探析新能源汽车电子控制的关键性技术

陈沛　王小林

摘 要：新能源汽车的动力输出主要依靠电池与电机，电子控制系统则担负着汽车实时控制和动力牵引，在汽车运行过程中能够为车主传达车辆信息，便于车主详尽地掌握车辆行驶状态，做好行车预判保障行车安全。本文将探析新能源汽车电子控制的关键性技术，首先介绍新能源汽车的类型和发展现状，然后着重讨论新能源汽车电子控制技术中的几个关键性技术，包括电池管理系统、电机控制系统、充电系统技术以及能量回收技术。最后，结合当前研究现状，分析未来新能源汽车电子控制技术发展的趋势和方向。

关键词：新能源汽车 电子控制 关键性技术

1 引言

新能源汽车的电控系统主要由控制算法的电子控制单元、采集信号传感器、驱动输出执行元器件等组成，实现了车辆行驶过程中车辆信息的竞争反馈，便于车主根据信息反馈数据作出行车调整。随着人们对新能源汽车安全性和功能性要求的提升，使得汽车中的电子控制系统功能更加丰富，控制单元逐步增多，其结构更加复杂。例如，与传统汽车相比，新能源汽车的电控单元数量远多于传统汽车，不仅包含了传统汽车的整车动力控制系统、制动防滑控制单元、组合仪表等，还集成了整车控制系统、电池管理系统、电气控制系统的，为了保证整车系统运转的正常，需要确保各电控系统之间能够满足实时传输数据和故障警示的功能，确保各单元运行的可靠性，保障新能源汽车的安全影响。为此，分析研究新能源汽车电子控制的关键技术，完成复杂的智能控制和故障诊断，对提升新能源汽车整车的安全性和可靠性有着重要的意义。

2 新能源汽车的类型和发展现状

新能源汽车是一种新型动力系统，完全后主要依靠新能源驱动的汽车，如纯电动汽车、插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车等。新能源汽車是未来汽车行业发展的主要方向，也是我国产业规划的重点领域，国家出台了一系列的补贴、免费停车、免费充电等政策不断推动了我国新能源产业的发展。如《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》明确要求将供给性结构改革作为主线，坚持推动电动化、网络化、智能化的发展方向，实现产业结构的优势，推动我国新能源汽车产业的高质量发展。但在当前背景下，新能源汽车的推广应用仍面临着一系列问题，如电池技术、充电桩设施瓶颈、新能源汽车续航里程、新能源汽车价格偏高、电子控制单元结构复杂技术难度大等问题[1]。从新能源汽车电子控制系统角度来看，若想保证若干个子系统能够同时保持良好的协作模式，完成能源转化、方向调整以及各项车载服务，新能源汽车的电子控制系统仍有一定的优化空间，特别是各企业之间电控系统的差异性，未来仍需要不断加强技术研发和政策支持，推动新能源汽车技术的不断创新和进步。

3 电子控制技术对新能源汽车的重要性

新能源汽车作为纯电动汽车，整车电子元器件以及电子控制系统较多，关乎着汽车运行的各个方面，电子控制系统运行的质量和稳定性，直接关系着驾驶体验与行车安全，并且随着新能源汽车自动化、智能化、集成化等要求的提出，进一步提升了电子控制系统在新能源汽车中的地位与作用。首先，电子控制技术是新能源汽车实现智能化和自动化的基础，能够提高新能源汽车的安全性、可靠性和驾驶体验。其次，电子控制技术可以实现新能源汽车的能量管理，提高能源利用效率，从而增加车辆的续航里程。其三，电子控制系统依据汽车的传感器，能够对汽车运行情况进行实时监控，及时发现车辆运行中的隐患问题，为驾驶人员提供安全预警。其四，电子控制技术还可以实现新能源汽车的充电管理，方便用户的使用和充电。总之，电子控制技术在新能源汽车的发展中起着至关重要的作用，是新能源汽车实现可持续发展和技术创新的关键。

4 新能源汽车电子控制的关键性技术分析

新能源汽车在运行过程中需要使用电子控制单元，对整车系统的运行进行支配，更好地整车运行进行调配控制。新能源汽车电子控制的关键性技术包括整车控制系统、电机控制系统、电池管理系统和充电控制系统，提升了新能源汽车的整车功能。

4.1 整车控制系统

整车控制系统在新能源汽车中负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，是新能源汽车中的核心控制系统。其运行原理如下：整车控制器接收来自各传感器和执行器的输入信息，经过处理后发出指令，控制各执行器工作，实现车辆的正常行驶和能量回收。同时，整车控制器还需要与各子系统进行通信，实现整车的网络化管理，包括信息传输、故障诊断和网络监控等。整车控制系统的性能和可靠性直接影响着新能源汽车的安全性、可靠性和驾驶体验。例如，在汽车行驶过程中，整车控制系统会对汽车电池电量的变化、行驶里程、行驶状态作出反馈，通过电控单元向各功能板块下达控制指令，动力系统进行调整，达到延长车辆行驶里程的目的。此外，该系统具有远程监控功能，在车辆行驶过程中对于部分零部件的突发性故障，会由远程控制系统传输至维修站点，由专业技师对驾驶人员提供技术指导，并且随着相关技术的完善，不同控制系统的功能逐步丰富，整车控制系统的功能将更加强大[2]。

4.2 电机控制系统

电机控制系统在新能源汽车中是连接电池与电机的电能转换单元，可以提高行车驱动效率、行驶安全和行驶稳定性，是新能源汽车的核心。首先，电机控制系统可以根据车辆的不同行驶工况，选取最适合的驱动形式（四轮独立驱动、前轮驱动或后轮驱动），在系统运行过程中传感器会获取整车行驶状态信息，对运行过程中车辆所受阻力情况进行分析，在电力电子变流器的调节和控制下，辅助调整汽车的行驶状态，以获得最佳的驱动力和车速，从而提高车辆的加速性、稳定性和舒适性。其次，电机控制系统可以实现再生制动，在车辆制动时将车辆动能转化为电能并反馈回电池，从而减少制动系统的磨损并提高能源利用效率。其三，电机控制系统还可以通过转矩控制方法，使车辆在遭受意外障碍物或打滑等情况下，快速平稳地实现驱动力和制动力之间的切换，以保证车辆的行驶安全[3]。

4.3 电池管理系统

电池是新能源汽车车载动力驱动汽车的关键，依靠电池管理系统能够对不同个体电池的温度、电压、电流等数据进行收集，实现同步管理，保持电池的一致性，同时监控电池的充电和放电状态，防止电池过度充电或过度放电，以确保电池的安全和寿命。电池管理系统主要有充放电控制模块、功率分配/限制模块等组成，电池管理系统用于监控电池的工作状态，防止电池出现过充、过放、过流和高温等状况，从而保护电池，提高电池的使用寿命和安全性，如果在充电过程中，系统检测到电池处于过充状态，会及时发出报警信息，提醒驾驶人员及时切断电源。简而言之，新能源汽车电子控制系统中，电池管理系统的主要功能是对电池的运行状态进行数据采集、检测分析、电池组功能优化，电池管理系统可以均衡电池组中的单体电池，使得电池组中所有单体电池的电量保持均衡，还可以预测电池的剩余电量，防止電池过度充电或过度放电，从而保持电池的性能和寿命[4]。总之，电池管理系统在新能源汽车中的应用可以提高车辆的续航里程和安全性，延长电池的寿命和性能，是新能源汽车实现可持续发展和技术创新的重要保障。

4.4 充电控制系统

该系统主要用于控制新能源汽车的充电过程，包括充电时间和充电电流的大小，以确保电池的充电和放电安全。首先，充电控制系统可以通过CAN总线与充电桩相连，并通过有线网络或无线网络（GPRS/CDMA/3G/WiFi）方式与主站后台服务器相连，实现充电数据的采集和查询、充电交易数据的存储等功能。其次，充电控制系统可以实现远程升级集中器程序以及充电桩程序，并具有参数设置、自检、自恢复、信道可靠、通信数据准确性高、维护工作量小等特点。此外，充电控制系统还可以对充电桩和电池进行监控和管理，防止电池出现过充、过放、过流和高温等状况，从而提高电池的使用寿命和安全性。总之，充电控制系统在新能源汽车中的应用可以提高车辆的续航里程和安全性，延长电池的寿命和性能，是新能源汽车实现可持续发展和技术创新的重要保障。这些技术是新能源汽车的重要组成部分，它们的优化和创新将有助于提高新能源汽车的性能和可靠性[5]。

5 未来新能源汽车电子控制技术的发展方向

5.1 电池管理技术的优化

电池管理系统是新能源汽车电子控制技术的重要组成部分，未来将继续得到优化和改进。例如，随着人工智能和机器学习技术的发展，电池管理系统将更加智能化和自适应，能够更好地适应不同的驾驶模式和路况。此外，电池管理技术还将更加注重电池的轻量化和小型化，以降低车辆的能耗和排放。

5.2 电机控制技术的创新

电机控制系统是新能源汽车电子控制的另一个重要技术，现在使用的电机驱动系统主要包括开关磁阻电机、永磁同步电机以及感应电机三大类，在未来电机控制技术得到不断创新和改进，使用智能传感器、感应电动机、可视系统、绝缘双极型晶体管集成模板等技术的应用，使得电机控制系统基于先进的控制算法，提升传感器的智能化水平，确保新能源汽车电机系统运行更加安全高效。

5.3 充电技术的智能化

充电问题是制约新能源汽车发展的瓶颈技术，不仅仅体现在充电效率问题，更主要的是新能源汽车电池充电过程中数据通讯不规范，许多厂家在充电继电器粘连过程中，缺少对其诊断功能的开发应用，部分厂家为了减少成本而删除此类功能，对于新能源电池系统以及充电桩管理时并未安装绝缘检测设备。在未来充电技术将更加自动化、智能化，特别是无线充电技术和超级充电技术的发展应用，将极大地提升充电效率，例如使用智能充电技术，可根据车辆的行驶轨迹和电池状态，自动选择电池充电时间和充电方式，为用户提供更加舒适安全的充电服务。但在相关技术应用过程中，仍需要各类厂家能够统一行业规范，落实行业技术标准，为后期技术开发应用奠定基础。

5.4 能量回收技术的多样化

能量回收技术是新能源汽车电子控制中不可或缺的一环，未来将得到多样化的发展和完善。例如，多种能量回收方式将同时存在，包括机械能回收、电磁能回收、声能回收等，以满足不同车型和不同路况的能量回收需求。此外，能量回收技术还将更加智能化，能够根据不同的行驶状态和电池状态，选择最佳的能量回收方式和充电方式。

5.5 自动驾驶技术的融合

未来新能源汽车发展将呈现智能化和自动化的特征，自动驾驶技术是新能源汽车电动控制技术研究的重点方向。从当前自动驾驶技术的发展分析来看，自动驾驶技术的应用需要是基于先进的传感器技术、紧急制动技术、路径规划系统等技术，能够利用汽车自身的摄像机，扫描仪，雷达等仪器设备将周边的环境转换为抽象的模拟图，由中央控制系统处理后，变为虚拟图像，结合汽车方向刹车等相关系统实现智能驾驶。需要新能源汽车的自动控制系统具有环境感知能力、中央数据分析能力、处理模块、指令执行模块的控制能力、方向识别和政策方位距离侦测等功能，基于先进的定位和算法，依靠高精度的地图，为汽车行驶提供最新最具体的路况信息[6]。未来的新能源汽车将更加智能化和自动化，车辆的电子控制系统也将更加复杂和高效。自动驾驶技术能够提高新能源汽车的能源利用效率和行驶安全性，同时还能降低车辆的能耗和排放。因此，未来的新能源汽车电子控制技术将与自动驾驶技术相互融合，共同推动未来智能交通的发展。

6 结语

综上所述，新能源汽车作为未来汽车行业的发展方向，我国的新能源汽车技术层次研发应用相对完善，特别是新能源汽车的电子控制技术走在世界前列，但相关技术应用研发过程中仍存在一些问题。笔者通过对新能源汽车电池管理技术、电机控制技术、充电技术、整车技术的分析应用，明确了新能源汽车未来电控技术发展的主要方向和发展趋势，相信通过新能源汽车技术的进一步将进一步提升新能源汽车运行的安全性和稳定性，加速新能源汽车在全球市场的推广与普及，更好地促进我国汽车产业的转型升级。

参考文献：

[1]杨楠 ， 赵婧 . 新能源汽车电控技术应用与发展研究 [J].专用汽车 ，2022（11）：22-24.

[2]计端，刘卫. 新能源汽车电子控制技术要点优化分析 [J].汽车与新动力 ，2022，5（05）：25-27.

[3]时宣华 . 电子技术在新能源汽车上的应用 [J]. 汽车与新动力 ，2022，5（04）：30-32.

[4]薛烨，韦利.新能源汽车电子控制的关键性技术刍议［J］.内燃机与配件，2020，23（8）：223-224.

[5]章文宗.新能源汽车维修中电子诊断技术的应用［J］.汽车实用技术，2020，14（2）：210-212.

[6]高源.新能源汽车维修中电子诊断技术的关键点分析［J］.内燃机与配件，2020，12（8）：159-160.