江淮純電動汽車控制系統實驗臺架的設計

黃惠豪 惠州城市職業學院

江淮純電動汽車控制系統實驗臺架的設計

黃惠豪 惠州城市職業學院

當前新能源汽車的快速發展，純電動汽車成為重要的汽車重要的發展趨勢，這為中、高職培養純電動汽車應用與維修人才提出了需求。本文研究了江淮純電動汽車電動機及其控制系統實驗臺架的設計方案包括控制系統實驗臺架需要實現的功能，簡化了驅動控制系統結構，規劃了實驗臺架合理尺寸，繪制了實驗臺架的電路圖，并完成拆裝、組配控制系統實驗臺架。

純電動汽車 控制系統 實驗臺架

目前，環境污染問題日益嚴重，在道路上運行的燃油汽車無時無刻在排放尾氣，而純電動汽車實現零排放，能大大地減少空氣污染，同時，純電動汽車在自身性能上有一些優點：加速比傳統汽車較快；轉矩響應也很靈敏等。所以，純電動汽車成為新時期國家需要大力支持發展的新型汽車。

1 江淮同悅汽車結構與原理

（1）控制驅動系統：是江淮同悅純電動汽車的整車控制系統。包括整車控制器、驅動電機、動力傳動機構和車輪四個部分組成。檔位信號、油門信號、剎車信號通過傳感器轉變成控制信號傳遞給整車和電機控制器，通過ECU的計算分析輸出對應的驅動控制信號給功率變換器，轉化成大電流驅動電機工作。

（2）能源系統。江淮同悅純電動汽車的能源系統是由電池、電能管理系統和充電監視系統組成。電池為整個汽車提供足夠的電能以及供給其他用電電器；充電監視系統可以監測電源的使用狀況并防止電池過量充電；電能管理系統會使蓄電池回收車輛減速時的能量，改善了電能的使用率。

（3）輔助控制系統。輔助控制系統能改變有動力轉向、冷氣暖氣溫度控制和輔助電源等功能。

2 實驗臺設計

2.1 實驗臺架功能的設計

在研究江淮純電動汽車控制系統實驗臺架的功能的基礎上，本文建立起驅動電機、控制器、儀表系統、負載等硬件實驗臺架結構，構建出適合教學要求的實訓臺架，開發出適應中、高職學校學生需求的教學實訓臺架。根據對課程標準研究，教程的分析，結合學生學習的具體情況，實驗臺架的功能需要滿足以下幾點：

（1）控制器能根據操作響應油門踏板的開度情況與位置，輸出控制信號，實現實驗臺架電機的速度控制。

（2）控制器能采集實驗臺架運行的當前狀態信號和操作員控制信號，如驅動電機的工作溫度、轉速等信號。并能快速響應操作員的各種動作，轉變成控制信號，使正整車正常的運行起來。

（3）控制器能實現各類控制信號的采集和通訊。能實現各功能之間的通訊，將采集的信號在儀表和指示燈等設備中進行輸出。

（4）安全防護。主要是電氣安全防護，特別在教學實踐中，教師和學生需要操作實驗臺架，如果在發生實驗中臺架出現過電壓、過電流和等異常情況，保護器需要及時關斷電路，保護人員和設備的安全。

（5）支承連接可靠。將各部分組件在實驗臺架上合理布局方便教學，保證各部分組件連接牢固不會松脫，確保實驗臺架運行的安全。

2.2 實驗臺架模塊的設計

實驗臺架采用的是模塊化的設計思路，這樣實驗更具有通用性和可擴展性。所謂模塊化設計是指在功能分析的基礎上，將系統劃分為若干功能、結構獨立的基本單元模塊，并使模塊系標準化，通過模塊的有效選擇和組合，實現不同功能的系統，滿足不同需求的設計方法。

根據中、高職學生學習的現狀，滿足教材關于純電動汽車控制系統實訓的大綱的要求，實驗臺架要能完成控制實驗項目，按照控制系統實驗臺架的設計要求，實驗臺架分成六個模塊部分，主要有電源部分、電源控制部分、電機及其控制部分、安全保護部分等。

2.3 實驗臺架總體結構的設計

實驗臺架以整車控制器為整個純電動汽車控制系統的核心，將控制系統所有的組件按流程順序裝配起來，能實現驅動電機轉速的控制，同時能在儀表顯示觀察臺架的運行性能，并方便檢測關鍵參數。實驗臺架的總體結構框架設計如圖1所示。

圖1 實驗臺架的總體結構框架設計圖

2.4 實驗臺架尺寸的設計

純電動汽車控制系統實驗臺架的總體尺寸設計如圖2所示，實驗臺架總體高度月為1.8m，其中臺架操作臺為長約1.8m，寬約0.5m的矩形，操作臺高度約為0.9m，基本符合學生學習、操作要求。

圖2 實驗臺架尺寸設計圖

實驗臺架以整車控制器為核心，采用鋼質材料進行制作，表面采用不銹鋼作為主要材料，其他金屬部分采用了防銹處理，操作臺底部安裝大容量蓄電池是車身電器的供電電源。實驗臺架為了移動方便，在底部安裝有滾輪，當需要移動在別的位置是，滾輪解鎖推動臺架運動。

2.5 實驗臺架臺面布置的設計

根據電動汽車控制系統的構成，在實驗臺架有限的臺面空間重新布置，讓檔位開關、整車控制器、電機控制器、高壓配電盒、車載充電機、驅動電機等部件合理的擺放，方便于教學授課和學生的實訓，同時達到實驗臺架簡潔、美觀的要求。實驗臺架臺面的布置見圖3。

圖3 實驗臺架臺面布置圖

2.6 實驗臺架電路圖的設計

據江淮純電動汽車無刷直流電機控制系統整體結構圖，結合選擇的控制系統驅動方案，經過查閱江淮電動汽車控制系統相關電路圖，驗證并記錄原車電路線路，分析實驗臺架功能結構摒除多余的電路結構，繪制印刷在臺架的面板上，還需要預留檢測儀表接口與故障檢測接口。

經歸納與簡化的電路，一步一步在CorelDRAW繪制出江淮純電動汽車控制系統實驗臺架面板電路圖圖4，使得在實驗臺架上能實現車輛驅動控制的功能，并簡單明了的展現電動汽車控制系統的結構與工作原理，更好的達到教學和實訓的目的。

圖4 實驗臺架電路圖

3 實驗臺架可完成的實訓項目

（1）完成純電動汽車控制系統部件的認識實訓。本文設計的實驗臺架把江淮同悅汽車的控制系統拆卸分解，選擇出比較簡潔的結構，再重新布置了純電動汽車控制系統的組成部件，清晰展示了純電動汽車控制系統的主要結構、各組成部件的安裝位置，使學生對純電動汽車的控制單元直觀的認識更為直觀的認識。

（2）完成控制系統操作實訓。實驗臺架可以正常運行，在教學中很方便的動態演示控制過程及動力傳動過程的工作情況。可模擬正常汽車控制，進行加減速等實際操作，真實展示純電動汽車控制系統的原理及工作過程。

（3）控制系統拆裝、調試實訓，試驗臺架重新布置了純電動汽車控制系統的結構，能清晰展示各組成部件的同時，也方便學生拆裝、調試。包括一些低壓接口和低壓器件，學生通過大量的拆裝練習，更能把握純電動汽車整車的結構與連接。

（4）純電動車性能測試實訓。檢測操作臺側面預留有儀表測量接線端口，通過接線端口的測量，可以完成臺架的驅動電機、控制線路、電氣控制系統的檢測實訓。

（5）完成純電動車故障實訓。實驗臺架預留了方便拆裝的接口和檢測口，可以讓教師隨教學進度和學生學習進度靈活設置故障，包括：蓄電池、線路斷路、對地短路，儀表顯示故障。

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黃惠豪，1983.10，男，講師，碩士，惠州城市職業學院。