力,有利于助力转向的控制.电机助力转向系统在开发工作上以研制出低成本高性能的传感器以及助理电机为主.

动力总成控制系统主要由动力总成控制单元、发动机电控单元、AMT控制器、电机控制器以及动力电池管理系统组成.通过明确电机的输出功率比例,动力总成控制系统能够使汽车性能持续处于最佳状态.

电子控制单元系统的核心主要为工业处理器硬件平台,其具有高性能性,包括了处理器、DMA、高速CAN、IA/DSP指令加速器、A/D、以太网以及USB等,这些元件的共同结合,能够加强对汽车的控制水平.软件主要引进了开源的嵌入式LINUX实时多任务平台系统.系统开发存在以下几个任务：电磁兼容环境下的硬件设计；软件选择和内核裁减改善；再生制动能源回馈系统的设计；系统通信；自动控制巡航技术的设计.

三、结束语

新能源汽车具有高能源利用率以及环保节能的特点,因此深受世界各国的关注.在新能源汽车的开发上,电子控制单元是其重要核心内容,其性能好坏与汽车的质量和功能存在直接关系,因此在开发工作中还需要加大对电子控制关键技术的研究.