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摘要：在我国经济实力不断提升的背景下，智能技术逐步被应用到机械制造领域中，而智能汽车就是汽车领域与人工智能结合的全新产物。本文通过具体论述机械技术的应用前景，阐述智能机械制造发展的意义，并根据实际情况提出智能制造时代机械设计技术要点，为促进智能化技术在机械制造领域中的应用提供可参考的资料。
关键词：智能制造;机械设计;技术要点
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）12-0021-02
0 引言
当前我国的智能化技术呈现出快速发展的趋势，并被广泛应用于各个领域中。通过将智能化技术合理的应用到智能汽车系统的电源设计中，常用的电源设计有两种：第一种是使用开源飞控控制系统的电源，常使用磷酸铁锂电池，常用的有1s（3.7伏）、2s（7.4伏）、3s（11.1伏）、4s（14.8伏）等一系列锂电池。第二种是使用单片机或开发板设计，其整个控制系统的电源一般为7.2V左右，而整个系统的电路具有较大的电流需求，所以电源可尽量选取能够提供较大工作电流的镍镉电池。同时，由于整车各系统对电流和电压的要求不同，应采用功率较大的装置来进行电源降压或者是升压。这样由于智能车辆系统的电压和功率需求不断变化，在功率设计过程中要考虑的因素将更加复杂。
1 智能汽车系统的电源设计
1.1 超声波避障传感器模块和红外线光电传感模块
在智能车系统的电源设计中，以飞思卡尔智能车为例，整个内部系统主要由超声波避障传感器模块和红外传感器、CCD摄像机和车载电源组成。第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，飞控面板可以直接提供超声波避障传感器模块和红外传感器模块电源非常方便，可以直接接入相应的接口。第二种使用单片机或开发板设计的超声波避障传感器模块和红外传感器模块电源;通过对智能IC汽车发展的综合分析，最常用的三种稳定端电压不仅包括三端固定式集成稳压器 78×× 正电压输出系列以及79×× 负电压输出系列两个系列，而且还包括了LM317及LM337在内的三端可调稳压形式的集成电路。其中，在前两个系统的工作时，输入电压应比正常输出电压高3-5V，使集成电压调节器能够在以下范围内工作：一般两大系列的两组稳压器和集成电路电压串联在一起，这将在一定程度上影响性能周期性的测量。这些电路的最小输入电压为6.5V，所以工作电流可以保持在1A，更能满足模块电路的实际需要。
1.2 控制板、GPS、舵机和后轮电机
本文在研究的过程中以飞思卡尔智能小车为例进行分析，第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，对于传感器数量不太多的车辆，舵机控制可以采用电调BEC供电，舵机直接接入第一组横滚接口。因为电调有5V/1A的输出，所以可以同时给飞控板供电。特殊情况下，传感器数量大则需采用分离供电。由于车辆选择的是后轮驱动，所以电源通过控制板直接给后轮无刷电机供电，同时电调接入控制板相应电调接口，根据负载大小控制电机电流大小从而达到根据指令控制车辆的转速和扭矩大小的目的。第二种使用单片机或开发板设计的电源;一般来说，在正常情况下，内舵机转向系统的工作电流应保持在700mA，而电压值通常为6V。因此，在进行模块的设计过程中，LM1117ADH主要用于建立一个电压控制电路，LM1117的三端稳压输入电压从6V降到4V，这样的电压数值便会直接影响到系统的功能方向。通过结合上述的情况进行分析，则需要统筹进行舵机的电源电路调整，仔细调整转向系统电源电路，拆除电压控制系统，然后将两个二极管以串联的形式集成到开关电路中。为了能够满足舵机自身的电压要求，让工作电流更加的稳定，以此保证舵机能够正常的运行。因此，为了能够逐步消除电路内的高频杂波干扰，并且LM1117为低压差（LDO）线性稳压器，输出电流为0.8A，固定输出电压或可调输出。其可调输出电压的范围为2.5-13.8V。其应用电路中一般都采用钽电容，且至少需10UF以上，在输入端必须接上一个输入电容。此电压控制电路可以同时给要求不高的控制板和GPS供电。此外，后轮驱动的电机在正常工作时候的电流基本上保持在1.5A上下，而只有在堵转时的电流才在2A以上，所以电机的驱动和电源電压则能够直接连接起来，这样才能够保证运转过程中的电流数值处于正常的状态下。
1.3 摄像系统、数字传输器及CCD图传模块
第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，APM2.8飞控板上提供有摄像系统、数字传输器及CCD图传模块电源专用接口，可以直接把摄像系统、数字传输器（由于APM2.8没有osd模块及功能，需要外挂一个osd模块）及CCD图传模块接入各自自相应接口上，注意外置GPS还需要接入一个单独的外置罗盘接口。
第二种使用单片机或开发板设计的电源;通过将7.2V的原始工作电压与其他系统的工作电压进行比较，其CCD图像传感模块的工作电压应该尽量控制在9～12V之间，再合理采用斩波升压电路进行电源的升压处理。其中，因MAX734这种类型的开关稳压芯片的输入电压极限值基本上被维持在4.75V左右，工作效率非常高，所以在设计这个模块的电路时则需要合理的利用开关升压电路来达到提升摄像头的电压。同时，还需要灵活的应用脉宽调制的斩波升压电路来更好的实现CCD图像传感模块的工作目标，大幅度提升斩波升压电路的工作效率。 2 智能汽车电源控制要点
通过对整个系统电源的需求进行统筹分析，便需要在智能汽车电源控制系统的设计之前进行整体规划。本文通过以飞思卡尔智能小汽车为例进行深入分析，并且需要开展相应的说明。例如，通过以飞思卡尔智能小车为例进行分析，第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统只需接入主板电源，主板可以提供红外传感器模块、CCD摄像头、霍尔元件计数模块、舵机电源模块、后轮电机驱动模块等电源模块，结构简单，还有地面站和开源设计支持，可以进行二次开发，非常适合初入门学习者使用。第二种使用单片机或开发板设计的电源;该小车主要是以16位微控制器中的MC9S12DGI28B作为核心，所以通过全程控制小车的情况，并灵活的应用反射式红外光电对管TCR T5000、CCD传感器、霍尔元件来进行数据采集，再将这些数据直接移送到单片机内进行处理。同时，通过灵活的采用微控制器所发出的指令来对小车的运动进行控制。其中，在整个系统的运行过程中，主要涉及到红外传感器模块、CCD摄像头、霍尔元件计数模块、舵机电源模块、后轮电机驱动模块、单片机系统电源模块等几个重要的模块。
2.1 蓄电池的监控与保护
合理估计电池电量是电池管理的重要依据，电池管理可以灵活地调节电池传感器，采集电池电压和电流数据。然后，通过全面分析电池的使用情况，便可以合理的进行蓄电池的电量估计，通过结合当前应用频率较高的算法，在共享电池电源的情况下，应用频率较高，电池分区保护可能激活已实施。这样电量则能够在不同的区间内使用不同的充放电策略。通常蓄电池的分区则主要涉及到回收、循环、保留和亏电几种。总体而言，电源在恢复区，电池能够放电，所以可以创造足够的空间来回收制动能量;当电源在循环区域内时，整个电池便处于能够充电和放电循环的状态。这样换句话来分析，什么时候在充电过程中，蓄电池达到循环的负载上限，蓄电池处于放电状态，反之亦然，电池处于充电状态，以确保电池功率始终能控制在循环区域内。
2.2 发电机的控制
发电机是智能汽车能源系统的重要能源，也是整车智能动力系统产生电能消耗的直接途径，关键燃料稳定能量流是控制系统的关键电源。由于工作模式和输出电压恒定，传统的汽车发电机经常对蓄电池和负载来调节固定的工作方式和输出电压情况，这在一定程度上增加了配电能量的分配程度。一般来说，智能车辆发电机的控制主要包括识别蓄电池的分区和车辆的运动状态，然后灵活利用磁场电流进行动态工况控制电池，并且能够综合采用磁电流的形式来动态调节发电机的工作模式。总体而言，智能汽车的主要运动状态是由启动、怠速/匀速、加速、停转和制动几个环节组合而成，所以可根据以下发电机控制策略来快速回收制动蓄电池隔板的能量。同时，当电量在充满的情况下，便可以充分利用高速充电，使制动能量恢复到制动状态下的充电状态。这时，再转换可充电模式，充分利用浮夸的模式来降低能耗;二是在加速的状态下，当电量允许的情况下便可以将发电机关闭，再通过利用蓄电池的功能来有效降低能耗;三是当汽车处于正常行驶的状态下，在循环区域内发电，可合理调整能源生产方式，并预留相应的制动能量回收区域，尽量保留足够的有效静电能。
2.3 突发模式超低电流管理
纵观整个发动机系统的运转过程，无论是娱乐系统还是防盗系统，都主要取决于电源的供电。为了能够让娱乐系统和防盗系统能够在正常的工作状态下应用突发性模式，而在采用突发模式系统时可具体涉及到下列几个方面的内容：一是当整个智能汽车电源系统在运行过程中处于待机的状态下，则必须要保证車辆系统的电流不被阻塞;二是通过消除车辆系统中的电流阻塞情况，才能够保证整个汽车系统在应用的过程中能够始终处于静态电流的状态下;三是电流的数值应该尽量低于100μA。大功率控制器可安装在电源中，智能汽车的电气化能够有效地提高能耗。
2.4 高低电压电路的集成
通常结合电压、系统电流、电源等不同的要求设计智能汽车，部分集成系统直接连接蓄电池。此外，当信号处理工作的性能不断升级的情况下，工作电压低，信号处理的效率和耐久性也必须不断提高。因此，在车载电源管理中，对信号处理的要求也越来越高。同时，当应用的制造工艺属于亚微米级的时候，当工作电压处于低压的状态下，便需要让高低压与供电系统紧密结合起来。这样通过灵活的应用两项工艺优势，便能够在满足各类型元件在电压上的差异需求，集成电源管理系统和控制处理器的控制和诊断则很容易发生功能缺失的情况。
总之，随着智能制造时代不断发展，智能机械制造设计技术的应用价值逐步凸显出来。通过合理的应用智能制造时代下的智能汽车系统的电源设计技术，不但能够提升智能汽车系统的电源使用效率，而且还能够保证智能汽车系统正常运行。同时，通过全面做好智能分类、网络技术应用和制造设计思维创新工作，便能够大幅度提升机械制造的智能化程度，逐步推动我国的机械制造业朝着可持续性的方向发展。
参考文献：
[1]刘玥，汪春华，姚勤文，等.基于多核异构系统的T-BOX电源设计[J].汽车实用技术，2020（01）：54-56.
[2]章丽红.基于CAN总线的车载智能电源管理系统，CN
111332232A[P].2020.
[3]赵洪林.基于Pareto的L4级智能电动汽车EE架构优化及实现[D].天津职业技术师范大学，2020.
[4]曾清德，吴道恩.基于热释电红外传感器的汽车人身安全智能监控系统的研究[J].汽车实用技术，2020（22）：45-47.
关键词：智能制造;机械设计;技术要点
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）12-0021-02
0 引言
当前我国的智能化技术呈现出快速发展的趋势，并被广泛应用于各个领域中。通过将智能化技术合理的应用到智能汽车系统的电源设计中，常用的电源设计有两种：第一种是使用开源飞控控制系统的电源，常使用磷酸铁锂电池，常用的有1s（3.7伏）、2s（7.4伏）、3s（11.1伏）、4s（14.8伏）等一系列锂电池。第二种是使用单片机或开发板设计，其整个控制系统的电源一般为7.2V左右，而整个系统的电路具有较大的电流需求，所以电源可尽量选取能够提供较大工作电流的镍镉电池。同时，由于整车各系统对电流和电压的要求不同，应采用功率较大的装置来进行电源降压或者是升压。这样由于智能车辆系统的电压和功率需求不断变化，在功率设计过程中要考虑的因素将更加复杂。
1 智能汽车系统的电源设计
1.1 超声波避障传感器模块和红外线光电传感模块
在智能车系统的电源设计中，以飞思卡尔智能车为例，整个内部系统主要由超声波避障传感器模块和红外传感器、CCD摄像机和车载电源组成。第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，飞控面板可以直接提供超声波避障传感器模块和红外传感器模块电源非常方便，可以直接接入相应的接口。第二种使用单片机或开发板设计的超声波避障传感器模块和红外传感器模块电源;通过对智能IC汽车发展的综合分析，最常用的三种稳定端电压不仅包括三端固定式集成稳压器 78×× 正电压输出系列以及79×× 负电压输出系列两个系列，而且还包括了LM317及LM337在内的三端可调稳压形式的集成电路。其中，在前两个系统的工作时，输入电压应比正常输出电压高3-5V，使集成电压调节器能够在以下范围内工作：一般两大系列的两组稳压器和集成电路电压串联在一起，这将在一定程度上影响性能周期性的测量。这些电路的最小输入电压为6.5V，所以工作电流可以保持在1A，更能满足模块电路的实际需要。
1.2 控制板、GPS、舵机和后轮电机
本文在研究的过程中以飞思卡尔智能小车为例进行分析，第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，对于传感器数量不太多的车辆，舵机控制可以采用电调BEC供电，舵机直接接入第一组横滚接口。因为电调有5V/1A的输出，所以可以同时给飞控板供电。特殊情况下，传感器数量大则需采用分离供电。由于车辆选择的是后轮驱动，所以电源通过控制板直接给后轮无刷电机供电，同时电调接入控制板相应电调接口，根据负载大小控制电机电流大小从而达到根据指令控制车辆的转速和扭矩大小的目的。第二种使用单片机或开发板设计的电源;一般来说，在正常情况下，内舵机转向系统的工作电流应保持在700mA，而电压值通常为6V。因此，在进行模块的设计过程中，LM1117ADH主要用于建立一个电压控制电路，LM1117的三端稳压输入电压从6V降到4V，这样的电压数值便会直接影响到系统的功能方向。通过结合上述的情况进行分析，则需要统筹进行舵机的电源电路调整，仔细调整转向系统电源电路，拆除电压控制系统，然后将两个二极管以串联的形式集成到开关电路中。为了能够满足舵机自身的电压要求，让工作电流更加的稳定，以此保证舵机能够正常的运行。因此，为了能够逐步消除电路内的高频杂波干扰，并且LM1117为低压差（LDO）线性稳压器，输出电流为0.8A，固定输出电压或可调输出。其可调输出电压的范围为2.5-13.8V。其应用电路中一般都采用钽电容，且至少需10UF以上，在输入端必须接上一个输入电容。此电压控制电路可以同时给要求不高的控制板和GPS供电。此外，后轮驱动的电机在正常工作时候的电流基本上保持在1.5A上下，而只有在堵转时的电流才在2A以上，所以电机的驱动和电源電压则能够直接连接起来，这样才能够保证运转过程中的电流数值处于正常的状态下。
1.3 摄像系统、数字传输器及CCD图传模块
第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统，APM2.8飞控板上提供有摄像系统、数字传输器及CCD图传模块电源专用接口，可以直接把摄像系统、数字传输器（由于APM2.8没有osd模块及功能，需要外挂一个osd模块）及CCD图传模块接入各自自相应接口上，注意外置GPS还需要接入一个单独的外置罗盘接口。
第二种使用单片机或开发板设计的电源;通过将7.2V的原始工作电压与其他系统的工作电压进行比较，其CCD图像传感模块的工作电压应该尽量控制在9～12V之间，再合理采用斩波升压电路进行电源的升压处理。其中，因MAX734这种类型的开关稳压芯片的输入电压极限值基本上被维持在4.75V左右，工作效率非常高，所以在设计这个模块的电路时则需要合理的利用开关升压电路来达到提升摄像头的电压。同时，还需要灵活的应用脉宽调制的斩波升压电路来更好的实现CCD图像传感模块的工作目标，大幅度提升斩波升压电路的工作效率。 2 智能汽车电源控制要点
通过对整个系统电源的需求进行统筹分析，便需要在智能汽车电源控制系统的设计之前进行整体规划。本文通过以飞思卡尔智能小汽车为例进行深入分析，并且需要开展相应的说明。例如，通过以飞思卡尔智能小车为例进行分析，第一种采用开源飞控控制系统的电源，例如使用APM2.8开源飞控控制系统只需接入主板电源，主板可以提供红外传感器模块、CCD摄像头、霍尔元件计数模块、舵机电源模块、后轮电机驱动模块等电源模块，结构简单，还有地面站和开源设计支持，可以进行二次开发，非常适合初入门学习者使用。第二种使用单片机或开发板设计的电源;该小车主要是以16位微控制器中的MC9S12DGI28B作为核心，所以通过全程控制小车的情况，并灵活的应用反射式红外光电对管TCR T5000、CCD传感器、霍尔元件来进行数据采集，再将这些数据直接移送到单片机内进行处理。同时，通过灵活的采用微控制器所发出的指令来对小车的运动进行控制。其中，在整个系统的运行过程中，主要涉及到红外传感器模块、CCD摄像头、霍尔元件计数模块、舵机电源模块、后轮电机驱动模块、单片机系统电源模块等几个重要的模块。
2.1 蓄电池的监控与保护
合理估计电池电量是电池管理的重要依据，电池管理可以灵活地调节电池传感器，采集电池电压和电流数据。然后，通过全面分析电池的使用情况，便可以合理的进行蓄电池的电量估计，通过结合当前应用频率较高的算法，在共享电池电源的情况下，应用频率较高，电池分区保护可能激活已实施。这样电量则能够在不同的区间内使用不同的充放电策略。通常蓄电池的分区则主要涉及到回收、循环、保留和亏电几种。总体而言，电源在恢复区，电池能够放电，所以可以创造足够的空间来回收制动能量;当电源在循环区域内时，整个电池便处于能够充电和放电循环的状态。这样换句话来分析，什么时候在充电过程中，蓄电池达到循环的负载上限，蓄电池处于放电状态，反之亦然，电池处于充电状态，以确保电池功率始终能控制在循环区域内。
2.2 发电机的控制
发电机是智能汽车能源系统的重要能源，也是整车智能动力系统产生电能消耗的直接途径，关键燃料稳定能量流是控制系统的关键电源。由于工作模式和输出电压恒定，传统的汽车发电机经常对蓄电池和负载来调节固定的工作方式和输出电压情况，这在一定程度上增加了配电能量的分配程度。一般来说，智能车辆发电机的控制主要包括识别蓄电池的分区和车辆的运动状态，然后灵活利用磁场电流进行动态工况控制电池，并且能够综合采用磁电流的形式来动态调节发电机的工作模式。总体而言，智能汽车的主要运动状态是由启动、怠速/匀速、加速、停转和制动几个环节组合而成，所以可根据以下发电机控制策略来快速回收制动蓄电池隔板的能量。同时，当电量在充满的情况下，便可以充分利用高速充电，使制动能量恢复到制动状态下的充电状态。这时，再转换可充电模式，充分利用浮夸的模式来降低能耗;二是在加速的状态下，当电量允许的情况下便可以将发电机关闭，再通过利用蓄电池的功能来有效降低能耗;三是当汽车处于正常行驶的状态下，在循环区域内发电，可合理调整能源生产方式，并预留相应的制动能量回收区域，尽量保留足够的有效静电能。
2.3 突发模式超低电流管理
纵观整个发动机系统的运转过程，无论是娱乐系统还是防盗系统，都主要取决于电源的供电。为了能够让娱乐系统和防盗系统能够在正常的工作状态下应用突发性模式，而在采用突发模式系统时可具体涉及到下列几个方面的内容：一是当整个智能汽车电源系统在运行过程中处于待机的状态下，则必须要保证車辆系统的电流不被阻塞;二是通过消除车辆系统中的电流阻塞情况，才能够保证整个汽车系统在应用的过程中能够始终处于静态电流的状态下;三是电流的数值应该尽量低于100μA。大功率控制器可安装在电源中，智能汽车的电气化能够有效地提高能耗。
2.4 高低电压电路的集成
通常结合电压、系统电流、电源等不同的要求设计智能汽车，部分集成系统直接连接蓄电池。此外，当信号处理工作的性能不断升级的情况下，工作电压低，信号处理的效率和耐久性也必须不断提高。因此，在车载电源管理中，对信号处理的要求也越来越高。同时，当应用的制造工艺属于亚微米级的时候，当工作电压处于低压的状态下，便需要让高低压与供电系统紧密结合起来。这样通过灵活的应用两项工艺优势，便能够在满足各类型元件在电压上的差异需求，集成电源管理系统和控制处理器的控制和诊断则很容易发生功能缺失的情况。
总之，随着智能制造时代不断发展，智能机械制造设计技术的应用价值逐步凸显出来。通过合理的应用智能制造时代下的智能汽车系统的电源设计技术，不但能够提升智能汽车系统的电源使用效率，而且还能够保证智能汽车系统正常运行。同时，通过全面做好智能分类、网络技术应用和制造设计思维创新工作，便能够大幅度提升机械制造的智能化程度，逐步推动我国的机械制造业朝着可持续性的方向发展。
参考文献：
[1]刘玥，汪春华，姚勤文，等.基于多核异构系统的T-BOX电源设计[J].汽车实用技术，2020（01）：54-56.
[2]章丽红.基于CAN总线的车载智能电源管理系统，CN
111332232A[P].2020.
[3]赵洪林.基于Pareto的L4级智能电动汽车EE架构优化及实现[D].天津职业技术师范大学，2020.
[4]曾清德，吴道恩.基于热释电红外传感器的汽车人身安全智能监控系统的研究[J].汽车实用技术，2020（22）：45-47.