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电子控制技术在车辆工程中的应用杨莉钱思儒白自金

发表时间：2021/7/2 来源：《中国电力企业管理》2021年3月作者：杨莉钱思儒白自金

[导读] 随着社会经济的发展，科学技术不断进步，带来了轨道交通行业的蓬勃发展，汽车技术，信息技术，电子技术不断进步发展，各种技术在汽车控制工程中的应用被不断深化，大大提升了车辆的可靠性，提高了行车的安全性，从而有效降低交通事故的发生率。

辽宁锦州工业大学杨莉钱思儒白自金 121000

摘要：随着社会经济的发展，科学技术不断进步，带来了轨道交通行业的蓬勃发展，汽车技术，信息技术，电子技术不断进步发展，各种技术在汽车控制工程中的应用被不断深化，大大提升了车辆的可靠性，提高了行车的安全性，从而有效降低交通事故的发生率。因此，研究分析电子控制技术在车辆工程中的应用具有重要的现实意义。本文就以电子控制系统在车辆工程上的应用进行分析，通过对其内容、方式、原理的分析，从而为我国车辆工程的发展提供下有效的参考与促进作用。
关键词：电子控制技术；车辆工程；应用
        引言
        为了满足社会发展的需要，轨道交通行业正朝着速度更快、稳定性更高、成本更低廉的方向发展。尤其是电子控制技术在轨道交通中的应用，优化了轨道交通的结构和性能，提高了运输的效率。因此，研究分析电子控制技术在车辆工程中的应用具有重要的现实意义。
        1电子控制技术的概述
        1.1电子控制系统的概念
        电子控制系统，主要分为两个系统，即闭环控制系统和开环控制系统。开环控制系统的作用主要是在计算机系统下，对相应的控制系统进行处理，即在相应系统的程序结束后，对其进行数据的收集、整理、整合和分析，但并不会干扰控制系统。此外，对于后期产生的相关数据，开环系统控制可以自行的处理，不必向上级系统反映。在闭环系统中，当被处理过的系统输出量到达执行系统后，可以直接对数据进行有效的控制。
        1.2电子控制技术的控制过程
        电子技术的控制过程主要包括三个部分，即数据的实时采集、实时决策的控制和实时控制这三个方面。首先，要对电子控制技术实行操作的控制，这时首要的任务是对数据进行实时的采集。电子控制技术的应用是依靠许多的数据而得来的，因此，相关的技术人员应该熟练的掌握计算机的应用技术，准确的把握计算机系统控制的特点，这样才能对控制的对象进行有效的管理的监督，即便及时的对相关的数据进行收集、分析，将这些数据作为识别的依据。其次，要对实时控制进行一定的决策，即当系统采集到有关的数据后，电子控制系统可以对这些数据进行系统化的分析和处理，以便将整理后的数据更好的应用到适当的位置上。最后，进行实时的控制，即当计算机人员利用系统收集到有关的数据后，系统会向上级的系统进行反映，这两者会产生一定的作用，从而起到互相影响的作用，以便更好的实施电子控制的技术。
        2汽车电子控制技术的类型
        2.1车身控制技术
        车身控制技术应用方式就是说提升车辆系统的驱动功能，提高汽车在驾驶过程中的安全性、稳定性、能够提升车辆整体以及不同驾驶环境中的功率稳定性，具体的车辆控制管理内容主要是汽车电子通信系统、安全气囊、车门车窗、座椅车灯、数字仪表与其他外部控制内容，提升用户对车辆整体控制的效率以及在运行过程中的稳定性。
        2.2车辆形式姿态控制
        电子控制技术在别凉着运行阶段的主要是转弯、停车启动、加速减速情况，在这个过程重中要尽可能保证车辆整体的稳定性，同时也及时对驾驶员操作进行反馈，让驾驶员进行灵活、舒适、高效的进行汽车运行变动。反映到具体的车辆控制系统主要是自动巡航系统、四轮转向系统以及驱动系统。将不同系统运行变化与用户操作的结合就是电子控制技术发展的目标。
        2.3动力牵引控制系统
        动力牵引控制顾名思义就是针对系统驱动的控制应用，将发动机控制的动力传输、寿命管理进行优化设计，比如在发动机点火、怠速时自动减少其运行功率，动力牵引时优化加速川普传输方式。保障发动机稳定、持续的进行功率输出。避免前后牵引力的过大变化。同时做好发动机燃烧温度的的监控预警。保证发动机运行过程时的安全性以及提升其寿命管理。
        2.4自动驾驶控制系统
        目前，我国在自动加强方面的技术研究也已经取得了巨大突破，百度无人汽车已经能够根据用户特定需求进行自主驾驶，其运行原理就是通过各类传感器、雷达、摄像头及时感知车辆周围的环境变化，然后根据反馈的数据系统发动电子控制指令，然后车辆再根据指令变化调整自己的运行姿态。相同的车辆内部的运行管理也是借助传感器进行随时调节。比如通过温度传感器自动进行温度恒定控制。
        3电子控制技术的控制过程
        首先，电子控制技术要能够实现对车辆运行数据的实时采集，并通过相应的算法进行数据分析来了解车辆目前的运行状态，或者根据用户的控制需求及时进行其他控制系统的调节。
        其次、针对车辆控制要达到实时控制决策。根据数据反应的控制变化进行分类处理。保证稳定性、安全性的前提下，将指令快速传递用于指导车辆控制。
        最后，对车辆工程进行实时监控管理，通过对车辆运行与系统管理的各项数据进行记录分析，对车辆工程的各项磨损进行数据反馈，提升车辆工程管理的整体性水平。
        4电子控制技术在车辆工程中的应用
        近年来，传统的交流电控制牵引力模式，已经难以满足轨道交通设备实际运行的要求，很多地区都积极引入了新技术和新材料，以期满足当前社会发展的需要，实现轨道交通系统的可持续发展。利用电力电子技术，可以优化轨道交通机车牵引与制动之间的关系，例如，利用设置在轨道交通机车上的位置转换开关，可以实现了在主电路上对牵引、制动的自动转换，有效的避免了人工操作所可能存在的错误，提高了转换的效率，使得整个操作过程更加的简便和可靠。

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        4.1轨道运输装备牵引/制动特性
        在城轨运输中，牵引/制动特性是最基本、最重要的性能，装备运输是首要考虑的一个因素，运输的速度、加速性能等都要满足城轨运输的需求。在运输装备牵引/制动时，优先采取再生制动，电机回馈的电能通过交流装置回馈给电网，在这个系统控制中，高功率的密度变流装置，能控制电机和矩阵电机，从而能顺利实现对电机的牵引/制动。整个技术应用中，直流电动机转动，产生交流异步传动，将直流电动转为交流传动，最终能将转差电流控制发展成为矢量电流控制，相较于传统的控制技术，现代电子牵引/制动系统的优势更加明显。
        4.2CBTC电子通信系统的应用
        CBTC属于现代先进的电子技术，在城轨控制系统中发挥着重要的作用，其中的监控和连续控制作用，能实现轨道交通的移动闭塞制运行模式，能实现实时的双向通信信息交流，减少了城轨工程中的硬件工程设备的投入，从而更有效节约安装和维护的成本，系统的安装和调试等工作更加便捷，更加低成本的全寿命运行。整个CBTC系统主要包括地面设备（轨旁设备以及联锁系统），还有车载设备系统等。当地面设备向车载设备传输控制信息时，通过控制城轨列车的运行时间和速度等，能形成闭环信息传输和控制。这种电子通信技术的应用能进一步提升城轨安全性，结构更加简便。
        4.3脉冲宽度调制技术（PWM）应用
        这种交流技术在现代城轨交通工程建设中的应用，主要是对轨道交通进行变频调节，降低能耗，实现其绿色节能发展。通过改变输出的脉冲占比，实现输出电压与频率之间的转换，从而能将交流脉冲转变为直流脉冲，最终形成能量的转换，采用空间适量的脉冲调制系统，在三相对称正弦波电压供电时，最终合成旋转的空间电压矢量，形成脉冲波。
        4.4无触点逻辑控制技术应用
        无触点逻辑控制技术属于现代电力电子技术和现代计算机控制技术实现的一种车载控制和设备驱动的技术，在轨道交通车载控制方面的应用很广泛，其主要采用分布式的逻辑控制单元（LCU）构建控制系统，在每一个逻辑单元的内部使用控制器和输入、输出电路，替代原来电气柜内的大量中间继电器，通过时间继电器和迂回线路对车辆进行有效的控制。LCU的核心就是微机控制单元和大集成电路，其中微机控制单元主要是对各种电器的逻辑联锁关系进行控制，采用功率场效应管等电力电子元器件，对继电器进行代替，能直接驱动电磁控制器和控制线圈绕组，从而将指令传递给各个单元，并且执行指令。
        具体应用时，根据车辆的控制需求，在每一个节点相应的位置，选择相应数量的LCU，LCU之间借助硬连线连接，并且可以相互通信，可以布置可靠的网络系统，例如MVB、RS485及CAN总线等。驾驶司机通过操作信号进行操作，并且根据系统监控信号和指令进行行车过程中的操作。在硬连线端可以直接进入LCU输入的操作端口，经过LCU的逻辑语言运算，将驱动信号通过输出电路直接传达到相应的功能器件上面，实现功能要求。在这个过程中输入信号的采集一般可以分为4类：（1）司控器的控制信号，当司机操作后，各个司控器行程结束，钥匙、旋钮状态信号等都将处于关闭状态；（2）司机台、屏柜的按钮，当信号灯亮起的时候，司机和维护人员可以根据指示完成操作，根据各操作器件的状态信号进行检查，保证正常运行；（3）执行部件的监控信号，这个部分的信号主要是各执行部件的行程开关、位置等状态信息，如门、制动系统的阀等状态信号；（4）网络信号，在车辆运行的过程中，LCU通过网络能与其他系统相互连接，在这个过程中会获取其他系统通过网络发射的信号和控制指令等，并且获得相关的监控信号。在这个系统中，为了抗干扰，可以将各硬线传来的输入信号定义，根据逻辑直流的有效信号，最终能提升系统的抗干扰能力。这种技术在现代轨道交通工程中正逐渐应用，其结构紧凑、占用空间小，冗余度高，可编程逻辑响应速度快，非常能满足切实的需求。
        5新能源发动机中电控技术的应用
        5.1氢燃料发动机
        氢燃料具有燃烧速度快，重效比极高的优点，过往常被用在火箭燃料上。但由于氢元素本身较为活泼的化学性质，在发动机实际燃烧操作时，回火，早燃的现象时有发生。电控技术的出现能对控制氢燃料的燃烧问题起到了很好地保障，氢燃料发动机本身与传动汽油发动机差异不大，要注意把控差异燃烧的程度。
        5.2天然气发动机
        天然气以其高能效比，环保低污染，低廉的价格的优点，在燃料中发展前景最好。不过，天然气发动机与传统汽油发动机在温度上，润滑、排气水平上还有较大差距。因此，需要电控系统在点火能量、空气燃比等进行数值补偿，弥补当前不成熟技术带来的缺陷，如此天然气的优点才能被完全的表现出来。
        5.3混动发动机
        混合电动发动机。混合电动汽车结构构造中不仅包含了电动机，同时采用了发动机，同时使用两种动力供给装置，作为汽车的动力装置。动力装置（发动机）主要用于驱动汽车，或者将多余燃料的能量进行储存，作为蓄电池组的辅助动力。当主动力源不足时，通过电控系统，将自动调用备用电源系统，重新发动汽车。混动汽车的动力装置包括发动机、发电机、储能装置系统、动力分配系统、逆变器和混合动力控制单元等，在启动或者低负荷时由电机启动，发动机可以保持在最稳定的状态下运行，避免发动机在不稳定的状况下运行，稳定状态下可以储存更多的能量，用于后续的启动和运行。电子控制技术的引入，可以更好地控制住混合电动汽车中的各个重要单元，实现各单元的相互控制，并根据此信息产生控制命令，从而达到节能和环保的目的。
        结束语
        随着经济社会的快速发展、城市化进程的不断加快，我国交通行业实现爆炸式发展，尤其是城轨交通的快速发展，基于此，提高行车安全至关重要。现阶段，电子控制技术在轨道交通工程中的应用已日趋成熟和广泛，大大提高了车辆的安全性、可靠性，同时为人们创造了更优质的行车体验。
参考文献：
[1]蔡炜炜.电子控制技术在车辆工程中的应用[J].农家参谋，2018（23）：247.
[2]赵牧.车辆工程中电子控制技术的运用[J].电子技术与软件工程，2018（14）：240.
[3]曾晓帆.电子控制技术在车辆工程中的应用分析[J].中国高新区，2018（14）：25.