嵌入式系统在汽车电控研究中的应用

1、    嵌入式系统在汽车电控研究中的应用    杨楠+王俊杰摘 要：嵌入式系统具有高效、轻量、环保等优点，随着汽车工业的逐渐发展，嵌入式技术在汽车行业内的应用也逐渐广泛，首先对汽车整体电路控制系统中的嵌入式软硬件搭配设计进行了分析研究，随后对其他辅助系统内的嵌入式技术进行了阐述，分析结果对嵌入式技术在汽车工业内的进一步发展提供了相关思路。关键词：嵌入式；汽车；控制前言随着信息技术的发展和数字化产品的普及，科技发展已经逐渐的从适用性向环保性进行过度，而从基本的电子消费品到关系到国计民生的工业设备，嵌入式系统被应用各类和自动化控制相关的行业中。目前，全球汽车

2、产业迎来了转折期，“绿色制造”的汽车发展之路已经成为必然，电动汽车也越来越多的成为了主流汽车设计制造商的重要选择，节能型汽车有着自己的特点，需要更高效的控制系统，更好的动力输出和更友好的空间设计，这一切都离不开更好控制技术的应用。随着嵌入式处理器的能力的提高和应用程序功能的复杂化和精细化，实时的嵌入式操作系统在复杂、系统庞大的应用中显得越来越重要。其在汽车设计各个模块下的应用，尤其是控制系统方面的作用也是越来越大。利用嵌入式技术对电动汽车的各个控制方面进行设计是一种必然的选择。1嵌入式操作系统嵌入式操作系统（eos）是一种用途广泛的系统软件，其核心是嵌入式指令控制，通常包括与硬件相关的底层驱动

3、软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面和标准化浏览器等等。嵌入式操作系统作为核心控制部件，能够对系统的全部软、硬件进行资源和指令的分配，可以进行任务调度、控制、协调并且发布活动。控制活动可以使得某些模块或者系统达到所要求的功能。嵌入式操作系统广泛应用于工业控制、交通管理、信息产业中，而在汽车行业，由于嵌入式系统的体积小，集成度高、低功耗、运行稳定等特性，更是在多个技术环节中得到了应用。2整车控制应用智能汽车的概念已经抓紧的渗透到了汽车生厂商的生产流程之中，而整车控制器的研究是智能汽车开发过程中的一个环节，智能整车控制系统则是汽车行驶的核心装置，所包含的模块也比较丰富，比如燃料电池汽车

4、的控制系统，这也是目前应用的比较普遍的智能汽车控制策略。燃料电池和蓄电池控制整车系统的动力输出，随后进入控制系统，利用嵌入式技术搭建实时的控制终端，可以提高输出效率，汽车控制系统的原理如图2所示，可知，输入部分采用整车控制器，控制器采用的是模糊控制，扭矩偏差及其變化量作为模糊控制策略表的查询依据，加权可以得到扭矩给定的信号，在经过能量流管理模块处理后作为电机控制器的电流给定信号去控制电机电流。系统设计主要包括电源设计、时钟电路设计、复位电路设计、eeprom电路设计、jtag电路设计、a/d采样电路设计、转换电路设计、rs232串行口通信电路设计、can通信电路设计、pwm控制电路设计这些方面

5、。cpu选型需要采用高速存储的处理器，通道尽量保持到高位，这样比较适合汽车工业控制系统的发展。电源模块要保障控制电路不存在错误动作，总称控制器的外部供电电压范围是8v-40v，复位电路设计方面，需要寻找高速、低功耗和低工作电压的设计方向，在设计换机完成之后，需要进行硬件可靠性的设计分析，在混合动力汽车中，电动机和蓄电池的母线电流变化较大，电磁干扰也比较强，因此应该设计安全可靠的电源管理模块，并且进行合理的信号调理，包括滤波、稳压，过滤掉信号的噪声，还需要采用集成度高的元器件，可以降低电路板的使用数目，简化电路板的布局，减少焊板和连线，提高抗扰能力。嵌入式软件控制系统的设计框图如图2所示。软件的

6、开发需要能够对资源进行合理的分配，优化控制配置，并且能够完成hev动力系统的各项控制功能，便于进行调试和维护，还需要满足hev与各控制单元ecu之间的实时通信，操作系统则需要满足系统实时高效性、稳定性和灵活性。智能汽车的能量和动力系统是最大的技术特色，而其中的驱动控制策略设计则扮演着比较主要的内容，驱动控制策略同样需要从硬件和软件两个角度来进行设计，达到嵌入式在控制系统中的应用广度。3在其他方面的应用作为交通工具，汽车的安全性往往是我们考虑最重要的一点，在车辆安全监测和预警方面，嵌入式技术存在应用价值，设计开发的监测系统非常有效，并且普适性强，价格也比较适中，在设计中，可以以嵌入式平台为核心处

7、理器，结合硬件资源，加装arm结合dsp的双核架构，设计人机交互模块、传感器模块、camera模块、gsm模块和gps模块等多系统设计。和控制系统一样，同样是嵌入式软硬件结合，设计出的安全监测系统适合各种车辆的运行，具有很强的现实价值。智能汽车的核心是动力，而电池组则是动力组成当中的重要部分，智能汽车内的燃料电池使用效果和寿命会直接影响到汽车的应用水平，以嵌入式arm为电池组管理核心，嵌入ad转换模块、can通讯模块、功率驱动模块等硬件开发程序，可以有效的加强电池的转换效率，并且增强电池的可靠性和稳定性，设计出的电池系统更加环保、节能，而且安全稳定性好。和电池追求环保相同，汽车显示系统同样也追

8、求轻量化和环保化，如果利用嵌入式系统作为汽车中央显示系统的核心控制模块，可以实现实时操作对温度、压力、速度等参数的处理，具体结构组成可以由嵌入式处理器为核心，液晶屏和触摸屏为主要硬件，软件方面设计良好的系统和用户操作程序，所设计出的汽车中央显示屏可以有效对汽车的使用起到支撑作用。总结智能新能源汽车是未来汽车行业的重要发展方向，配备燃料电池的汽车运行效率高、结构紧凑、重量轻、并且环保性能好，嵌入式系统在控制系统方向的硬件和软件设计方面都有着独特的优势，也几乎贯穿汽车设计的各个方面，随着大数据、人工智能等其他高科技术的发展，嵌入式结合其他高科技术在汽车中的应用也必将更加广泛。参考文献：1黄声旺.基于嵌入式技术的电动汽车交流充电桩研究与设