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新能源客车的电子电工设计革新
前言：5月22日，工信部再次发文，对《中国制造2025》进行了详细解读。
其中，关于“推动节能与新能源汽车发展”方面内容很多，信息量很大。
按照规划，2025年，中国自主品牌新能源汽车年销量将达到300万辆，在国内市场占80%以上。
而在智能网联汽车方面，2025年，我国将掌握自动驾驶总体技术及各项
关键技术，建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群，
基本完成汽车产业转型升级。
要使汽车能够大量的普及，那么新能源汽车在电子电工设计必须进行革新，才能使其销量达到预定目标。
1、新能源客车的电子电工设计革新的必要
中国汽车行业继续稳坐全球汽车产销量第一的“宝座”，但随之而来的却是一连串的社会问题：原油对外依存度超过50%的国际公认安全警戒线;汽车尾气占城市废气超过65%。
新能源汽车为全球解决传统能源汽车带来的环境问题和能
源问题提供了最佳的机会，成为全球持续关注的热点。
而汽车是现代社会最主要的交通运输工具，汽车的发展使得石油危机越来越严重。
人类生活水平的提高使得汽车的保有量还会不断增加，但地球上的资源有限，为了能够合理利用资源，
汽车的节能是非常重要的。
然而，汽车既是一个复杂的工业产品，又是一种运输工具，其能耗与其本身性能和使用管理水平密切相关。
新能源汽车的电子电工是管理汽车的中枢。
所以新能源汽车的电子电工设计是解决汽车节能问题的重要因素。
世界各国都极其重视汽车的节能技术，出台了一系列的汽车发展的法律法规，明确指导汽车的节能发展方向，并且为此提供了大量的物力和人力的支持。
我国更是大力推动电动汽车的发展。
除了政策上，新能源汽车的电子电工设计革新有得天独厚的优势外，在市场方面，同样也有着无比巨大的市场潜力。
新能源汽车作为一个新兴高科技的产品，它的丰满的科技价值注定了它的市场价格不菲，加上社会基础设施如充电桩的缺失，这些不利条件必定造成市场用户会少之又少。
所以，大力革新新能源汽车的电子电工设计，可以给用户提供更加完美的用户体验，从而以低成本的革新稀释了高浓度的价格，能够极大增加市场的认可度，使得用户更好地接受这个产品，
从而才能实现它的商业价值，最终才取得市场的作用，推动新能源汽车的发展与成熟。
所以，新能源汽车的电子电工设计革新势在必行。
2、新能源汽车电子电工设计革新的方向
新能源汽车电子控制的关键性技术研究在新能源汽车的组成中，电子控制单元ECU的好坏直接关系到整个车辆的动力效率、控制策略以及安全可靠性。
研制
出一种适合纯新能源汽车的电子控制单元（ECU）具有十分重要的意义。
电子控制单元ECU系统是新能源汽车的大脑，由能源管理系统、能源再生制动等多个子系统构成，其中每个子系统的部件一般包括有信号处理部分、传感器、控制策略系统、执行系统、电控、诊断电路、指示电路等组成。
虽然，不同新能
源汽车上的电控系统存在区别：但总体来说一般都包能量管理系统、能源再生制动系统、电动助力转向系统、电机控制系统以及动力总控系统。
因此，新能源汽
车的控制功能是各个子系统综合实现的。
3、电机控制发展方向
“其实，除了不一样的驱动方式，新能源汽车与传统汽车并无本质的区别，
更佳的驾驶与乘坐体验和更高安全性依然是汽车设计的主要挑战。
”富士通半导体(上海)有限公司市场总监王钰指出，“在舒适性和安全性上，视频技术获得越来越广泛的应用，而电机作为新能源汽车的核心部件，高效率、高性能的控制技术是实现舒适性和安全性的重要保障。
”
随着新能源汽车技术逐渐成熟，电机控制系统面临越来越高的要求：用于无传感器矢量控制的复杂算法和高级建模需要出色的处理能力;需要具有性能、效率、易用性以及成本方面的综合优势。
MB91580系列就内置可适用于电动及混合
汽车电机控制的CPU内核和外设功能，值得一提的是旋转变压器感应器内置了专
用接口电路，可降低系统成本，并通过实现驱动电机必须的高转矩响应控制过程
达到改善电机运行和降低能耗的目的。
高效率、低成本地实现高转矩汽车电机的控制过程极具挑战性。
MB91580系列通过集成关键外设功能实现了降低系统成本、高速反馈控制，达到改善电机运行和低能耗的目的。
MB91580集成的主要功能特性还包括：具有高精度检测电
流和电机位置的12位A/D转换器和R/D转换器，R/D转换器检测电角度，与检
测三相电流的A/D转换器同步;集成专用计算电路，因此可自动计算内置R/D转换器检测到的电角度的正弦和余弦值。
“除了解决方案本身的性能特性外，电机控制相关算法也非常关键。
富士通可以提供包括成熟的180度变频控制在内的各种核心关键算法，因此在新能源汽车的电机控制领域具有特殊的技术优势。
4、能源管理系统发展方向
能源和环境问题已经成为阻碍当今社会发展的两大突出问题。
为寻求人类社
会的可持续发展，新能源汽车的开发利用越来越受到世界各国政府的高度重视。
电池模块是新能源汽车的动力源泉，其性能的优劣直接影响新能源汽车的续驶里
程和性能。
作为新能源汽车的智能核心，能量管理系统(Energy Management System，EMS)可以使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，实现最佳的充电方式，延长电池模块的使用寿命，增加新能源汽车的使用安全感。
因此，EMS在新能源汽车整车设计过程中备受科研人员和使用者的重视。
4-1国外能量管理系统研究现状
国外新能源汽车的研究起步早，并且在能量管理方面做了大量的理论和
实践工作。
目前对于EMS的研究主要集中在以下三个方面：电池组的专家诊断系统、荷电状态（SOC）和健康状况(SOH)的估计、电池组的均衡管理策略。
4-2国内能量管理系统研究现状
国内EMS的研究起步较晚，近年来，在国家“863”计划的推动下，也取得
了一定的成果。
(1)电池组的专家诊断系统
郑杭波等以模糊数学与模糊诊断原理为基础，建立了电池组故障诊断模糊专
家系统的模型，给出了专家系统所用规则、历史档案数据内容以及电池组运行性
能评估的算法—静态SOR评估算法。
(2)荷电状态（SOC）和健康状况(SOH)的估计
北京航空航天大学从2000年开始启动电池管理系统的研发工作，研制的镍
氢电池管理系统具有电流、电压及电池箱温度的采集、SOC和SOH估计等功能；王建群等人为BK 6121EV研制的铅酸电池管理系统以单片机为核心，采用分布式结构，可以实时参数检测、故障诊断、危险信号报警和热管理等功能。
(3)电池组的均衡管理策略
力高新能源研发出的“LIGOO EBB”智能均衡系统，采用高频开关电路并设
计了优秀的散热结构，电池均衡电流达到1A,实现了安培级均衡的管理系统。
4-3能量管理系统的发展方向
(1)电池安全预警技术关系到新能源汽车能否正常运行，将是EMS的重要研究方向之一。
(2)目前，国内外比较成型的EMS技术主要是针对某一动力系统设计的,效果比较好，但是很难用在其它汽车的动力系统上。
因此，研究更具通用性的EMS 已经成为目前的发展方向。
5、动力总成控制系统发展方向
动力总成控制系统由以下部分组成：动力总成控制单元、发动机电控单元、
电机控制器、AMT控制器及动力电池管理系统。
其中动力总成控制单元用以确定
发动机与电动机输出功率的比例,以满足汽车的动力性能、经济性、排放性等性
能指标, 保证换档操作过程的平顺性。
动力总成控制系统方面，采用低功耗硬件设计和高效能量管理策略，通过唤醒技术，在停车状态时仅保持网络监听机制; 在运动状态时，根据油门踏板、制动踏板、车速、当前档位等信号信息，并参考发动机、AMT、电机、电池、ABS 的工作状态，依据预设的能量管理策略对发动机、电机进行扭矩、转速等控制，使
车辆处于高效运作模式，提高能量利用率。
通过项目实施，突破了整车控制算法核心技术，具备了开发多种新能源控制器的基础设计能力。
6、总结
新能源汽车三大核心技术：整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS）是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性
等有着重要影响。
如果对于整车控制单元的电池管理系统和电机控制单元能够做
出突破性的发展，新能源汽车就能够大幅度的普及。
图1 整车控制单元
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