研究汽车机械控制系统中自动化技术的应用

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  摘要:针对汽车机械控制系统中自动化技术应用问题,展开具体的论述,提出自动化控制优化的策略,共享给相关人员参考借鉴。首先,概述了自动化技术的基本情况。其次,结合汽车机械控制系统实际,分析自动化控制技术的实际应用。最后,提出自动化技术的运用策略。随着自动化技术水平的不断提高,未来汽车机械控制系统的性能更加完善。
  关键词:汽车机械控制系统;自动化技术;应用
   中图分类号:U463.6                                     文献标识码:A                                  文章編号:1674-957X(2021)14-0204-02
  0  引言
  现阶段,汽车领域快速发展,自动化控制为发展的主要方向,无人驾驶技术为研究的重点,各个国家都在积极制定自动驾驶普及路线图。根据中商产业研究院发布的研究报告显示,到2021年,预计全球无人驾驶汽车市场规模将会达到70.3亿美元。截止到2035年,预计全球无人驾驶汽车销量将会达到2100万辆。在推动汽车自动化与现代化发展方面,自动化控制技术应用发挥着重要的作用。
  1  自动化控制技术的概述
  从整车机械控制系统分析,网络化控制系统占据着重要的地位,通过接收微控制单元信号,利用控制器进行相应的处理,完成后存储到控制系统的服务器内,进而保障信息的完整性。利用整车控制器装置,能够将信号传输到系统的控制节点,最终利用通讯系统,将采集和信号与信息传输到局域网,实现远程控制。简单来说,自动化技术的应用,通过数据信息的采集与分析以及通讯,借助整车控制器处理与传输,发送到调度端,支持汽车的自动化控制。汽车机械控制系统采用的关键自动化控制技术如下:①通讯系统。采用自动化技术,支持对汽车运行状态的实时化监测,获得各类数据信息,为机械控制提供支持,并且减少冗杂的线路。若想实现自动化技术的应用价值,离不开通讯系统的支持。一般来说,主要分为按照时间节点的信号传输模式与频分制模式。实际应用中频分制信号传输模式的具体应用,不同信号的频率差异,所以不会产生信号干扰,防范信号紊乱的出现,同时可降低故障的发生。②整车控制器。使用的控制器,主要由控制器主芯片和控制器硬件组成,利用CAN总线控制系统以及汽车其余控制节点协调控制,形成综合性功能系统,具有处理数据速度快的优势,机械控制的准确度比较高,同时拥有丰富的功能。采用自动化技术手段,促使汽车整体性能得到优化,运行效率也得到显著提高。
  2  汽车机械控制系统中采用的自动化控制技术
  2.1 案例概述
  以长城DHT混合动力总成系统为例,混动技术的特点可以概括为:1套DHT高集成度油电混合系统;2种动力形式;3套动力总成。其拥有“七合一”高效能多模混动总成,实现对1.5L/1.5T混动专用发动机、双电机控制器以及集成DCDC等。整个系统的构建,选择的是双电机混联拓扑结构,能够实现EV行驶模式、混联驱动模式与串联驱动等,利用控制系统智能化切换不同驾驶场景下的动力和油耗的平衡。图1为结构图。
  2.2 自动化控制技术
  发动机自动化控制。基于自动化技术实现发动机的智能化控制,可利用智能化点火装置来实现,可自动化启动装置,同时能够实现对转速与水温度的实时化监控。除此之外,还可以利用燃油喷射装置,借助传感器获得数据信息,展开具体的分析,判断混合气体的浓度,进而实施相应的控制,促使发动机保持良好的水平,降低油耗。从案例车型分析,采用DHT混合动力系统,能够满足长时间的交由电动机直接驱动汽车的需求。根据车型的差异,此系统提供三种配置方案,即1.5L+DGT100、1.5T+DHT130、1.5T+DHT+P4电机。实际应用方面,100千瓦与130千瓦的电动机输出功率对驱动很多乘用车,基本可以达到需求。当在市区行驶环境下,DHT系统能力通过电动机来驱动车辆,同时支持实现串联模式利用发动机为发电机供电,之后由发电机驱动电动机行驶。当处于中高速运行状态下,发动机利用定轴式变速箱能够直接驱动车轮,并且可以为发电机提供能量,电动机可以同时驱动车辆,形成混联模式。当处于全速大负荷状态下,发动机与电动机会进入全力直驱的模式,能够获得不错的动力响应。这其中自动化控制技术的应用,融入到发动机中支持各项功能的实现,实现车辆的驱动和运行。图2为结构图。
  汽车底盘控制系统。整个汽车机械系统中底盘系统占据着重要地位,为自动化控制的研究和技术应用重点。从实际应用分析,底盘控制系统为重点控制部分,系统能够利用轮胎和路面产生的力,增强汽车的动态性能。案例车型使用的HEV车型动力架构,选择的是双电机HEV架构,根据试验显示性能表现0-100km/h加速仅需要7.5s。除此之外,架构的超强续航能力,实现了纯电动车的驾驶感受,百公里加速可以达到7.2s。除此之外,PHEV四驱车型动力架构中,前后桥电机同时输出动力,系统总功率可以达到320kW,前后桥扭矩0:100-100:0智能化动态调节,借助抓地力,增强整车操控的稳定性。上述功能的实现,自动化技术的应用起到重要的作用,利用系统采集的数据信息,为控制的实现提供支持,保障车辆运行的安全稳定性。
  2.3 技术实现的功能
  实时化监测。将自动化控制技术手段应用到机械控制系统内,利用配置的传感器与系统等,实现对车辆相关部位的数据信息实时化检测,为驾驶者提供数据信息,进而安全操作车辆。与此同时,利用汽车智能网联系统,支持车辆和云端服务器的交流,利用配置的摄像头和雷达等装置,获得各类行驶数据信息,实现对车辆安全运行的有效监管与控制。   故障的准确诊断。利用自动化技术手段,发挥计算机网络的应用价值,实现对驾驶方式的模式,为驾驶环节的控制提供支持,能够替代部分人员的操作。举例来说,根据配置的传感器,利用系统的算法运算与分析,实现自动化控制,可减少不必要的操作,保障车辆行驶的安全性与效率。基于自动化技术的智能化控制系统,在汽车行驶时可以精准的识别和判断障碍物,同时有效避开障碍物,避免安全事故的发生[1]。
  安全机制。构建的自动化控制系统,构建了安全机制,并且对车辆行驶状态下的操作人员权限也进行了布置。若没有权限系统会自动化拒绝操作,以此保障安全性和可靠性,以免非权限操作造成安全事故。借助各类传感装置,实时化采集数据信息,为环境监测提供支持[2]。
  3  汽车机械控制系统中自动化技术的应用发展
  3.1 面向无人驾驶
  从汽车领域的发展分析,无人驾驶是研究和技术应用的重点领域。目前,部分企业已经研发出无人驾驶车辆,例如特斯拉,不过从2020年到2021年5月,国内因为特斯拉车辆失控引发的交通事故累计超过10起,主要为突然加速和刹车失灵或者转向失灵等,引起人们对自动驾驶技术应用的质疑。对于无人驾驶背景下的自动化控制,为保障安全性,还需要加大自动化技术在复杂路况下的控制研究。目前,国内自动驾驶技术研究不断获得突破,以华为为例采用了激光雷达识别技术,通过向四周散射激光并且接收反射信号,同时根据激光返回的飞行时间,来分析车辆周围是否存在障碍物与位置,并且生成点云图,实现精准探测与控制,探测精度能够达到毫米[3]。特斯拉使用的是视觉识别技术,通过模拟人的视觉,借助车身配置的摄像头采集周围环境信息,运用算法进行分析实现自动驾驶。从技术运用实际分析,受到皮肤颜色和性别等因素的影响,难以保障自动驾驶的安全。若想推进汽车领域的自动化发展,在进行自动化技术的研究方面,要面向无人驾驶的高要求,结合车辆行驶环境的复杂性特点,加大对自动化技术的应用研究,促使其能够与其他控制系统相互配合,实现对发动机与底盘系统等的有效控制,促使整车自动化控制水平得到提高[4]。
  3.2 面向混合动力
  基于节能环保的目标,汽车领域的新能源汽车成为热点产品。目前,纯电动车和混合动力车为主要类型[5]。从汽车机械系统控制的角度来说,采用自動化技术手段,研发高水平的系统。在电动车时代,我国获得了不错的成绩。从区域分布情况来看,2019年中国是全球最大的新能源汽车市场,2020年欧洲新能源汽车开始发力,我国占据的份额有些降低,不过总体和欧洲市场份额相当。在竞争格局方面分析,2020年新能源乘用车全球销量的TOP10中,我国占两席位。为更好的适应电动车时代的发展,围绕自动化技术的应用与发展,对自动化技术与物联网技术等的联合应用,进行相应的分析,实现对技术的高水平集成,促使汽车机械控制水平得到显著提高[6]。围绕装配和控制系统等进行全面的分析,积极探索技术优化方案,促使整车的安全性得到增强。关注到混合动力下的自动化控制需求,例如模式切换下的控制等,结合复杂的工况背景,进行技术的研究,提出汽车机械控制措施[7]。
  4  结语
  综上所述,汽车机械控制系统中自动化技术的应用,对提高汽车控制水平,起到积极的作用。将自动化技术与发动机以及底盘系统等融合,利用现代化装置和设备,实现对信息的实时化采集和分析,提高自动化控制水平,保障车辆的安全。未来,无人驾驶与电动车等的应用更加广泛,在进行自动化技术的研究时要结合新形势和新要求,进行相应的研究,提高汽车机械控制的水平。
  参考文献:
  [1]杨飞.汽车机械控制系统中自动化技术的应用[J].内燃机与配件,2021(07):205-206.
  [2]王鑫,王广宇.汽车机械控制系统中自动化技术的作用与应用[J].内燃机与配件,2021(06):231-232.
  [3]李洋.自动化技术在汽车机械控制系统中的有效应用[J].河北农机,2021(02):59-60.
  [4]梁居正.自动化技术在汽车机械控制系统中的应用探析[J].内燃机与配件,2020(24):216-217.
  [5]王孟.探究自动化技术在汽车机械控制系统中的应用[J].电子世界,2020(18):166-167.
  [6]邓彦波.自动化技术在汽车机械控制系统中的运用[J].南方农机,2020,51(14):181-182.
  [7]李沛霞.自动化技术在汽车机械控制系统中的应用分析[J].大众标准化,2020(13):21-22.
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