來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和娛樂(lè)性。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個(gè)電子元器件及其零部件組成的電控系統(tǒng)。近年來(lái)，汽車電子占整車制造成本的比例越來(lái)越高,據(jù)統(tǒng)計(jì),汽車產(chǎn)品創(chuàng)新的90%源于電子控制技術(shù)。隨著節(jié)能減排以及動(dòng)力性和安全性要求的逐漸提高,新型執(zhí)行器和動(dòng)力源被不斷引入汽車系統(tǒng)中。

電控系統(tǒng)在汽車上隨處可見(jiàn),小到雨刮器控制系統(tǒng),大到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成控制系統(tǒng),應(yīng)該說(shuō)汽車的各方面性能越來(lái)越依賴控制技術(shù)的發(fā)展。汽車控制中最為重要的四個(gè)控制系統(tǒng):1)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng);2)傳動(dòng)系控制系統(tǒng);3)主動(dòng)安全控制系統(tǒng);4)新能源汽車控制系統(tǒng)。

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制的研究始于上世紀(jì)70年代末期,采用電子控制的初衷是提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及降低排放。隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求越來(lái)越高,相關(guān)法律法規(guī)也日益苛刻,這促使新技術(shù)和新設(shè)計(jì)不斷應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)中。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)直接決定著汽車的整車性能和排放水平,因此發(fā)動(dòng)機(jī)控制得到了普遍關(guān)注。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是由多個(gè)子控制模塊構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)的最基本控制問(wèn)題包括:1)空燃比控制;2)電子節(jié)氣門(mén)控制;3)怠速控制;4)點(diǎn)火正時(shí)控制;5)爆震檢測(cè)與控制;6)車載診斷系統(tǒng)與安全性診斷、標(biāo)定。

傳動(dòng)控制系統(tǒng)是在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)汽車經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性的重要系統(tǒng)。 2、傳動(dòng)系統(tǒng)一般由離合器、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置、主減速器、差速器和半軸等組成。其基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給汽車的驅(qū)動(dòng)車輪，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使汽車能在一定速度上行駛。對(duì)于前置后驅(qū)的汽車來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)過(guò)離合器、變速箱、萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后輪又稱為驅(qū)動(dòng)輪。目前已經(jīng)成功裝配應(yīng)用到車輛上的自動(dòng)變速器種類有液力式自動(dòng)變速器、無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器、機(jī)械式自動(dòng)變速器和雙離合器式自動(dòng)變速器。不同的自動(dòng)變速器具有各自不同的特點(diǎn)及相應(yīng)的控制問(wèn)題,目前對(duì)自動(dòng)變速器控制的主要研究方向有起步過(guò)程控制、換擋過(guò)程控制、沖擊抑制控制和驅(qū)動(dòng)軸力矩/離合器壓力估計(jì)等。

3、汽車的安全性從總體上來(lái)說(shuō)分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性。從發(fā)展趨勢(shì)看,如何主動(dòng)避免事故發(fā)生具有積極意義,因而車輛主動(dòng)安全控制的研究和開(kāi)發(fā)日益引起汽車研發(fā)人員的重視。在人、車輛和環(huán)境三者之間的閉環(huán)系統(tǒng)中,駕駛員相當(dāng)于一個(gè)控制器,為了防止這個(gè)“控制器”的不穩(wěn)定和誤操作,還需要增加一個(gè)更可靠的控制器以監(jiān)測(cè)人、車、環(huán)境狀況,這就需要對(duì)汽車主動(dòng)安全技術(shù)中駕駛操縱性進(jìn)行深入而細(xì)致的研究。自20世紀(jì)80年代以來(lái),各種提高駕駛操縱性的主動(dòng)安全裝置也相繼問(wèn)世,先后出現(xiàn)了制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-lockbrakesystem,ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(Accelerationslipregulation,ASR)、車輛操縱穩(wěn)定控制系統(tǒng)(vehiclestabilitycontrol,VSC)等。

4、能源枯竭、環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)亟需解決的問(wèn)題。電動(dòng)汽車以其獨(dú)特的節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)引起越來(lái)越多的國(guó)家的重視。發(fā)展以電能為核心能源的新能源汽車是緩解全球范圍內(nèi)能源危機(jī),減少污染的重要途徑之一。為了順應(yīng)這個(gè)潮流,電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車得到了飛速的發(fā)展,開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車控制技術(shù)是今后汽車工業(yè)發(fā)展的必然方向。新能源汽車的關(guān)鍵控制問(wèn)題主要包括:混合動(dòng)力汽車扭矩需求管理、電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、能量回收控制。

目前，汽車控制技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)展,然而汽車控制系統(tǒng)由多個(gè)功能獨(dú)立但動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)耦合的子系統(tǒng)組成,每部分的動(dòng)力學(xué)機(jī)理復(fù)雜、性能指標(biāo)相互影響。同時(shí)大量新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,滿足了汽車的節(jié)能減排、動(dòng)力性及安全性,但引入了諸多新型電控執(zhí)行器,增加了控制自由度和動(dòng)力學(xué)耦合的復(fù)雜程度,使得電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、標(biāo)定和實(shí)驗(yàn)更加困難,對(duì)傳統(tǒng)控制理論和方法的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。由于能源安全和氣候變化問(wèn)題日益突出，世界許多國(guó)家把交通電氣化作為減少石油依賴、溫室氣體和污染物排放的重要舉措。我國(guó)也把發(fā)展新能源汽車作為節(jié)能減排和新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。

汽車控制中還存在很多重要且尚未解決的問(wèn)題需要從事汽車控制的科研人員去探索和認(rèn)知。對(duì)已經(jīng)進(jìn)入世界汽車產(chǎn)量前三位的中國(guó)來(lái)說(shuō),若許多關(guān)鍵、核心的電控技術(shù)均需從國(guó)外引進(jìn),那么高昂的引進(jìn)和改造費(fèi)不僅損害消費(fèi)者利益,也嚴(yán)重地?fù)p害我國(guó)自主汽車企業(yè)的利益。進(jìn)而使得我國(guó)自主汽車企業(yè)不但無(wú)法和跨國(guó)汽車集團(tuán)競(jìng)爭(zhēng),還有可能存在被逐漸邊緣化的危險(xiǎn)。因此從理論和方法角度進(jìn)行汽車控制的自主研究,對(duì)提升我國(guó)汽車核心技術(shù)水平和提高汽車行業(yè)的自主創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,而且對(duì)于缺少核心技術(shù)的我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在人才儲(chǔ)備上也有著深遠(yuǎn)的意義。

審核編輯 黃昊宇