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        新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究

        2018-05-16 12:52:10翁濤
        科學(xué)與技術(shù) 2018年15期
        關(guān)鍵詞:新能源汽車

        翁濤

        摘要:本文主要對新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)開展了研究。新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展快速興起并迅速被應(yīng)用在新能源汽車行業(yè)中。對于汽車行業(yè),新能源汽車的的出現(xiàn)降低了尾氣對環(huán)境的影響,推動(dòng)了汽車智能化水平的發(fā)展,汽車的能源結(jié)構(gòu)隨著這種技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的改變。

        關(guān)鍵詞:新能源汽車;電子控制;關(guān)鍵性技術(shù)

        1新能源汽車簡單概述

        新能源汽車就是采用清潔能源作為汽車行駛的動(dòng)力源的車輛,依靠先進(jìn)的電力電子控制技術(shù)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作,并且新能源汽車還能應(yīng)用一些較為先進(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu),比如輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng),輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng),這些創(chuàng)新造就出了新能源汽車的形式多樣。新能源汽車的應(yīng)用同時(shí)帶來了很多的優(yōu)點(diǎn),主要是減少了尾氣給環(huán)境帶來的污染,同時(shí)在動(dòng)力性與行駛舒適性與普通汽車相比有著很大的優(yōu)勢。根據(jù)波士頓咨詢集團(tuán)預(yù)測,到2030年,電動(dòng)汽車市場份額將達(dá)到50%。

        面對氣候變化、石油短缺、以及環(huán)境污染,電動(dòng)交通可推動(dòng)清潔、安靜高效的汽車應(yīng)用。只要汽車所用能源是來自可再生的清潔能源,電動(dòng)交通工具就能實(shí)現(xiàn)真正意義的零排放。我國在新能源的研究和創(chuàng)新方面也加大了力度,在新能源技術(shù)的研究方面取得了較為突破性的進(jìn)展。

        2新能源汽車電子控制技術(shù)的重要意義

        2.1新能源汽車

        新能源汽車和常規(guī)能源汽車的最大的典型差別便是新能源汽車應(yīng)用了新能源作為動(dòng)力的來源,例如電能、氫能、甲醇等。新型的新能源汽車在發(fā)展過程中主要以純電動(dòng)車型為主,混合動(dòng)力、燃料電池等其他種類為輔。都是使用大功率電動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力源,為了給電機(jī)供電,需要在車內(nèi)安裝鋰電池組。得益于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,新能源汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用呈幾何數(shù)量級增長。20年前常規(guī)汽車電子控制芯片數(shù)量不超過10個(gè),而現(xiàn)在電動(dòng)汽車的控制芯片數(shù)量超過100個(gè),而智能駕駛車輛上的電子控制芯片超過300個(gè)。而通過這些電子控制技術(shù)的應(yīng)用,我們的車輛越來越舒適、安全、經(jīng)濟(jì)。

        2.2新能源電子控制技術(shù)

        在新能源汽車行業(yè)中應(yīng)用新能源電子控制技術(shù)正是得益于近年來得到快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和被廣泛應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持,并且汽車的電子控制技術(shù)主要由計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)作為基礎(chǔ)。電子控制技術(shù)在新能源汽車中具有著十分巨大的作用,其主要功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的電氣控制,其次電子控制技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車中另一個(gè)較為明顯的優(yōu)勢便是可以大大提高智能化的程度,以此來提升新能源汽車在運(yùn)行過程中的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)駕駛等這些較為新興的功能都是應(yīng)用了新能源電子控制技術(shù)。總而言之電子控制技術(shù)在新能源汽車中很多結(jié)構(gòu)中都發(fā)揮著其巨大的作用。

        2.3新能源汽車電子控制關(guān)鍵技術(shù)

        新能源汽車已經(jīng)經(jīng)歷了較長時(shí)間的發(fā)展,目前新能源汽車的演變已經(jīng)初具規(guī)模,電子控制技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)的采集和后期的處理。電子控制技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械控制技術(shù)存在著很大的差異,主要表現(xiàn)在應(yīng)用了電子控制技術(shù)的新能源汽車在道路上可以結(jié)合道路的實(shí)際環(huán)境和實(shí)際行駛狀況來對新能源汽車狀態(tài)實(shí)時(shí)的判斷,通過對采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,根據(jù)預(yù)先設(shè)定不同故障等級閾值,判斷車輛系統(tǒng)即將發(fā)生的故障,并及時(shí)向駕駛員報(bào)警,進(jìn)一步保證乘車人的人身安全。

        整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)在新能源汽車中起著核心的作用,是電子控制技術(shù)在新能源車輛上應(yīng)用主要體現(xiàn)。

        整車控制器主要功能是采集車輛信息、駕駛員意圖、控制車輛運(yùn)行,故障診斷等,主要應(yīng)用了微處理器嵌入式開發(fā)功能,以及邏輯計(jì)算功能。現(xiàn)在國內(nèi)已基本滿足電動(dòng)汽車功能需求,但在上層軟件診斷,整車功能安全等方面還有待發(fā)展。未來將以標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性作為主要發(fā)展目標(biāo)?;贏UTOSAR架構(gòu)開發(fā)已經(jīng)成為趨勢。新能源整車控制器技術(shù)電子架構(gòu)如圖三所示:

        電機(jī)控制器,即逆變器,控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)以及輔助制動(dòng)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn),主要是采用了電力電子控制技術(shù),通過DSP芯片控制器產(chǎn)生PWM控制信號,控制IGBT模塊工作,產(chǎn)生交流電,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。未來越來越多的電機(jī)控制器將會(huì)與電機(jī)集成為一體,為了減少線路上的能量損耗,降低電磁干擾,提高功率密度。新能源電機(jī)控制器技術(shù)電子架構(gòu)如圖四所示:

        電池管理系統(tǒng)主要是監(jiān)控鋰電池組的電芯狀態(tài),包括溫度、電壓、電流等等,并估算電池荷電狀態(tài)(SOC)。優(yōu)秀的管理系統(tǒng)能確保每個(gè)電芯得到充分利用,延長電池使用壽命,增加續(xù)駛里程,其核心技術(shù)是單片機(jī)以及各種傳感器數(shù)據(jù)采集處理,并通過算法估算電池電量及健康程度,并進(jìn)行主動(dòng)均衡充電。電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵問題是提高檢測精度,降低失效風(fēng)險(xiǎn),提高算法可靠性,保證每顆電芯的健康利用。新能源電池管理系統(tǒng)電子架構(gòu)如圖五所示:

        3新能源汽車電子控制技術(shù)未來的發(fā)展期望

        眾所周知,近年來新能源汽車的發(fā)展較為迅速,因此可以說新能源汽車電子控制技術(shù)具有無限大的發(fā)展空間,對其未來的發(fā)展期望也具有良好的預(yù)測。盡管有好大優(yōu)勢,但是還面臨許多挑戰(zhàn),例如電動(dòng)汽車行駛噪音很低,尤其是低速時(shí)候,然而這對行人和自行車是很危險(xiǎn)的,因此歐盟要求自2019年新開發(fā)車型需要裝“車輛聲音警示系統(tǒng)(AVAS)”,用于在低速時(shí)模擬出車輛行駛的聲音。

        總而言之,新能源汽車由于其優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用之后不斷凸顯出來,人們也發(fā)現(xiàn)了其具有良好的發(fā)展空間,相關(guān)的技術(shù)人員不斷加大力度對其的研究和創(chuàng)新,未來新能源汽車一定會(huì)占據(jù)市場的很大一部分。整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)是目前新能源汽車中三個(gè)核心系統(tǒng),在這個(gè)核心系統(tǒng)發(fā)展離不開電子控制關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。為了使其發(fā)揮出來更大的作用,就需要相關(guān)技術(shù)人員不斷改進(jìn)和創(chuàng)新電子控制技術(shù)并將其實(shí)際應(yīng)用在新能源汽車的運(yùn)行當(dāng)中。例如下一代電機(jī)控制器將會(huì)用碳化硅型IGBT,碳化硅功率開關(guān)具有更高的效率及更佳的性能。

        未來汽車的重點(diǎn)在于電氣化,各種電子控制系統(tǒng)將會(huì)深入整合,信息量巨大,處理能力提高,從車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)到車載網(wǎng)絡(luò)定位通訊系統(tǒng),再到車輛本身執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng),形成巨大的車聯(lián)網(wǎng)。這些都離不開電子技術(shù)的發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳國慶.新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].電子世界,2017,(24):192,194.

        [2]王志辛.新能源汽車電子控制的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].價(jià)值工程,2019,38(1):108-110.

        (作者單位:南京恒天領(lǐng)銳汽車有限公司)

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