江淮純電動汽車控制系統(tǒng)實驗臺架的設(shè)計

黃惠豪 惠州城市職業(yè)學(xué)院

江淮純電動汽車控制系統(tǒng)實驗臺架的設(shè)計

黃惠豪 惠州城市職業(yè)學(xué)院

當(dāng)前新能源汽車的快速發(fā)展，純電動汽車成為重要的汽車重要的發(fā)展趨勢，這為中、高職培養(yǎng)純電動汽車應(yīng)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(tǒng)實驗臺架的設(shè)計方案包括控制系統(tǒng)實驗臺架需要實現(xiàn)的功能，簡化了驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，規(guī)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(tǒng)實驗臺架。

純電動汽車 控制系統(tǒng) 實驗臺架

目前，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)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(xiàn)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(yōu)點：加速比傳統(tǒng)汽車較快；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)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(fā)展的新型汽車。

1 江淮同悅汽車結(jié)構(gòu)與原理

（1）控制驅(qū)動系統(tǒng)：是江淮同悅純電動汽車的整車控制系統(tǒng)。包括整車控制器、驅(qū)動電機、動力傳動機構(gòu)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(zhuǎn)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(yīng)的驅(qū)動控制信號給功率變換器，轉(zhuǎn)化成大電流驅(qū)動電機工作。

（2）能源系統(tǒng)。江淮同悅純電動汽車的能源系統(tǒng)是由電池、電能管理系統(tǒng)和充電監(jiān)視系統(tǒng)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(jiān)視系統(tǒng)可以監(jiān)測電源的使用狀況并防止電池過量充電；電能管理系統(tǒng)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(tǒng)。輔助控制系統(tǒng)能改變有動力轉(zhuǎn)向、冷氣暖氣溫度控制和輔助電源等功能。

2 實驗臺設(shè)計

2.1 實驗臺架功能的設(shè)計

在研究江淮純電動汽車控制系統(tǒng)實驗臺架的功能的基礎(chǔ)上，本文建立起驅(qū)動電機、控制器、儀表系統(tǒng)、負(fù)載等硬件實驗臺架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出適合教學(xué)要求的實訓(xùn)臺架，開發(fā)出適應(yīng)中、高職學(xué)校學(xué)生需求的教學(xué)實訓(xùn)臺架。根據(jù)對課程標(biāo)準(zhǔn)研究，教程的分析，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)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(jù)操作響應(yīng)油門踏板的開度情況與位置，輸出控制信號，實現(xiàn)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(dāng)前狀態(tài)信號和操作員控制信號，如驅(qū)動電機的工作溫度、轉(zhuǎn)速等信號。并能快速響應(yīng)操作員的各種動作，轉(zhuǎn)變成控制信號，使正整車正常的運行起來。

（3）控制器能實現(xiàn)各類控制信號的采集和通訊。能實現(xiàn)各功能之間的通訊，將采集的信號在儀表和指示燈等設(shè)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(xué)實踐中，教師和學(xué)生需要操作實驗臺架，如果在發(fā)生實驗中臺架出現(xiàn)過電壓、過電流和等異常情況，保護器需要及時關(guān)斷電路，保護人員和設(shè)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(xué)，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(shè)計

實驗臺架采用的是模塊化的設(shè)計思路，這樣實驗更具有通用性和可擴展性。所謂模塊化設(shè)計是指在功能分析的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)劃分為若干功能、結(jié)構(gòu)獨立的基本單元模塊，并使模塊系標(biāo)準(zhǔn)化，通過模塊的有效選擇和組合，實現(xiàn)不同功能的系統(tǒng)，滿足不同需求的設(shè)計方法。

根據(jù)中、高職學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，滿足教材關(guān)于純電動汽車控制系統(tǒng)實訓(xùn)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(tǒng)實驗臺架的設(shè)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(jié)構(gòu)的設(shè)計

實驗臺架以整車控制器為整個純電動汽車控制系統(tǒng)的核心，將控制系統(tǒng)所有的組件按流程順序裝配起來，能實現(xiàn)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)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(guān)鍵參數(shù)。實驗臺架的總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計如圖1所示。

圖1 實驗臺架的總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計圖

2.4 實驗臺架尺寸的設(shè)計

純電動汽車控制系統(tǒng)實驗臺架的總體尺寸設(shè)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(xué)生學(xué)習(xí)、操作要求。

圖2 實驗臺架尺寸設(shè)計圖

實驗臺架以整車控制器為核心，采用鋼質(zhì)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(dāng)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(shè)計

根據(jù)電動汽車控制系統(tǒng)的構(gòu)成，在實驗臺架有限的臺面空間重新布置，讓檔位開關(guān)、整車控制器、電機控制器、高壓配電盒、車載充電機、驅(qū)動電機等部件合理的擺放，方便于教學(xué)授課和學(xué)生的實訓(xùn)，同時達(dá)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(shè)計

據(jù)江淮純電動汽車無刷直流電機控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合選擇的控制系統(tǒng)驅(qū)動方案，經(jīng)過查閱江淮電動汽車控制系統(tǒng)相關(guān)電路圖，驗證并記錄原車電路線路，分析實驗臺架功能結(jié)構(gòu)摒除多余的電路結(jié)構(gòu)，繪制印刷在臺架的面板上，還需要預(yù)留檢測儀表接口與故障檢測接口。

經(jīng)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(tǒng)實驗臺架面板電路圖圖4，使得在實驗臺架上能實現(xiàn)車輛驅(qū)動控制的功能，并簡單明了的展現(xiàn)電動汽車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理，更好的達(dá)到教學(xué)和實訓(xùn)的目的。

圖4 實驗臺架電路圖

3 實驗臺架可完成的實訓(xùn)項目

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

（2）完成控制系統(tǒng)操作實訓(xùn)。實驗臺架可以正常運行，在教學(xué)中很方便的動態(tài)演示控制過程及動力傳動過程的工作情況?？赡M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(tǒng)的原理及工作過程。

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

（4）純電動車性能測試實訓(xùn)。檢測操作臺側(cè)面預(yù)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(qū)動電機、控制線路、電氣控制系統(tǒng)的檢測實訓(xùn)。

（5）完成純電動車故障實訓(xùn)。實驗臺架預(yù)留了方便拆裝的接口和檢測口，可以讓教師隨教學(xué)進度和學(xué)生學(xué)習(xí)進度靈活設(shè)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(yè)學(xué)院。