汽车控制的研究现状与展望

周璇　倪飞

摘 要：汽车是典型机械电子集成类产品，控制系统好比汽车的神经是实现汽车正常驾驶使用的重要支撑。汽车要实现更好的驾驶性能，必须对汽车控制系统进行不断升级优化。本文从汽车控制系统的组成和作用入手，对目前国内汽车控制系统的研究情况进行分析，结合新时代汽车发展方向，探讨了未来汽车控制系统的成长方向和发展空间。

关键词：汽车控制 研究现状 展望

Research Status and Prospects of Automobile Control

Zhou Xuan Ni Fei

Abstract：The automobile is a typical mechatronics product， and the control system is like the nerves of the automobile， which is an important support for the normal driving and use of the automobile. To achieve better driving performance， automobile control systems must be continuously upgraded and optimized. This article starts with the composition and function of automobile control system， analyzes the current domestic automobile control system research situation， and discusses the growth direction and development space of automobile control system in the future， combined with the development direction of automobile in the new era.

Key words：automobile control， research status， prospect

在国家社会经济快速发展背景下，国内汽车产业迎来一波黄金发展时期，国内汽车制造业的整体水平已经获得了很大进步，国内企业生产的汽车产量和销量都已经在国内占据了较大的市场份额，改变了合资车、外资车独大的情况。汽车不再是国民消费奢侈品，而是成为生活必需品，作为提高生活质量的标志走进了千家万户。在汽车市场规模不断扩大情况下，国家以绿色发展为目标，对汽车节能减排提出了新的要求，而汽车控制技术也积极适应行业发展新要求，通过电子信息技术和汽车控制技术深度融合，改善汽车行驶中产生的污染，提升驾乘人员安全、舒适的乘车体验。本文对目前国内汽车控制系统的研究情况进行分析，结合新时代汽车发展方向，探讨了未来汽车控制系统的成长方向和发展空间。

1 汽车控制系统概述

汽车控制系统是利用电子元件来实现控制功能，通过事先按照需要的功能，把指令设计、存储在电子控制单元（ECU）程序存储器里。之后利用电子控制单元的输入信号，对控制器组成的控制系统进行控制。控制原理是程序存储器会接收遍布汽车全身的多个传感器发送的信号，并把这些信号对比存储器中制造好的标准参数，按照对比结果来指挥控制器采取对应的操作动作。从上面的功能可以看到，汽车控制系统是由电子控制单元、传感器和执行器组成。如图1所示。其中ECU就好比是汽车电子控制系统的智慧大脑。

核心是单片机的微处理，能利用预先开发的软件，实现对输入、输出模块的控制。传感器好比人类的眼和耳的功能，是采集汽车的运行状态、工况等物理参数后，转化为电信号输送给ECU。汽车使用了脉冲式、电位计类、热敏电阻等多种传感器。执行器就好比人類的手和脚的功能，是ECU实行对汽车运行控制的具体表现，执行器会按照ECU的指令进行反应，从而保证汽车是在处于安全可靠的运行状态。

2 国内汽车控制系统研究现状分析

汽车控制系统从汽车结构功能上分为对发动机、传动系统、主动安全控制等三个控制系统组成。目前国内对这三个组成部分的研究情况如下。

发动机控制系统。该系统作为汽车动力的提供者，直接影响驾乘者对汽车的操控感受。在当今环保理念下，对发动机控制系统的燃油利用率、节能降耗等方面的研究比较热门。该系统是由多个内部复杂的结构和系统组成，可以说一台车的质量高低，就来自于该系统的优劣水平。发动机控制系统经过数十年的研究，其内部结构的类型基本变化不大。对该系统的电子节气门研究是促进系统提高功效的主要方向，如图2所示。通过电子节气门的敞开大小来实现对汽车发动机运行的精准控制，促进发动机处于良好的使用状态。

传动控制系统。该系统利用电子控制之后，能更好地实现对汽车动力和经济方面的性能平衡。汽车的传动系统是由变速箱、离合器、传动轴、差速器等组成。目前对传动控制系统的研究，主要集中在如何实现汽车更为平稳顺畅的起步控制。汽车在启动过程中，是让汽车从静止进入到运动状态的过程，所以是用起步速度和汽车起步的稳定性判断控制系统的优劣。当今是从AT、CVT、DCT等方式进行汽车动力系统起步优化研究。如图3所示。研究发现，在汽车传动系统中采用的电子控制系统越先进、越精准，就越能保障汽车在短时间内平稳起步运行，而且具有良好的动力性能。

车辆主动安全控制系统。汽车的安全性能是消费者最为关心的指标。当前是从主动安全和被动安全两个方向对汽车安全控制系统进行研究。被动控制系统是保护乘坐者在发生事故后不受到伤害。主动控制系统是指采用各种安全措施来实现对汽车的安全操控驾驶，这也是车辆安全控制系统研究的主要方向。当今研究重点是，汽车在加速、直线或者转弯打方向的过程都能沿着操作者既定的路线行进，而且驾驶员的操作感受比较舒适，操作视野不被遮挡。