彭 吉

東風(fēng)日產(chǎn)乘用車公司，廣東花都 510800

0 引言

汽車消耗的是非可再生能源，隨著全世界范圍內(nèi)石油資源的緊缺，電動汽車逐漸發(fā)展應(yīng)用起來。由于電動汽車無論是在汽車結(jié)構(gòu)、動力驅(qū)動方式等各個方面，與傳統(tǒng)的汽車都存在較大的區(qū)別，如何實現(xiàn)在傳統(tǒng)汽車的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對汽車的驅(qū)動動力又燃油方式改造為電力驅(qū)動方式，是電動汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容，而一個穩(wěn)定、可靠、高效的電動汽車結(jié)構(gòu)對于保障汽車的整體壽命和性能有著至關(guān)重要的作用。因此，本文將重點探討電動汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)部關(guān)于電氣信號檢測的設(shè)計。

本文重點結(jié)合電動汽車的工作原理對其電氣信號的檢測展開分析探討，以期從中找到更加合理可靠有效的電氣信號檢測方式與技術(shù)應(yīng)用。

1 電動汽車電氣信號檢測內(nèi)容分析

電動汽車內(nèi)部只有一種驅(qū)動方式，那就是電力驅(qū)動，因此，對于電動汽車內(nèi)部的電氣信號的檢測，無疑是以電動汽車最佳的整體性能為檢測目標(biāo)的，將電動汽車的驅(qū)動電流、驅(qū)動電壓、形勢速度等等，通過相應(yīng)的傳感裝置將電氣信號檢測并采樣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終以合理的人機交互方式顯現(xiàn)出來，供駕駛員決策當(dāng)前電動汽車的狀態(tài)與性能。總體來說，電動汽車需要監(jiān)測的電氣信號主要有以下幾類信號：

1）電動機狀態(tài)檢測

電動機是電動汽車內(nèi)部唯一的動力源，因此十分有必要對電動機的工作狀態(tài)實施監(jiān)測，包括電動機的工作電壓、工作電流，以及電機轉(zhuǎn)速、電機溫度等物理參數(shù)。由于駕駛員需要對電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行換擋，因此還必須要設(shè)計專門的人車交互系統(tǒng)，一方面來滿足駕駛員對于整車的操作變換；另一方面也將駕駛員的操作所產(chǎn)生的狀態(tài)改變反饋回給駕駛員，比如說，當(dāng)汽車在運行中，應(yīng)當(dāng)能夠讓駕駛員看到當(dāng)前電動機的供電狀態(tài)、電池續(xù)航里程、電池絕緣狀況等信息，這些都是保障電動汽車順利運行的必要信息。

2）電池狀態(tài)檢測

除了電動機，電動汽車上最重要的莫過于電池管理系統(tǒng)，對于電池管理系統(tǒng)的檢測，如何實現(xiàn)高效、穩(wěn)定和可靠的電氣信號檢測，是關(guān)系到電池管理系統(tǒng)工作性能的關(guān)鍵。對于電池管理系統(tǒng)，主要需要監(jiān)測其電量，防止出現(xiàn)過充、過放和過熱等現(xiàn)象，在實施檢測的時候，主要檢測當(dāng)前電池中的電量剩余量，并由行車電腦計算出續(xù)航里程；另一方面還要對電池管理系統(tǒng)中的每一塊電池組的工作溫度、工作壓力、電壓電流等參數(shù)實施檢測，以保障電池管理系統(tǒng)的可靠有效管理，實現(xiàn)電池效益的最大化。

3）電池絕緣狀態(tài)檢測

由于電動汽車質(zhì)量較大，因此毫無疑問驅(qū)動電動汽車的電動機的電壓等級一般都較高，一般在300V左右，這么高的電壓等級無疑會給車內(nèi)的駕駛員及乘客造成人身安全隱患，因此必然要在車內(nèi)設(shè)計電池絕緣部分，而電力絕緣部分是會由于工作溫度的升高、工作時間的延長而發(fā)生老化，進(jìn)而絕緣等級和絕緣效果都會發(fā)生下降的現(xiàn)象，因此有必要對電動汽車的動力電池絕緣系統(tǒng)進(jìn)行檢測。在對絕緣部分實施檢測的時候，應(yīng)當(dāng)主要對起到絕緣保護(hù)功能的絕緣電阻、絕緣橡膠等部件進(jìn)行絕緣等級測評，以切實保障電動汽車內(nèi)部駕駛員與乘客的人身安全。

2 電動汽車電氣信號檢測技術(shù)探討

2.1 電動汽車動力電源檢測的實現(xiàn)

對于電動汽車而言，電動汽車動力電源的檢測是依靠對絕緣電阻的檢測來實現(xiàn)的，這主要是由于通過測量絕緣電阻兩端的電壓，能夠識別出動力電源當(dāng)前的工作電壓、工作電流等參數(shù)，那么究竟是如何通過對絕緣電阻的檢測來實現(xiàn)對動力電源的檢測的呢？下面結(jié)合具體的檢測電路加以分析說明。

如下圖1所示，這是一個在線測量電動汽車絕緣電阻電壓進(jìn)而識別出動力電源系統(tǒng)工作電壓的電源檢測電路，圖中開關(guān)S1、S2是繼電器，在開關(guān)閉合時其兩端的電壓為零，這是繼電器的本身工作特性所致，既然工作電壓為零，那么通過該繼電器的工作電流也必然為零。而當(dāng)開關(guān)不閉合的狀態(tài)下，只要通過測量圖中的R1電阻的兩端的工作電壓，根據(jù)電路關(guān)系，是可以推算出當(dāng)前動力電源電池系統(tǒng)的工作電壓與工作電流參數(shù)的，限于論文的篇幅，這里對具體的推算過程不再贅述。圖1所示的是采用差分輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)對絕緣電阻的測量的。采用差分輸入方式能夠有效的提高檢測的精度。

圖1 動力電源的絕緣電阻檢測原理示意圖

2.2 電動汽車電池檢測的實現(xiàn)

正如上文所分析，對于電動汽車而言，最重要的就是電池管理系統(tǒng)的檢測，因此這里簡單探討一下如何實現(xiàn)對電動汽車電池管理系統(tǒng)的檢測。由于電動汽車所需要的驅(qū)動電壓等級較高，一般為300V左右，而直接采用300V的電池，一方面對于設(shè)計制造的成本過高，同時對電池加工工藝要求過高，這樣顯然并不合算，因此目前對于電動汽車電池組的設(shè)計，一般是采用小額的電池組裝，最終達(dá)到300V的供電驅(qū)動動力等級要求。因此，這里也以組裝后的電池管理系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。以一個電池容量為120Ah的鋰離子電池為例，一部電動汽車大約需要84節(jié)這樣的電池，而為

了管理和數(shù)據(jù)通信的方便，也無需為每一節(jié)電池設(shè)置狀態(tài)管理和通信功能，而是以4節(jié)電池構(gòu)成一個電池組，為每一組電池組設(shè)置狀態(tài)管理和通信。具體實現(xiàn)如下：以4節(jié)電池構(gòu)成一個電池組，每一個電池組分配一個電池傳感器，電池傳感器負(fù)責(zé)檢測各自電池組的工作電壓、工作電流等狀態(tài)參數(shù)，通過設(shè)計合理的電池管理程序，將電池傳感器所檢測到的全部電池組的工作參數(shù)進(jìn)行匯總運算，得到當(dāng)前整個電池管理系統(tǒng)的工作電流、工作電壓等參數(shù)，并將這些參數(shù)一方面?zhèn)鬏數(shù)絻x表盤進(jìn)行顯示；另一方面?zhèn)鬏數(shù)叫熊囯娔X進(jìn)行運算，得出電動汽車的續(xù)航里程，從而實現(xiàn)對整車的電池動力系統(tǒng)的管理。當(dāng)某個電池組中的某節(jié)電池發(fā)生故障，必然會引起電池傳感器所檢測到的工作電壓或工作電流參數(shù)的細(xì)微變化，通過檢測這種變化，借助于電池管理程序，將該節(jié)電池的編號識別并傳輸?shù)絻x表盤進(jìn)行顯示，從而提醒駕駛員應(yīng)當(dāng)更換該節(jié)電池。實際上，電池管理中央控制單元也可以將電池的實時數(shù)據(jù)傳送到計算機中，在計算機中建立所有電池的歷史檔案，為進(jìn)一步開發(fā)和改進(jìn)動力電池以及電動汽車提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 結(jié)論

電動汽車電氣信號檢測的精度及質(zhì)量，直接影響到電動汽車的整車質(zhì)量與性能，因此，設(shè)計合理、高效、實用的電動汽車電氣信號檢測裝置，將對整個電動汽車性能有非常重要的意義。本文對電動汽車電氣信號檢測的探討分析，只是對其中一方面的技術(shù)探討，更多的技術(shù)問題有待于廣大技術(shù)人員的共同努力，才能夠推動我國電動汽車技術(shù)的長足的發(fā)展與進(jìn)步。

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