汽車工程概論第6章課件

第6章汽車電子控制技術(shù)與新能源汽車6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀6.2汽車電子控制系統(tǒng)6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)6.4汽車底盤電子控制技術(shù)6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)6.6新能源汽車6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新能源在汽車上得到廣泛應(yīng)用。汽車已由過去的以機為主、以電為輔的傳統(tǒng)運輸設(shè)備，發(fā)展到機械、液壓、電氣及電子并重，高度電氣化及自動化的新型交通工具，汽車工業(yè)已進入了電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車的電子時代。汽車電子化是現(xiàn)代汽車工業(yè)的重要標志。汽車電子最早實際應(yīng)用的是德國Bosch公司1967年研制成功的電子燃料噴射裝置，它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式化油器，而后該系統(tǒng)進一步發(fā)展成為發(fā)動機管理系統(tǒng)，開始了計算機在汽車上的應(yīng)用。從20世紀60年代至70年代末，汽車的電子化主要應(yīng)用在發(fā)動機周圍的零部件上;從20世紀80年代開始，汽車電子化已全面深入到汽車各個方面，并呈現(xiàn)逐漸加速的趨勢。下一頁返回6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)代汽車已由計算機對其實現(xiàn)全面的電子控制，汽車電子技術(shù)的應(yīng)用從大的方面來分大致有以下五部分:1.發(fā)動機及傳動系的電子裝置(1)汽油機的最佳電子控制(空燃比、點火、廢氣再循環(huán)、怠速、爆震控制、噴嘴控制等);(2)柴油機的最佳電子控制(噴油、排氣、增壓控制等);(3)變速箱和離合器的電子控制;(4)發(fā)動機和傳動系聯(lián)合程序控制;(5)無級變速器電子控制(CVT)等。上一頁下一頁返回6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀3.儀表及通信方面的電子裝置(1)電子車速里程表和轉(zhuǎn)速表;(2)車載電話;(3)衛(wèi)星導(dǎo)航;(4)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù);(5)智能交通系統(tǒng)等。4.舒適性方面的電子裝置(1)全自動空調(diào)(濕度、溫度、清潔度、含氧量自控系統(tǒng));(2)門窗自動控制系統(tǒng);上一頁下一頁返回6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀(3)座椅自動調(diào)節(jié)系統(tǒng);(4)高級立體聲音響;(5)無人駕駛等。5.新能源方面的電子裝置(1)代用燃料及其控制;(2)蓄電池電動汽車控制;(3)燃料電池電動汽車控制;(4)混合動力汽車控制等。上一頁返回6.2汽車電子控制系統(tǒng)汽車的電子控制系統(tǒng)一般由傳感器、電控單元ECU和執(zhí)行元件三大部分組成，如圖6-1所示。傳感器將外部運行信號、汽車的狀態(tài)信號、駕駛員操作信號等轉(zhuǎn)換成電信號，并將其送入電控單元;電控單元對輸入的信號進行處理，并產(chǎn)生一定的控制信號;執(zhí)行元件接收電控單元輸出的控制信號，并輸出相應(yīng)的物理量控制汽車。下一頁返回6.2汽車電子控制系統(tǒng)

(3)制動系統(tǒng)主要有車速、車輪轉(zhuǎn)速、車輛加速度、滑動率、制動踏板力、制動踏板位置等傳感器。

(4)車令向控制系統(tǒng)主要有轉(zhuǎn)向、車輛加速度、車速等傳感器。

(5)懸架控制系統(tǒng)主要有車速、車高、轉(zhuǎn)向角、節(jié)氣門開度、制動力等傳感器。

(6)空調(diào)控制系統(tǒng)主要有外界氣溫、車內(nèi)溫度、日照量、冷卻水溫、冷媒壓力、冷媒溫度等傳感器。

(7)儀表、報警、診斷系統(tǒng)主要有燃油余量、冷卻水溫、機油壓力、機油質(zhì)量、進氣壓力、風(fēng)窗洗滌劑液位、蓄電池液位、門開關(guān)、制動液量等傳感器。上一頁下一頁返回6.2汽車電子控制系統(tǒng)6.2.2電控單元(ECU)電子控制單元(ElectronicControlUnit,ECU)，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等，其用途是汽車專用微機控制器，也叫汽車專用單片機。它和普通單片機一樣，由輸入電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、微處理器(CPU)、存儲器(ROM,RAM)以及輸出電路等組成，如圖6-2所示。

(1)輸入電路。輸入電路接收傳感器和其他裝置輸入的信號，對信號進行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定電壓的輸入電平。由傳感器送到ECU輸入電路的信號既有數(shù)字信號又有模擬信號，若是數(shù)字信號，則直接輸入微機;若是模擬信號，則由A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入微機。(2)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將傳感器輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳遞給微機。上一頁下一頁返回6.2汽車電子控制系統(tǒng)(3)微處理器(CPU)。微處理器，也稱微機，將上述已經(jīng)預(yù)處理過的信號進行運算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。

(4)存儲器。存儲器有只讀存儲器（ROM)和隨機存儲器(RAM)兩種:ROM中存儲的數(shù)據(jù)是由制造廠寫入的，不會因斷電而消失;RAM中存儲的數(shù)據(jù)是在機件運行中存入的，斷電后消失，不留任何記憶。

(5)輸出電路。輸出電路輸出的是弱電流，不可能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，因此將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號。上一頁下一頁返回6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)對于汽車發(fā)動機而言，應(yīng)盡可能降低汽車尾氣中有害物質(zhì)的排放量，盡可能改善發(fā)動機運行的經(jīng)濟性，盡可能提高發(fā)動機的動力性。采用機械控制的傳統(tǒng)發(fā)動機，要同時滿足以上三項目標是不可能的，只有采用電子控制技術(shù)才能同時達到這三項目標。汽車發(fā)動機電子控制系統(tǒng)通過電子控制手段，對發(fā)動機點火、噴油、空燃比、排放廢氣等進行優(yōu)化控制，使發(fā)動機工作在最佳工況，達到提高性能、安全、節(jié)能、降低廢氣排放的目標。下一頁返回6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)6.3.1汽油機電子控制技術(shù)進入20世紀90年代，已有100多年應(yīng)用歷史的化油器式汽油機逐漸退出汽車領(lǐng)域，取而代之的是電控多點汽油噴射(Multi-PointInjection,MPI)汽油機，到了90年代的中后期，現(xiàn)了以分層稀燃為主要特征的汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)(GasolineDirectInjection,GDI)

化油器式、MPI,GDI三種不同類型汽油機的供油方式比較如圖6-3所示?；推魇桨l(fā)動機是在進氣管道的化油器位置上吸出汽油，與空氣混合，霧化形成混合氣，經(jīng)氣門進入氣缸[圖6-3(a)];MPI電控汽油噴射發(fā)動機是在進氣歧管，氣門之前的位置上噴射汽油，再經(jīng)氣門進入氣缸[圖6-3(b)];GDI直噴式汽油發(fā)動機則是汽油直接噴入氣缸[圖6-3(c)]。上一頁下一頁返回6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)6.3.2柴油機電子控制技術(shù)柴油機電子控制技術(shù)與汽油機電子控制技術(shù)有許多相似之處，整個系統(tǒng)都是由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三大部分組成。電控柴油機所用的傳感器，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等傳感器以及節(jié)氣門位置傳感器，與電控汽油機是相似的。處于機械控制時代的柴油機，就已經(jīng)有直列泵、分配泵、單體泵等不同的系統(tǒng)，每個系統(tǒng)又有多種不同的結(jié)構(gòu)，因此形成了柴油噴射系統(tǒng)的多樣化。在傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)發(fā)展了三代柴油機電控噴射系統(tǒng)，第一代為位置控制系統(tǒng)，第二代為時間控制系統(tǒng)，第三代為高壓共軌控制系統(tǒng)，這三代技術(shù)在柴油機上都有應(yīng)用。上一頁下一頁返回6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)被世界內(nèi)燃機行業(yè)公認為20世紀三大突破之一，它改變了傳統(tǒng)的柱塞脈動供油原理，通過液力增壓、共軌蓄壓或高壓共軌等形式形成高壓，采用壓力時間式燃油計量原理，用電磁閥控制噴射過程，實現(xiàn)對噴射油量和噴射正時的靈活控制。柴油機高壓共軌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的柴油機燃油噴射系統(tǒng)相比，噴射壓力高而且可以控制，噴油速率也可以靈活控制;與傳統(tǒng)泵--噴嘴系統(tǒng)柴油機相比，高壓共軌系統(tǒng)對傳統(tǒng)柴油機結(jié)構(gòu)改造工作量小，應(yīng)用比較方便。因此，高壓共軌系統(tǒng)近年來得到積極發(fā)展，德國Bosch公司、日本Denso公司和英國Lucas公司等都研制出了柴油機電控高壓共軌系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，高壓共軌系統(tǒng)將成為21世紀柴油機燃油系統(tǒng)的主流。上一頁下一頁返回6.3汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)典型的柴油機高壓共軌系統(tǒng)如圖6-4所示，主要由五個部分組成，即油泵總成、共軌管總成、噴油器總成、電控單元(ECU)以及各類傳感器。輸油泵從油箱將低壓柴油泵入高壓油泵的進油口，由發(fā)動機驅(qū)動的高壓油泵將柴油增壓后送入共軌管內(nèi)。共軌管將增壓后的柴油蓄積起來，并消除高壓柴油中的壓力波動，然后再輸送給各個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實現(xiàn)在相應(yīng)時刻燃油噴射的開始和終止。上一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)6.4.1汽車自動變速技術(shù)汽車自動變速技術(shù)實現(xiàn)汽車變速器傳動比的自動變化，與傳統(tǒng)的機械變速器相比，具有操縱簡單、行車安全、駕駛平順舒適、改善汽車排放、提高汽車動力性和燃油經(jīng)濟性等優(yōu)點。實現(xiàn)汽車自動變速的方法有多種，但目前在汽車上應(yīng)用較多的主要有三種，即液力自動變速器(AutomaticTransmission,AT)、機械自動變速器(AutomaticMechanicalTransmission,AMT)和機械無級變速器(ContinuouslyVariableTransmission,CVT)。下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)液力變矩器是一種以油液為介質(zhì)進行可控轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)囊毫ρb置，它既能實現(xiàn)類似離合器的中斷和傳遞動力、過載保護以及緩和沖擊功能，又能在傳遞轉(zhuǎn)矩時使輸出轉(zhuǎn)矩在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。液壓控制系統(tǒng)是由一系列的閥體組成的，其主要任務(wù)有:在汽車行駛過程中接受換擋信號，控制油泵的泵油壓力，滿足自動變速器各系統(tǒng)的工作需要;根據(jù)換擋桿的位置和汽車的行駛狀態(tài)，控制液力變矩器及行星齒輪系統(tǒng)的工作，實現(xiàn)自動換擋;控制液力變矩器中油液的循環(huán)和冷卻;控制液力變矩器中鎖止離合器的工作狀態(tài)。在電控液力自動變速器的電子控制系統(tǒng)中，相關(guān)的傳感器和開關(guān)主要有節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、空擋啟動開關(guān)、制動燈開關(guān)、換擋模式選擇開關(guān)、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、O/D(超速擋)開關(guān)等。傳感器將信號傳給電子控制單元ECU,ECU控制執(zhí)行器工作，在自動變速器中的執(zhí)行器主要是電磁閥。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)

2.機械自動變速器(AMT)機械自動變速器是在現(xiàn)有的機械變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類變速器，保留了機械變速器絕大部分總成部件，既具有液力自動變速器自動變速的優(yōu)點，又保留了機械變速器傳動效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易等特點，是目前性價比最高的一種自動變速器。電控機械式自動變速器是一個電子控制的發(fā)動機、干式離合器和機械變速器組成的系統(tǒng)。它保持原發(fā)動機、離合器和變速器總成，僅少量改變了變速器的操縱系統(tǒng)。電控單元ECU代替了駕駛員的大腦，傳感器代替人的感覺神經(jīng)，執(zhí)行機構(gòu)代替駕駛員的手和腳的換擋動作，使車輛始終處于最佳擋位下行駛，系統(tǒng)原理框圖如圖6-6所示。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)機械式自動變速器根據(jù)當(dāng)前汽車運行狀態(tài)、路面狀況以及駕駛員的意圖等進行自動換擋控制。駕駛員通過加速踏板和選擇器(包括選擋范圍、換擋規(guī)律、巡航控制等)向ECU表達意圖，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位、節(jié)氣門開度等傳感器實時監(jiān)測發(fā)動機工況和車輛的運行狀況，并將相應(yīng)的電信號輸入ECU,ECU按存儲在其中的預(yù)先設(shè)定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律(最佳換擋規(guī)律、離合器最佳結(jié)合規(guī)律、發(fā)動機節(jié)氣門的自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等)對節(jié)氣門開度、離合器結(jié)合以及換擋三者進行控制，以實現(xiàn)發(fā)動機、離合器和變速器最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的行駛性能、平穩(wěn)起步性能和迅速換擋的能力。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)汽車前進時，前進離合器接合，倒擋離合器松開，動力從輸入軸傳到行星架，再傳到與其相連的右行星架，經(jīng)前進離合器傳至太陽輪，通過太陽輪帶動主動帶輪，再由V形金屬傳動帶將動力傳遞到從動工作帶輪，帶輪的可動部分和不可動部分形成的V形槽與V形金屬帶嚙合。當(dāng)主、從動工作帶輪的可動部分在油缸內(nèi)液壓力作用下作軸向移動時，連續(xù)改變了金屬傳動帶的工作半徑，從而改變了傳動比。然后動力經(jīng)中間減速器、主減速器與差速器傳遞到車輪。汽車倒退時，前進離合器松開，倒擋離合器接合使行星齒圈固定，內(nèi)行星齒輪與太陽輪嚙合，外行星齒輪與行星齒圈進行內(nèi)嚙合，經(jīng)這一雙星行星排的行星齒輪機構(gòu)，傳遞到太陽輪的力矩方向發(fā)生改變，后面的力矩傳遞路線與前進時一樣。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)6.4.2汽車懸架電子控制技術(shù)隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和汽車速度的提高，人們對汽車懸架的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的機械式懸架的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)不能隨汽車行駛速度和路面條件的變化而自動調(diào)節(jié)，通過改善機械結(jié)構(gòu)和優(yōu)化參數(shù)來改善懸架的性能已近極限，于是電子控制的懸架系統(tǒng)的開發(fā)研究越來越受到重視。電子控制懸架系統(tǒng)可以根據(jù)汽車的工作狀況和路面的不平度，對懸架的阻尼、剛度及車體高度進行自動調(diào)節(jié)根據(jù)電子懸架工作方式的不同，可分為半主動懸架和主動懸架兩大類。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)半主動懸架根據(jù)路面的沖擊、車輪與車體的加速度、速度與位移信號實時調(diào)節(jié)懸架的阻尼系數(shù)，消耗來自不平路面的沖擊能量，而不需要提供能量，以改善懸架緩沖性能。這種電控懸架結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、能量消耗小，是目前轎車上普遍采用的一種形式。典型的半主動懸架結(jié)構(gòu)簡圖如圖6-8所示，在結(jié)構(gòu)上與機械懸架接近，但其對振動的控制效果在一定程度上卻可以接近主動懸架，遠遠優(yōu)于被動懸架。電控減振器的執(zhí)行器一般采用置于減振器上方的步進電機，步進電機的旋轉(zhuǎn)帶動空心活塞桿內(nèi)部的轉(zhuǎn)子閥旋轉(zhuǎn)，從而改變轉(zhuǎn)子閥節(jié)流孔與活塞節(jié)流孔的相對位置，進而改變活塞兩側(cè)腔室之間的節(jié)流面積以調(diào)節(jié)懸架的阻尼特性。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)主動懸架在其結(jié)構(gòu)中植入了可人工或自動控制發(fā)力的調(diào)節(jié)機構(gòu)，并能根據(jù)路面情況自動調(diào)節(jié)減振器剛度和阻尼，以獲得良好的行駛舒適性。從這種懸架的組成種類來看，大致又可以分為兩大類:一類是電子控制式主動液壓懸架，它能通過車載電腦計算出懸架受力大小和加速度，利用液壓減振器的伸縮來保持車身平衡;另一類則是電子控制式空氣懸架，它也是通過車載電腦計算懸架的受力及感應(yīng)路面情況，適時調(diào)整空氣減振器的剛度和阻尼系數(shù)，使車身的振動始終保持在一定范圍內(nèi)。這兩類電控主動懸架都能實現(xiàn)車身高度調(diào)節(jié)，能通過改變減振器阻尼來抑制車身姿態(tài)變化，不過在性能表現(xiàn)上卻是各有千秋:電控主動液壓懸架在舒適性上稍差一些，對于復(fù)雜路況的反應(yīng)也比較吃力，甚至還會導(dǎo)致油壓過高影響壽命;電控主動空氣懸架所要求的懸架結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，成本高昂、維護保養(yǎng)成本高。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)6.4.3汽車轉(zhuǎn)向電子控制技術(shù)汽車轉(zhuǎn)向性能是汽車的主要性能之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。為了提高轉(zhuǎn)向性能，目前普遍采用了動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是最早采用的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)形式，電子技術(shù)和電氣技術(shù)的應(yīng)用使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生了革命性的變化，出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(ElectricPowerSteering,EPS)和線控電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering-By-Wire,SBW)。

電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然在一定程度上克服了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點，降低了油耗，改善了助力特性，但仍然沒有擺脫液壓油泄漏所造成的環(huán)境污染問題，這便推動了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)1.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在1985年首次被日本豐田克雷西達采用，它完全拋棄了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力執(zhí)行機構(gòu)，是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了助力電機、傳感器和電子控制單元等裝置。

EPS是一種直接依靠電力提供輔助轉(zhuǎn)矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它用電動機提供助力，助力大小由電控單元(ECU)控制，系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電動機、電磁離合器、減速機構(gòu)和電子控制單元ECU等組成，如圖6-10所示。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)EPS的基本工作原理是:當(dāng)汽車處于啟動或者低速行駛狀態(tài)時，操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向，裝在轉(zhuǎn)向柱上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷檢測作用于轉(zhuǎn)向柱扭桿上的轉(zhuǎn)矩，并將此信號與車速信號同時輸入ECU，處理器對輸入信號進行運算處理，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，從而控制電動機的電流和轉(zhuǎn)向，電動機經(jīng)離合器及減速機構(gòu)將轉(zhuǎn)矩傳遞給轉(zhuǎn)向柱輸出軸，為駕駛?cè)藛T提供輔助轉(zhuǎn)向力。當(dāng)車速超過一定的臨界值或者出現(xiàn)故障時，為保持汽車高速時的操控穩(wěn)定性，EPS系統(tǒng)退出助力工作模式，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動轉(zhuǎn)向模式不轉(zhuǎn)向的情況下，電動機不工作。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)

2.線控電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，兩者都是用電機作為執(zhí)行器，但兩者的本質(zhì)區(qū)別是:在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間有轉(zhuǎn)向柱等機械連接;而在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間沒有任何機械連接線控電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又稱為電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、主控制單元(ECU)和容錯控制單元(RECU)組成，如圖6-11所示。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)

SBW系統(tǒng)工作時，裝在轉(zhuǎn)向拉桿上的拉壓力傳感器和線位移傳感器實時地反映出路面狀況，即可得出路感信息，再將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號傳給ECU,ECU依據(jù)車速傳感器傳來的電信號以及路感電機上反饋來的電流信號來控制路感電機的轉(zhuǎn)動方向和輸出轉(zhuǎn)矩大小，從而完成對路感電機的實時控制。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，裝在轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器開始工作，將在轉(zhuǎn)向軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩信號和轉(zhuǎn)向信號轉(zhuǎn)換為電信號傳給ECU;同時，ECU再依據(jù)車速傳感器傳來的電信號、拉桿上兩傳感器的路感信號以及轉(zhuǎn)向電機上反饋來的電流信號來決定轉(zhuǎn)向電機的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)矩大小，從而完成對轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機的實時控制。在對轉(zhuǎn)向電機和路感電機控制的同時，容錯控制單元RECU又對ECU進行實時監(jiān)控，在ECU發(fā)生故障時對系統(tǒng)進行彌補控制。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)6.4.4汽車制動電子控制技術(shù)制動系統(tǒng)是汽車安全行駛的重要保障，利用電子控制技術(shù)來提高汽車制動系統(tǒng)的性能并打一展其功能已受到越來越廣泛的重視。制動防抱死系統(tǒng)(Anti-lockBrakingSystem,ABS)目前已非常成熟，在轎車上已成為一種標準配置，同時一些新型的電子制動控制系統(tǒng)還在不斷推出,如電子制動力分配系統(tǒng)(ElectronicBraking-forceDistribution,EBD)、制動輔助系統(tǒng)(BrakingAssistantSystem,BAS),驅(qū)動防滑系統(tǒng)(AccelerationSlipRegulation,ASR)以及電子穩(wěn)定性程序(ElectronicStabilityProgram,ESP)等，這些電子控制技術(shù)的使用，大大提高了汽車的主動安全性。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)1.制動防抱死系統(tǒng)(ABS)電子控制制動防抱死系統(tǒng)實質(zhì)上是實現(xiàn)制動器制動力的自動調(diào)節(jié)，這種裝置使汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，它可充分發(fā)揮制動器的制動效能，提高制動減速度和縮短制動距離，并能有效地提高車輛制動時的方向穩(wěn)定性，從而大大提高了汽車行駛的安全性，所以發(fā)展迅速。

ABS系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和壓力調(diào)節(jié)器三部分組成，圖6-12是以車輪角減速度作比較量的ABS調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡圖。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)在汽車正常制動時，液力蓄能器的高壓油將球閥4推開，高壓油作用在減壓活塞上方，使球閥9處于常開狀態(tài)，制動分泵與制動總泵直接相通制動過程中，控制器不斷分析傳感器送來的信息。當(dāng)減速度達到某一門限值時，控制器發(fā)出指令，電磁線圈5通電產(chǎn)生吸力，鐵芯連同推桿6向右移動，使球閥4液力蓄能器關(guān)閉高壓油道，同時使減壓活塞8上方與低壓泄油道相通而上移，球閥9關(guān)閉，分泵油壓與低壓泄油道相通，油壓降低，制動器制動力下降。松開制動器后，車輪轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)其角加速度達到設(shè)定的門限值時，控制器又發(fā)出指令，切斷電磁線圈電流，在液力蓄能器高壓油的作用下，鐵芯左移，球閥4關(guān)閉減壓活塞8上方與低壓泄油道2的通道，蓄能器中的高壓油迫使減壓活塞8下移，頂開球閥9，分泵壓力重新上升，又開始制動，如此循環(huán)，直至停車。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)

2.電子制動力分配系統(tǒng)(EBD)汽車制動時，如果四只輪胎附著地面的條件不同或與地面的摩擦力不同，在四個輪子的制動力相同的情況下汽車就容易產(chǎn)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象。電子制動力分配系統(tǒng)的功能就是自動調(diào)節(jié)前、后軸的制動力分配比例，在一定程度上可以縮短制動距離，提高制動效能，并配合ABS提高制動時的方向穩(wěn)定性。當(dāng)發(fā)生緊急制動時，EBD系統(tǒng)在ABS起作用之前，可依據(jù)車輛的重量和路面條件來控制制動過程，自動調(diào)整汽車制動液壓系統(tǒng)，使前、后輪的液壓接近理想制動力的分布。因此，EBD實際上是ABS的輔助功能，它可以改善并提高ABS的功效。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)3.制動輔助系統(tǒng)(BAS)有研究表明，在出現(xiàn)緊急情況而實施緊急制動時，90%左右的駕駛員缺乏果斷，不能將制動踏板完全踩到底，使得制動系統(tǒng)的制動能力不能充分發(fā)揮，導(dǎo)致制動距離延長，引發(fā)交通事故。制動輔助系統(tǒng)就是為解決這一問題而研制的。BAS系統(tǒng)一般是在ABS的基礎(chǔ)上，增加一個制動踏板位移傳感器或者制動主缸油壓傳感器及一套液壓助力系統(tǒng)。當(dāng)制動踏板移動的速率或制動主缸油壓的增長速率過快時，ECU判斷出此時駕駛員正在實施緊急制動，于是BAS起作用，助力油泵向制動主缸油路提供較高的制動油壓，使制動系統(tǒng)的反應(yīng)時間縮短，從而減小制動距離。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)4.驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR車輛行駛時不僅要求制動時的安全、高效與穩(wěn)定，而且要求車輛在加(減)速、轉(zhuǎn)向狀態(tài)下仍然具備行駛時的方向穩(wěn)定性與可操縱性。當(dāng)車輛在驅(qū)動狀況下運行時，一旦車輪滑動率處于非穩(wěn)定范圍時，會使車輛喪失穩(wěn)定性與操縱性。采用驅(qū)動防滑控制ASR技術(shù)對驅(qū)動輪進行控制，當(dāng)汽車加速時將滑動控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動，保證行駛安全。

ASR是在ABS的基礎(chǔ)上的打一充。ASR與ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和電子控制單元，只是在通往驅(qū)動車輪制動輪缸的制動管路中增設(shè)了一個防滑轉(zhuǎn)制動壓力調(diào)節(jié)器，在由加速踏板控制的主節(jié)氣門上方增設(shè)了一個由步進電動機控制的副節(jié)氣門，并在主、副節(jié)氣門處各設(shè)置了一個節(jié)氣門開度傳感器。典型的ABS/ASR系統(tǒng)的組成如圖6-13所示。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)5.電子穩(wěn)定性程序(ESP)在汽車行駛過程中，汽車不斷受到橫向和縱向的作用力，當(dāng)橫向力(側(cè)向力)超過車輪的側(cè)向抓地力時，汽車的操縱能力將大大降低，甚至失控，從而影響行車安全。在ABS和ASR系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的電子穩(wěn)定性程序(ElectronicStabilityProgram,ESP)，可以實現(xiàn)對汽車縱向和橫向滑移的控制，從而大大提高汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性。ESP系統(tǒng)集成了ABS,ASR和BAS三個系統(tǒng)的基本功能，主要由轉(zhuǎn)向角傳感器、輪速傳感器、橫向加速度傳感器、側(cè)滑傳感器、發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU以及ESP液壓調(diào)節(jié)器等組成，如圖6-14所示。上一頁下一頁返回6.4汽車底盤電子控制技術(shù)ESP通過傳感器向車載電腦傳遞有關(guān)信息，車載電腦通過對這些信息的分析、計算，辨別駕駛員的行駛意圖，一旦發(fā)現(xiàn)車身出現(xiàn)擺動趨勢，系統(tǒng)將瞬間采取修正措施，使汽車達到最佳的行駛狀態(tài)和操縱性能，實現(xiàn)或接近駕駛員的理想行車軌跡。當(dāng)汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向不足時，前輪偏向軌跡外側(cè)，ESP系統(tǒng)通過對軌跡內(nèi)側(cè)的后輪制動來產(chǎn)生一個補償力矩將車輪帶回期望的行駛軌跡，如圖6-15(a)所示;而當(dāng)汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向過多時，汽車尾部橫向擺動，此時ESP系統(tǒng)則通過對軌跡外側(cè)的前輪制動產(chǎn)生一個補償力矩將車輪帶回期望的行駛軌跡，如圖6-15(b)所示。上一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)6.5.1安全氣囊系統(tǒng)汽車安全氣囊系統(tǒng)(SupplementRestraintSystem,SRS)又稱輔助乘員保護系統(tǒng)，是一種當(dāng)汽車遭到碰撞而急劇減速時能很快膨脹的緩沖氣囊，是一種被動安全裝置。當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞事故時，安全氣囊控制系統(tǒng)檢測到?jīng)_擊力(減速度)超過設(shè)定值時，安全氣囊電腦立即接通充氣元件中的電爆管電路，點燃電爆管內(nèi)的點火介質(zhì)，火焰引燃點火藥粉和氣體發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，在0.03s的時間內(nèi)即將氣囊充氣，使氣囊急劇膨脹，沖破轉(zhuǎn)向盤上裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員，使駕駛員和乘員的頭部和胸部壓在充滿氣體的氣囊上，緩沖對駕駛員和乘員的沖擊，隨后又將氣囊中的氣體放出。下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)安全氣囊系統(tǒng)主要由碰撞傳感器、SRS電腦、SRS指示燈和氣囊組件四部分組成。車輛發(fā)生碰撞時，碰撞沖擊力使碰撞傳感器和觸發(fā)傳感器接通，SRS電腦接通引爆電路，使電流流過電爆管，使其發(fā)熱將電爆管內(nèi)的點火介質(zhì)引燃，火焰隨即打一散到點火藥粉和氣體發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，如圖6-16所示。氣體經(jīng)濾網(wǎng)冷卻后進入氣囊內(nèi)，氣囊急劇膨脹，沖破轉(zhuǎn)向盤上的裝飾蓋板，緩沖對駕駛員和乘員的沖擊。充氣元件與氣囊安裝在轉(zhuǎn)向盤上，與轉(zhuǎn)向盤一起轉(zhuǎn)動，電爆管與SRS電腦之間的導(dǎo)線是靠螺旋導(dǎo)線(游絲)來連接的。上一頁下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)6.5.2汽車自動空調(diào)系統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，目前大部分高級轎車采用了自動空調(diào)系統(tǒng)。自動空調(diào)系統(tǒng)將制冷、采暖(包括除霜)、通風(fēng)三個功能一體化，以微機控制為核心，結(jié)合各種傳感器對發(fā)動機的有關(guān)運行參數(shù)(如冷卻液溫度、轉(zhuǎn)速)、車廂內(nèi)外的條件(如氣溫、空氣濕度、日照強度)以及制冷壓縮機的開停狀況等多種參數(shù)進行實時檢測，并與設(shè)定參數(shù)相比較，進行綜合運算，求出一個目標值，并與微機中預(yù)先設(shè)定的性能曲線進行比較，給各個執(zhí)行元件發(fā)出工作指令，通過控制氣源門、溫度門、出風(fēng)分配門、熱水閥開度及鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速等，自動控制出風(fēng)的風(fēng)量、分配方式、速度和濕度，以實現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣環(huán)境進行全方位、多功能的調(diào)節(jié)和控制。上一頁下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)自動空調(diào)系統(tǒng)主要由傳感器、空調(diào)電子控制單元(ECU)和執(zhí)行機構(gòu)組成.典型的汽車全自動空調(diào)系統(tǒng)的傳感器主要有室內(nèi)溫度傳感器、室外溫度傳感器、太陽輻射傳感器、空氣濕度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、發(fā)動機水溫傳感器等，如圖6-17所示?？照{(diào)ECU對接收到的各種輸入信號進行比較、判斷并發(fā)出工作指令，讓執(zhí)行機構(gòu)實施相應(yīng)動作。空調(diào)ECU主要進行空氣流量控制、通風(fēng)孔選擇、溫度控制以及壓縮機離合器控制等。不同品牌和不同類型的汽車自動空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行元件可能不盡相同，但這些執(zhí)行元件一般都是伺服電機或電磁機構(gòu)。自動空調(diào)系統(tǒng)中的伺服電機一般有進風(fēng)控制伺服電機、空氣混合伺服電機和送風(fēng)控制伺服電機等，進風(fēng)控制伺服電機控制送風(fēng)方式，空氣混合伺服電機可以改變冷暖空氣的混合比例，送風(fēng)控制伺服電機控制送風(fēng)的方式。上一頁下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)6.5.3汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GlohalPositioningSystem,GPS)別是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的需要而建立的一套利用導(dǎo)航衛(wèi)星檢測位置的系統(tǒng)。1994年GPS轉(zhuǎn)為民用以來，它在汽車上的應(yīng)用獲得迅猛進展。汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)就是在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型技術(shù)，其典型組成如圖6-18所示。

GPS系統(tǒng)利用環(huán)繞在地球周圍的24顆GPS衛(wèi)星進行定位，汽車根據(jù)接收到的其中3顆衛(wèi)星的信號計算汽車所在位置的經(jīng)緯坐標，汽車所在地位置以及行駛路線就會顯示在汽車熒光屏的電子地圖上。如果利用通信衛(wèi)星將汽車的位置信息傳送給監(jiān)控中心，汽車所在地位置以及行駛路線也會顯示在監(jiān)控中心熒光屏的電子地圖上。上一頁下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)具有非常強大的功能，主要如下:(1)給汽車提供出行路線規(guī)劃和進行導(dǎo)航。提供出行路線規(guī)劃是汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)的一項重要功能，它包括自動線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計。駕駛者確定起點和目標地，由計算機軟件按要求自動設(shè)計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等的計算。人工線路設(shè)計是由駕駛者根據(jù)自己的目標地設(shè)計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立線路數(shù)據(jù)庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

(2)車輛監(jiān)控。利用GPS系統(tǒng)和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小;可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上;還可實現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時監(jiān)控。上一頁下一頁返回6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù)

(3)對車輛實行調(diào)度指揮和緊急援助。監(jiān)控中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛運行狀況，對被監(jiān)控車輛進行合理調(diào)度，監(jiān)控中心也可隨時與跟蹤目標通話，實行管理;通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應(yīng)急處理。

(4)在車上進行信息查詢。為用戶提供主要地理位置標記，如旅游景點、賓館、醫(yī)院等在系統(tǒng)中都建立有數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進行查詢，查詢資料可以文字、語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內(nèi)的任意目標所在位置進行查詢。上一頁返回6.6新能源汽車在20世紀的最后幾十年，環(huán)境和能源對人類生活和社會發(fā)展的影響越來越大，節(jié)能、環(huán)保、新能源等字眼越來越緊密地與汽車聯(lián)系在一起。研制開發(fā)更節(jié)能、更環(huán)保、使用替代能源的新型汽車，成為各大汽車公司的當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)過對各種新燃料、新能源和新動力的探索，電動汽車成為最主要的選擇之一。電動汽車包括純電動汽車(ElectricVehicle,EV),混合動力電動汽車(HybridElectricVehicle,HEV)和燃料電池電動汽車(FuelCellElectricVehicle,FCEV)三種形式下一頁返回6.6新能源汽車6.6.1純電動汽車(EV)由于電動汽車采用電動機驅(qū)動，蓄電池作為動力，因此其結(jié)構(gòu)和燃油汽車明顯不同，其系統(tǒng)布置如圖6-19所示。電動汽車和燃油汽車在原動機和動力傳動裝置上是不同的。用電動機代替內(nèi)燃機及其附屬裝置(即潤滑、冷卻、進排氣系統(tǒng)等)，使其結(jié)構(gòu)簡單;在動力傳動裝置上，取消了燃料箱和燃料控制系統(tǒng)，代之以電源系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等，反而使整個裝置的重量及體積近10倍于內(nèi)燃機系統(tǒng)。幾年前，幾乎所有的車輛牽引電機均為直流電機，這是因為牽引直流電機具有起步加速牽引力大、控制系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點。近年來，交流電機驅(qū)動系統(tǒng)得到發(fā)展和應(yīng)用，其突出優(yōu)點是體積小、重量輕、效率高、基本免維護、調(diào)速范圍寬。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車在交流電機驅(qū)動系統(tǒng)中，動力電池的電流經(jīng)動力分配單元送入系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器將直流電逆變成交流電驅(qū)動交流電機，電機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)定速比減速器后，通過萬向傳動軸、主減速器、差速器和半軸驅(qū)動車輪，使汽車前進或倒退。當(dāng)汽車制動減速時，車輪帶動電機轉(zhuǎn)動，通過矢量控制使感應(yīng)電機成為交流發(fā)電機產(chǎn)生電能，經(jīng)系統(tǒng)控制器逆變變換后給電池組充電，這一過程稱為再生制動。具有再生制動的電動汽車使一次充電后的續(xù)駛里程增加10%-15%。由于交流感應(yīng)電機體積小、重量輕，而動力電源逆變器均使用IGBT大功率管，所以動力驅(qū)動控制系統(tǒng)應(yīng)有專門的冷卻裝置。系統(tǒng)控制器除了有主逆變器驅(qū)動牽引電機外，還有幾個小功率DC/AC逆變器，逆變器產(chǎn)生的交流電用來驅(qū)動空調(diào)壓縮泵電機、動力轉(zhuǎn)向泵電機、制動泵電機和冷卻泵電機。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車在電動汽車中，儲能元件起著向電動機提供能量的作用，另外還可接收制動能量并將其儲存起來。為使儲能裝置不致過大和過重，儲能元件應(yīng)具有較高的比功率和比能量。目前，在純電動汽車上應(yīng)用的儲能元件有飛輪電池、超級電容器、電化學(xué)電池(鉛酸電池、鎳氫電池、銼離子電池)等。雖然純電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比具有很多優(yōu)點，但其發(fā)展目前仍存在一定的困難，電動汽車的發(fā)展瓶頸體現(xiàn)在電池技術(shù)方面，一是電池能量密度低，二是充電時間長。另外，電動汽車系統(tǒng)的可靠性和高昂的價格也是阻礙電動汽車普及的主要原因。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車6.6.2混合動力電動汽車(HEV)所謂混合動力電動汽車，是車上裝有內(nèi)燃機和電動機兩種動力源。將產(chǎn)生動力的部件與電能儲存元件以不同的方式結(jié)合起來，可以形成不同類型的HEV。簡而言之，HEV就是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(又稱輔助動力裝置(APU)、電力驅(qū)動和儲能裝置結(jié)合在一起。與常規(guī)的內(nèi)燃機動力相比，混合動力的主要優(yōu)點是，采用了高功率的能量儲存裝置(飛輪、超級電容器或蓄電池)向汽車提供瞬時能量，可以減小發(fā)動機尺寸、提高效率、降低排放。另外，混合電動汽車基本上不改變現(xiàn)有的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不改變現(xiàn)有能源(石油燃料)的體系，不改變用戶對汽車的使用習(xí)慣，這是它能夠迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車1.串聯(lián)式混合驅(qū)動系統(tǒng)串聯(lián)式混合驅(qū)動系統(tǒng)由電動機驅(qū)動汽車行駛，發(fā)動機與發(fā)電機集成為輔助動力單元(APU)，如圖6-20所示。發(fā)動機在最佳工況點附近驅(qū)動發(fā)電機以相對穩(wěn)定的工況運行。當(dāng)發(fā)電機發(fā)出的功率無法滿足汽車行駛時對功率的需求時(如啟動、高速行駛、爬坡等)，電池組可以向電動機提供額外的電能;當(dāng)發(fā)電機發(fā)出的功率超過汽車行駛時對功率的需求時(如低速、滑行、停車等)，發(fā)電機向電池組充電。該系統(tǒng)APU與電動機無機械連接，整車布置的自由度較大，控制系統(tǒng)也簡單，但能量轉(zhuǎn)換次數(shù)多，效率不高，續(xù)駛里程有限，仍需設(shè)置充電站。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車

2.并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是指發(fā)動機與電動機可以分別獨立地驅(qū)動車輪，如圖6-21所示，該系統(tǒng)適合于城市間公路行駛的車輛。當(dāng)汽車進入市區(qū)行駛時，關(guān)閉發(fā)動機，進入電動狀態(tài);當(dāng)汽車在市郊公路行駛時，關(guān)閉電動機，由發(fā)動機直接驅(qū)動。3.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，發(fā)動機和電動機既可以分別驅(qū)動汽車也可以同時驅(qū)動汽車，如圖6-22所示，發(fā)動機與電動機的工作狀態(tài)是由計算機控制的。該系統(tǒng)適合各種行駛條件，且不需外界充電，續(xù)駛里程與內(nèi)燃機汽車相當(dāng)，是最理想的混合電動方案，但技術(shù)含量高，控制復(fù)雜。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車發(fā)動機相比使用了一些新技術(shù)，除發(fā)動機、電動機、蓄電池等各種單元技術(shù)外，重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù)。根據(jù)車輛的類型、使用工況和設(shè)計目標，合理地選擇發(fā)動機、發(fā)電機、電動機和混合動力驅(qū)動形式，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢是混合電動汽車開發(fā)的核心，其中整車控制為研究重點。整車控制的主要任務(wù)有:根據(jù)司機踏板位置、擋位、制動踏板力和蓄電池狀態(tài)，整車ECU計算出發(fā)動機的輸出功率、電動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機轉(zhuǎn)速用于控制不同的汽車總成;在制動時，整車ECU給電動機發(fā)出能量回收再生發(fā)電控制命令。混合動力汽車整車控制系統(tǒng)的原理如圖6-23所示。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車6.6.3燃料電池電動汽車(FCEV)采用燃料電池作為能源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車。目前的燃料電池主要以氫燃料電池為主。氫燃料電池是一種電化學(xué)發(fā)電裝置，把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，其基本原理是電解水的逆反應(yīng):把加注的氫和空氣中的氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外打一散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，分解為氫離子和電子，產(chǎn)生電流的同時氫離子通過外部負載到達陽極，與氧結(jié)合生成水。圖6-24所示為氫燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)示意圖。上一頁下一頁返回6.6新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，燃料電池電動汽車具有以下優(yōu)點:(1)能量直接轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率高，理論上可達100%，實際上已達60%-80%;(2)能量應(yīng)用效率高，排放污染低，幾乎可以達到零排放，具備使用替代燃料的可能性;(3)低噪聲，無振動，安靜舒適;(4)燃料補充容易，