新能源汽车电子控制的关键性技术分析

新能源汽车电子控制的关键性技术分析

卢玉平

（法雷奥汽车内部控制（深圳）有限责任公司）

摘要：随着社会经济的发展科技的进步，推动了新能源汽车发展的步伐，缓解了石化能源危机状况。虽然新能源汽车的环保、绿色等优势明显，但电控系统还需进一步完善，以优化新能源汽车对能源的利用率及实用性。为切实发挥电控系统特性，还需要从制动管理系统、电动助力转向系统等新能源汽车电子控制的关键性技术入手分析，了解电子控制单元对汽车控制策略与动力效率的影响，结合新能源过渡期微混主流技术呈现，从而为新能源汽车相关技术研发助力。

关键词：新能源汽车；电子控制；关键技术；48V微混动力技术

引言

现阶段，世界诸国逐渐陷入环境污染、石油储量减少及全球气候变暖等发展困境中。在此背景下，及时地采取有效技术措施，将汽车动力系统各项关键性技术存在的问题克服掉、突破掉，乃是全世界的基本诉求。针对新能源汽车而言，其拥有诸多优点，如零排放、节能环保、噪声低等。据相关数据统计可知，2017年全世界新能源汽车销售量突破46万辆，预计到2040年，全球总销量将达到惊人的4200万辆，其在新车销售量中的比重也将提升到36%。新能源汽车正在逐渐成为整个汽车产业的未来发展趋势。在整个新能源汽车架构中，电子控制系统为其不可分割的重要构成，由多个子系统构成，各子系统均囊括多个部分，如传感器、电控单元、自诊断电路及指示灯等。新能源汽车电子控制中的关键性技术如下。

1电子控制系统概述

电子控制单元的质量，直接影响车辆控制策略，以及动力效率、安全可靠性；对此，新能源汽车的发展，十分注重对电子控制单元的研发。研发优化电子控制单元复杂且繁琐，应当先掌握其实用性能。新能源汽车，其电子控制单元，涉及能源管理系统，以及能源再生制动等。从电子控制单元工作原理角度分析，输入电路接收传感器传来的模拟信号、数字信号等输入信号，通过微处理器，处理并放大收到的信号，利用输出电路，将信号放大，向电磁阀、电动机、开发指示输入信号，以驱动伺服元件。新能源汽车品牌不同，电控系统特性也存在差异，而控制系统功能实现，是多个子系统协同运作结果，包括动力总控系统、能源再生系统、转向助力系统等，分别负责汽车动力、能源转换与汽车方向转向。

2新能源汽车中的技术支持

新能源汽车类型以蓄电池汽车、混合动力汽车、氢动力汽车为主，借助电池、电机的驱动力，基于电子控制系统，形成新能源汽车的控制和牵引，同时进行相应的信息传递，辅助驾驶员了解行驶状态和运行状况，确保汽车平稳行驶。新能源汽车电子控制系统的不断升级与完善，提高了汽车的安全性能和运行功能，而且充分应用传感技术与计算机技术，促进了新能源汽车的智能化发展。现阶段，很多的汽车企业针对新能源汽车的研发，加大了动力控制系统的研究投入，同时开发智能控制的相关技术，而且加强与其他汽车生产企业的联合研发，形成了电动压缩机、电动尾门以及电子水泵等汽车电子控制产品，给新能源汽车制造带来了重要的技术支撑，推动了具有智能水平的新能源汽车的生产，并给驾驶者提供了较为优质、便捷的服务。

3新能源汽车电子控制的关键性技术

3.1能量管理系统(EMS)

EMS系统是电子控制单元的核心系统之一，它主要包括充放电控制、功率限制以及功率分配等部分。EMS的工作原理是:首先通过数据采集电路实现对电池状态信息的收集;然后再将采集到的信息输送到电子控制单元进行分析和处理;最后根据分析处理的结果生成相应的控制指令，并发送给相应的功能模块。EMS系统具有以下功能:(1)始终使蓄电池维持在最佳的荷电状态。(2)对相关子系统的运行情况进行扫描，并根据对扫描数据的分析来实现对系统运行状态的监控，进而实现对充电方式和剩余电量预警的调控。(3)根据汽车剩余电量，对汽车行驶的里程数进行预测，并进一步实现对车内温度和亮度的自动调节。

3.2电动助力转向系统

电动助力转向结构，由机械减速结构、传感器、离合器、电机与电控单元组成。转向系统工作后，由电控单元，检测方向盘质量，以及实时速度等技术参数，以此调整电机运行状况，辅助系统发挥功用，离合器与减速器作用结合，转向系统接收辅助动力后，控制助力转向。系统工作原理如下，操控方向盘，展开转向动作时，由转矩传感器，检测方向盘转矩；检测信号传输至电子控制单元，由其分析转矩信号、转矩方向、车速信号等；根据分析结果，生成控制指令，并输送至电机，最终完成调控电机转向，同时形成辅助形成助力转矩。汽车不转向，电控单元不会发出调控指示，电机停止运转。安装电动助力转向系统，具有环保节能、高效等优势，但对助力电机，以及传感器性能，及其安全可靠性，提出了更高要求，直接限制了该系统的应用与推广。提高系统稳定性，还需加强模糊控制、人工智能控制等控制策略的合理应用。在研发助力转向系统时，应当确保系统两大功能，一是围绕助力需求，提供驾驶员舒适度。二是确保传感器的可靠性、安全性、经济性。需根据助力转向系统实际状况，合理采取措施，以进一步优化系统性能，满足动态性能与稳定性等设计要求。为赋予驾驶员别致的驾驶体验，应当进一步优化控制优化，确保汽车各系统协调运行，尤其电动助力转向系统，实现对驾驶状态的安全、准确控制。

3.3电机驱动控制系统

针对新能源汽车来讲，其安装运行的好坏与质量高低，与其配套的电机驱动控制系统之间存在紧密关联，而对于电机驱动控制系统而言，主要由电力电子变流器、数字控制器、传感器及电动机等部分构成，主要任务即为实现蓄电池能量的高效转化，成为推动车轮转动的动能，如此一来，在汽车行驶途中，能够消除掉所遇到的阻力。为了能够最大程度优化汽车运行条件，针对电机驱动控制系统而言，需要切实满足如下条件：其一，功率密度高，且恒功率输出；其二，当处于爬坡、起步环境中，具有高转矩-低速的基本特性。而处于巡航状态时，特性转变为低转矩-高速；其三，有足够大的转速范围，使其能够将恒转矩区与恒功率区完全覆盖住；其四，具有较快的转矩响应速度；其五，成本比较低。针对当前应用于新能源汽车领域的电机驱动系统来讲，比较常用的主要有三种，其一为感应电机，其二是永磁同步电机，其三为开关磁阻电机，此外，此些系统的发展呈现出新的变化，正在逐渐从电力电子逆变器向IGBT集成模块转变；而对于传感器而言，其也正在向智能传感器的发现而不断发展；而在研发电机控制领域，能够支持异步电机的可视控制系统正在成为研发重心，这有助于推动汽车便捷性、安全性的多元提升。

3.4制动系统

汽车制动消耗行驶动能，通常借助摩擦力作用实现，以降低车速，动能消耗后，其热能传播至空气中。而新能源汽车不同，主要通过牵引电机，以及发电机切换，实现制动功能。通过电能、动能转换，并完成动能储存。除此之外，能量能够循环使用，充一次电后，汽车续航里程增长。新能源汽车开发，不能忽视对再生能量回馈装置的研发，不能与汽车功能相矛盾，更要促进其他性能的发挥。

4微混动力过渡系统

当然，在新能源汽车急剧步伐且油耗严政时态下，作为较易实现节能减排的一种可行方式，48V微混成了传统燃油动力平稳过渡主流技术，目前看来，不少车企已成功将48V微混车型推向市场。新能源汽车虽是未来的一大方向，但不可否认，这是一个循序渐进的过程，存在因技术、设施、成本等原因短时间尚不能普及，48V微混系统由于自身的一系列优势而成为动力系统过渡主流。

48V微混系统，简而言之就是一种低混合动力系统，也可看作起停系统的升级版。对比传统12V系统，48V系统可以改善电机的功率，车辆起步、短暂停车时，带48V系统的动力总成可以采用纯电驱动，从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段；刹车、滑行时，还可通过i-BSG（带式传输集成启发一体电机）电机回收部分车辆制动能量，并将其储存于48伏汽车蓄电池组内，为之后的各类用途提供能量，例如：一、增加发动机的扭矩输出，提升驾驶舒适性；二、在城市道路交通拥堵时，帮助车辆实现短程纯电动驾驶；三、为车舱供电。上述三种模式能有效帮助车辆减少约10%的燃油消耗和二氧化碳排放。除此，48V混动仅需在原有车辆构架的基础上，加一个48V电池（一般1度电左右）和DCDC转换器。同时，相较高压系统，48V的电压属于安全无需更多防护电压区域中。纵观趋势，在新能源汽车的革命进程中，48V微混技术这一“过渡”技术的发展进程或向P0或向P3、P4存续多久，还得基于新能源车企电气化推行广度。

结语

电子控制系统性能，直接关乎汽车运行安全性，以及动力效率。本文主要详细分析了新能源汽车涉及到的电控关键技术，包括电动助力转向系统与电机驱动控制系统等，为电控技术研发提供了价值依据。同时，摄取了新能源汽车进程中，过渡时期48V微混主流技术，为新能源汽车技术推进进程开辟过渡领域研究及其发展方向涉及变速箱革命价值话题。现代科技日益成熟，电控技术的关键作用越发突出，从而进一步落实新能源汽车推广项目。

参考文献

[1]余黎煌.汽车电子控制技术助力新能源汽车产业化.南方农机，2017，48(19)：139.

[2]吴强，应保胜，南琼，等.武汉新能源汽车产业关键技术及路线选择.交通企业管理，2018，31(3)：42-45.