电控系统在汽车上随处可见,小到雨刮器控制系统, 大到发动机动力总成控制系统, 应该说汽车的各方面性能越来越依赖控制技术的发展。汽车控制中最为重要的四个控制系统: 1) 发动机控制系统; 2) 传动系控制系统; 3) 主动安全控制系统; 4) 新能源汽车控制系统。
1、汽车发动机控制的研究始于上世纪 70 年代末期, 采用电子控制的初衷是提高车辆的燃油经济性、动力性以及降低排放。随着对发动机性能要求越来越高, 相关法律法规也日益苛刻, 这促使新技术和新设计不断应用到发动机中。发动机控制系统直接决定着汽车的整车性能和排放水平, 因此发动机控制得到了普遍关注。发动机控制系统是由多个子控制模块构成的复杂系统, 如图1所示。
发动机的最基本控制问题包括: 1) 空燃比控制; 2) 电子节气门控制; 3) 怠速控制; 4) 点火正时控制; 5) 爆震检测与控制; 6) 车载诊断系统与安全性诊断、标定。
传动控制系统是在发动机控制系统基础上实现汽车经济性、动力性的重要系统。 2、传动系统一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。其基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。对于前置后驱的汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。目前已经成功装配应用到车辆上的自动变速器种类有液力式自动变速器、无级自动变速器、机械式自动变速器和双离合器式自动变速器。不同的自动变速器具有各自不同的特点及相应的控制问题, 目前对自动变速器控制的主要研究方向有起步过程控制、换挡过程控制、冲击抑制控制和驱动轴力矩/离合器压力估计等。图二为机械式传动系一般组成及布置示意图。
3、汽车的安全性从总体上来说分为主动安全性和被动安全性。从发展趋势看, 如何主动避免事故发生具有积极意义, 因而车辆主动安全控制的研究和开发日益引起汽车研发人员的重视。 在人、车辆和环境三者之间的闭环系统中, 驾驶员相当于一个控制器, 为了防止这个 “控制器” 的不稳定和误操作, 还需要增加一个更可靠的控制器以监测人、车、环境状况, 这就需要对汽车主动安全技术中驾驶操纵性进行深入而细致的研究。自 20 世纪80 年代以来, 各种提高驾驶操纵性的主动安全装置也相继问世, 先后出现了制动防抱死系统 (Anti-lock brake system, ABS)、驱动防滑系统 (Acceleration slip regulation, ASR)、车辆操纵稳定控制系统 (vehicle stability control, VSC) 等。
4、能源枯竭、环境污染已经成为当前社会亟需解决的问题。电动汽车以其独特的节能环保的优势引起越来越多的国家的重视。发展以电能为核心能源的新能源汽车是缓解全球范围内能源危机,减少污染的重要途径之一。为了顺应这个潮流,电动汽车、混合动力汽车得到了飞速的发展,开发电动汽车控制技术是今后汽车工业发展的必然方向。新能源汽车的关键控制问题主要包括: 混合动力汽车扭矩需求管理、电动汽车电池管理系统、电机驱动控制、能量回收控制。
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