來源：羅姆半導體社區

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、經濟性和娛樂性。用傳感器、微處理器MPU、執行器、數十甚至上百個電子元器件及其零部件組成的電控系統。近年來，汽車電子占整車制造成本的比例越來越高,據統計,汽車產品創新的90%源于電子控制技術。隨著節能減排以及動力性和安全性要求的逐漸提高,新型執行器和動力源被不斷引入汽車系統中。

電控系統在汽車上隨處可見,小到雨刮器控制系統,大到發動機動力總成控制系統,應該說汽車的各方面性能越來越依賴控制技術的發展。汽車控制中最為重要的四個控制系統:1)發動機控制系統;2)傳動系控制系統;3)主動安全控制系統;4)新能源汽車控制系統。

1、汽車發動機控制的研究始于上世紀70年代末期,采用電子控制的初衷是提高車輛的燃油經濟性、動力性以及降低排放。隨著對發動機性能要求越來越高,相關法律法規也日益苛刻,這促使新技術和新設計不斷應用到發動機中。發動機控制系統直接決定著汽車的整車性能和排放水平,因此發動機控制得到了普遍關注。發動機控制系統是由多個子控制模塊構成的復雜系統。

發動機的最基本控制問題包括:1)空燃比控制;2)電子節氣門控制;3)怠速控制;4)點火正時控制;5)爆震檢測與控制;6)車載診斷系統與安全性診斷、標定。

傳動控制系統是在發動機控制系統基礎上實現汽車經濟性、動力性的重要系統。 2、傳動系統一般由離合器、變速器、萬向傳動裝置、主減速器、差速器和半軸等組成。其基本功用是將發動機發出的動力傳給汽車的驅動車輪，產生驅動力，使汽車能在一定速度上行駛。對于前置后驅的汽車來說，發動機發出的轉矩依次經過離合器、變速箱、萬向節、傳動軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后輪又稱為驅動輪。目前已經成功裝配應用到車輛上的自動變速器種類有液力式自動變速器、無級自動變速器、機械式自動變速器和雙離合器式自動變速器。不同的自動變速器具有各自不同的特點及相應的控制問題,目前對自動變速器控制的主要研究方向有起步過程控制、換擋過程控制、沖擊抑制控制和驅動軸力矩/離合器壓力估計等。

3、汽車的安全性從總體上來說分為主動安全性和被動安全性。從發展趨勢看,如何主動避免事故發生具有積極意義,因而車輛主動安全控制的研究和開發日益引起汽車研發人員的重視。在人、車輛和環境三者之間的閉環系統中,駕駛員相當于一個控制器,為了防止這個“控制器”的不穩定和誤操作,還需要增加一個更可靠的控制器以監測人、車、環境狀況,這就需要對汽車主動安全技術中駕駛操縱性進行深入而細致的研究。自20世紀80年代以來,各種提高駕駛操縱性的主動安全裝置也相繼問世,先后出現了制動防抱死系統(Anti-lockbrakesystem,ABS)、驅動防滑系統(Accelerationslipregulation,ASR)、車輛操縱穩定控制系統(vehiclestabilitycontrol,VSC)等。

4、能源枯竭、環境污染已經成為當前社會亟需解決的問題。電動汽車以其獨特的節能環保的優勢引起越來越多的國家的重視。發展以電能為核心能源的新能源汽車是緩解全球范圍內能源危機,減少污染的重要途徑之一。為了順應這個潮流,電動汽車、混合動力汽車得到了飛速的發展,開發電動汽車控制技術是今后汽車工業發展的必然方向。新能源汽車的關鍵控制問題主要包括:混合動力汽車扭矩需求管理、電動汽車電池管理系統、電機驅動控制、能量回收控制。

目前，汽車控制技術取得了令人矚目的進展,然而汽車控制系統由多個功能獨立但動力學關聯耦合的子系統組成,每部分的動力學機理復雜、性能指標相互影響。同時大量新技術的廣泛應用,滿足了汽車的節能減排、動力性及安全性,但引入了諸多新型電控執行器,增加了控制自由度和動力學耦合的復雜程度,使得電控系統的設計、標定和實驗更加困難,對傳統控制理論和方法的應用提出了新的挑戰。由于能源安全和氣候變化問題日益突出，世界許多國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。我國也把發展新能源汽車作為節能減排和新興戰略型產業的重要內容。新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。

汽車控制中還存在很多重要且尚未解決的問題需要從事汽車控制的科研人員去探索和認知。對已經進入世界汽車產量前三位的中國來說,若許多關鍵、核心的電控技術均需從國外引進,那么高昂的引進和改造費不僅損害消費者利益,也嚴重地損害我國自主汽車企業的利益。進而使得我國自主汽車企業不但無法和跨國汽車集團競爭,還有可能存在被逐漸邊緣化的危險。因此從理論和方法角度進行汽車控制的自主研究,對提升我國汽車核心技術水平和提高汽車行業的自主創新能力具有重要的現實意義,而且對于缺少核心技術的我國汽車產業在人才儲備上也有著深遠的意義。

審核編輯 黃昊宇