探討純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制策略

劉紅艷

摘 要：目前一些相關(guān)技術(shù)人員和研究學(xué)者對電動汽車的動力蓄電池安全、高壓系統(tǒng)安全等方面做了研究，并取得了一定的成果，但是對純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制策略卻沒有太多研究成果?；诖耍恼聡@純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制策略這一中心論點，對純電動汽車突然失壓故障的原因進行分析，并提出了針對純電動汽車突然失壓這一故障的應(yīng)急控制策略。

關(guān)鍵詞：純電動汽車；失壓；應(yīng)急控制策略

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A1.純電動汽車突然失壓故障的原因分析

就純電動汽車而言，動力電池組是其唯一的動力來源，需要充電來補充“能量”，內(nèi)部電壓很高，并且不同電壓線路密布，形成了高電壓大電流回路。相對而言，高壓設(shè)備容易出現(xiàn)故障，通過導(dǎo)線影響供電線路。而純電動汽車蓄電池容量有限，其電壓與放電時間、電流大小、運行路況密切相關(guān)。具體來說，一是電壓會隨著放電時間的不斷增加而逐漸下降，特別是放電時間越長，電壓下降速度就越快；二是純電動汽車放電電流會對放電時間產(chǎn)生影響，在持續(xù)長時間大電流放電時，蓄電池的放電時間會迅速減少，從而也影響到電壓的高低；三是純電動汽車的放電電流大小受運行路況的影響，如果運行路況較差，放電電流值會出現(xiàn)較大波動，這會對蓄電池的電壓產(chǎn)生影響，造成蓄電池電壓不穩(wěn)定。如果電壓突然下降而沒有備用動力的話，純電動汽車會快速停止行駛。如果此時能夠提供一種有效的應(yīng)急控制方案，提前對駕駛員進行警報提醒，并能夠及時對電壓下降狀況作出緊急控制處理，將會極大減少安全事故的發(fā)生。

2.針對純電動汽車突然失壓故障的應(yīng)急控制策略

（1）動力電池組與備用電源切換控制系統(tǒng)。筆者構(gòu)思的純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制策略，首先是在純電動汽車上安裝一個備用電池，實現(xiàn)雙電源切換。如果蓄電池電壓突然降低，純電動汽車無法繼續(xù)行駛，就迅速切換到備用電池上，利用備用電池繼續(xù)為純電動汽車提供一定的行駛動能，讓駕駛員得以及時預(yù)防。目前較為普及的雙電源供電方式有互自投、備自投、自投、自復(fù)/手復(fù)。其中互自投工作方式的工作原理是利用冗余技術(shù)優(yōu)化蓄電池供電模式，讓兩個電源都能保證汽車的正常行駛，一般情況下是讓其中一個電源工作，另一個電源備用。備自投工作方式的工作原理是兩個電源都保持正?？捎脿顟B(tài)，通常讓主電池工作，備用電池留做備用。自投工作方式的工作原理是兩個電源都工作運行，如果其中一個電源出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動判斷，將出現(xiàn)問題的電源切除，讓另外一個電源負責(zé)整個設(shè)備的供電需求。

而監(jiān)測蓄電池電壓狀況，需要相應(yīng)的電壓監(jiān)測模塊。電壓監(jiān)測模塊的工作內(nèi)容是實時監(jiān)控蓄電池電壓、正負母線對電壓和高壓系統(tǒng)電壓。同時，在設(shè)計、安裝備用電池時，要控制備用電池的重量和體積，減少汽車負重，不過這會使備用電池的輸出電壓小于汽車主電源電壓，無法與電機驅(qū)動系統(tǒng)功率等級相匹配，這時就要利用升壓模塊將其升壓后再接入系統(tǒng)。升壓系統(tǒng)模塊需要達到以下要求：①在短時間內(nèi)快速升高備用電池的電壓，使其滿足電機驅(qū)動系統(tǒng)所需的電壓等級；②要確保輸出電壓的穩(wěn)定性。升壓模塊可以借助Boost升壓電路，采取單周期技術(shù)結(jié)合PI調(diào)節(jié)的控制方法來進行設(shè)計，保證升壓模塊的安全性能、穩(wěn)定性能和快速啟動性能。

（2）異步電機矢量控制系統(tǒng)。異步電機矢量控制能夠?qū)㈦妷汉碗娏M行解耦，讓交流異步電動機可以如同直流電動機一樣，對轉(zhuǎn)矩和勵磁進行獨立控制。在純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制系統(tǒng)中安裝異步電機矢量控制系統(tǒng)，能夠通過調(diào)節(jié)異步電機供電電源的電壓和頻率，讓異步電機能夠在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率等模式下穩(wěn)定運行，從而滿足應(yīng)急控制系統(tǒng)的需求。這一系統(tǒng)的主要作用是：①當(dāng)純電動汽車的蓄電池電壓正常時，它為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，一旦蓄電池電壓突然下降出現(xiàn)失壓狀況，由備用電池提供能量；②當(dāng)純電動汽車因行駛速度較快而出現(xiàn)失壓狀況時，則對異步電機進行控制，使其在恒功率模式下運行，保證汽車在一定時間內(nèi)保持較高速穩(wěn)定運行；③當(dāng)純電動汽車在坡路上行駛出現(xiàn)失壓狀時，則使異步電機在恒轉(zhuǎn)矩模式下運行，讓汽車具備較大的牽引力，維持短時間內(nèi)的續(xù)航。

綜上所述，純電動汽車的蓄電池可能因多種因素出現(xiàn)突然失壓故障，必須對這一問題采取相應(yīng)的應(yīng)急控制策略，構(gòu)建應(yīng)急控制系統(tǒng)，提高純電動汽車的安全性能，避免安全事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]樂 登.純電動汽車突然失壓的應(yīng)急控制策略研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

[2]張玉錦.純電動汽車車載直流電源的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.