謝雨 宋慶營

（廣西交通技師學(xué)院 廣西南寧 530000）

電動汽車電氣信號檢測的應(yīng)用分析

謝雨 宋慶營

（廣西交通技師學(xué)院 廣西南寧 530000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國汽車行業(yè)當(dāng)中的電動汽車已經(jīng)越來越受到人們的高度重視。伴隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，我國的新型能源和節(jié)能型產(chǎn)業(yè)得到大力發(fā)展，電動汽車行業(yè)在其中充當(dāng)著極其關(guān)鍵的作用。不斷的對電動汽車的外觀與內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)成為了電動汽車發(fā)展的兩個主要方向。本文首先對電動汽車的電氣結(jié)構(gòu)與原理進(jìn)行了概述；其次，對電動汽車中常見的故障進(jìn)行了分析；而后，對電動汽車當(dāng)中的電氣信號檢測的現(xiàn)狀做出了敘述；最后，對于電動汽車的電氣檢測信號內(nèi)容和檢測技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

電動汽車；電氣信號；信號檢測技術(shù)

前言

在現(xiàn)代人們的日常生活當(dāng)中，汽車屬于普遍的代步工具，伴隨著世界范圍內(nèi)石油資源緊缺情況的日益嚴(yán)峻，電動汽車得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的汽車相比較，電動汽車在汽車結(jié)構(gòu)、動力驅(qū)動等各方面都存在著較大的差異，在汽車的結(jié)構(gòu)方面由傳統(tǒng)的燃油方式改造成為電力驅(qū)動方式。為了保證電動汽車的安全運行，一個穩(wěn)妥、可靠并且高效的電動汽車結(jié)構(gòu)是相當(dāng)重要的。

1 電氣結(jié)構(gòu)和原理

①動力電池組，在電動汽車的動力系統(tǒng)當(dāng)中處于核心的位置，保證整個電動汽車的能源供給，在運作的過程當(dāng)中主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，來為電動汽車提供動力。②電機(jī)控制器，屬于電動汽車技術(shù)原理內(nèi)最為核心的部分，可以滿足駕駛者不同操作方面的各種需求。③三相異步電動機(jī)，是電動汽車的動力直接來源，在其中添加傳感器來對其進(jìn)行信號的傳遞。④電源變換器，屬于一個直流變換裝置，可以將動力電池內(nèi)的96v電壓直接轉(zhuǎn)換為汽車內(nèi)部的小型用電器所需要使用的電壓，還可以為低電壓提供持續(xù)的電源。⑤整車控制器，通過對電力回路的繼電器進(jìn)行控制，可以對電動汽車的運行狀態(tài)進(jìn)行良好的控制，將控制汽車的啟動和電機(jī)控制器的串行進(jìn)行連接并且解碼，從而實現(xiàn)對儀表的驅(qū)動。⑥充電機(jī)，就是給動力電池進(jìn)行充電的設(shè)備裝置。⑦車輛電氣設(shè)備，在整個電氣系統(tǒng)當(dāng)中處于核心地位，在電動汽車的各項電氣設(shè)備當(dāng)中，各個設(shè)備正常顯示是駕駛員對電動汽車運行狀態(tài)進(jìn)行判斷的重要指標(biāo)之一。

2 電動汽車當(dāng)中常見的電氣故障

（1）無法啟動，出現(xiàn)無法啟動的故障是電氣的整體系統(tǒng)進(jìn)入了癱瘓的狀態(tài)，并且電氣系統(tǒng)當(dāng)中的任何元器件都沒有進(jìn)入到工作狀態(tài)當(dāng)中，在這兩種情況同時出現(xiàn)的時候，整個電動汽車的電動汽車就處于無法工作的狀態(tài)；但是在有的時候會出現(xiàn)電動汽車當(dāng)中的部分元器件還處于正常工作的狀態(tài)，但是電動汽車也無法正常運行的現(xiàn)象。

（2）電器設(shè)備件不工作，主要指的除了了電動汽車的動力系統(tǒng)之外的其他元器件沒有辦法正常工作，其中包括電動汽車內(nèi)部的燈具、組合儀表、音頻設(shè)備、空調(diào)、頂部風(fēng)扇以及刮水器等設(shè)備。

（3）電器設(shè)備工作不正常，主要指電器設(shè)備的工作狀態(tài)與設(shè)定的狀態(tài)不一致。這種故障比電器設(shè)備停止工作的危害性更大，會影響到車輛運行時的安全保障，使得行車的安全系數(shù)大幅度降低[1]。

3 電動汽車電氣信號檢測的現(xiàn)狀

我國從“八五”時期便開始研究并開發(fā)電動汽車，在取得成果后也逐步推進(jìn)了其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。而伴隨電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電動汽車的電氣信號檢測技術(shù)也日益成熟，如今，我國電動汽車電氣信號檢測技術(shù)已經(jīng)獲得了不少的成就。另外，現(xiàn)代汽車上總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及燃油汽車發(fā)展過程帶給我們的經(jīng)驗，都保證了電動汽車能夠正確應(yīng)用總線技術(shù)。

由于在動力電壓這一方面，電動汽車對其絕緣電阻是具有明確規(guī)定的，所以現(xiàn)在的大部分電動汽車在研制上，已經(jīng)開始使用了絕緣檢測的方式來對電動汽車的電氣信號進(jìn)行精確科學(xué)的檢測，在本田公司與豐田公司分別推出的INSIGHT和PRIUS汽車，便采用了高壓系統(tǒng)的安全檢測的裝置。不過，對于電動汽車的研究與開發(fā)來說，一個更加關(guān)鍵的熱點及難點是電池管理系統(tǒng)，雖然經(jīng)過了多年的研究和試驗，在此方面取得了一定的成績，但在實際情況中確實仍然存在很多的問題[2]。

4 電動汽車的電氣信號檢測內(nèi)容以及技術(shù)應(yīng)用

4.1 電動汽車的電氣信號的檢測內(nèi)容

在電動汽車系統(tǒng)當(dāng)中：①要對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行檢測，電動機(jī)是電動汽車內(nèi)的唯一動力驅(qū)動裝置，因此需要對電動機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，其中包括電動機(jī)的工作電壓、工作電流以及電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)的溫度等物理參數(shù)都需要進(jìn)行實時監(jiān)測。駕駛員在行駛過程當(dāng)中會進(jìn)行換擋操作，因此還需要設(shè)計專門的人車交互系統(tǒng)。在滿足了駕駛員對電動汽車的整體換擋的需求之外，還可以將駕駛員在換擋過程當(dāng)中所產(chǎn)生的狀態(tài)信息及時的反饋給駕駛員。②需要對電池的狀態(tài)進(jìn)行檢測，保證可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定和可靠的電氣信號，在對電池的狀態(tài)檢測過程當(dāng)中，需要對電池的電量進(jìn)行檢測，可以有效防止過充、過放以及過熱的現(xiàn)象出現(xiàn)，可以根據(jù)電池的剩余電量來對剩余續(xù)航里程進(jìn)行精確計算。③要對電池的溫度、電流以及電壓等參數(shù)進(jìn)行檢測，保障對電池進(jìn)行高效管理，實現(xiàn)電池收益的最大化。④需要對電池的絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢測。電動汽車內(nèi)的電壓都是相對較高的，一般都在300V之上，因此都有設(shè)計電池的絕緣體來對人身安全進(jìn)行保障。電力絕緣部分會因為運行時的溫度升高、工作運行時間長而出現(xiàn)絕緣老化的現(xiàn)象，在很大程度上影響了絕緣效果和絕緣等級。在對電池絕緣部分進(jìn)行檢測的時候，需要對絕緣電阻以及絕緣橡膠進(jìn)行有效檢查，保障絕緣防護(hù)功能處于正常的狀態(tài)之下，保護(hù)駕駛員和乘客的人身安全。

圖1 電動汽車開關(guān)磁阻電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖

4.2 電動汽車的電氣信號檢測的技術(shù)應(yīng)用

4.2.1 絕緣電阻檢測技術(shù)的應(yīng)用

首先，需要對電動汽車的動力電源進(jìn)行檢測，而對動力電源的絕緣檢測是依靠對絕緣電阻的檢測技術(shù)來實現(xiàn)的。在電壓經(jīng)過絕緣電阻兩端的時候，對其進(jìn)行精確檢測，可以辨識出當(dāng)前運行的工作電壓、電流等物理參數(shù)。如圖1所示，在圖1當(dāng)中開關(guān)s1、s2是繼電器，在開關(guān)閉合的狀態(tài)下，兩端的電壓是0，這種現(xiàn)象是由于繼電器的本身特質(zhì)所造成的。在這種情況下，電壓為0，那么所通過的電流也就為0。在開關(guān)不閉合的情況下，只需要對R1電阻的兩端電壓進(jìn)行測量，就可以對當(dāng)前的動力電源電池系統(tǒng)當(dāng)中的工作電壓和電流參數(shù)（如圖2）。

4.2.2 電池檢測實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用

其次，是對電動汽車電池檢測的實現(xiàn)技術(shù)，在上文中提到，在電動汽車當(dāng)中，對電池的管理在電動系統(tǒng)管理當(dāng)中有著極其重要的地位。通常在電動汽車當(dāng)中，電力驅(qū)動都在300V左右，在設(shè)計制造的時候其成本是相當(dāng)高的，也對電池的生產(chǎn)制造工藝提出了更高的要求。因此，在對電動汽車的電池進(jìn)行生產(chǎn)制造的時候，一般都采用小額的電池組裝，來達(dá)到300V的供電驅(qū)動效果。

圖2 動力電源的絕緣電阻檢測技術(shù)示意圖

如果在一輛電動汽車當(dāng)中，需要84節(jié)容量為120Ah的鋰電池，為了方便對電池的管理，在這里就需要對電池進(jìn)行組裝，也就是說需要用4節(jié)電池來構(gòu)成一個電池組，為每一組的電池組進(jìn)行通信和狀態(tài)的管理。在每一個電池組當(dāng)中裝配一個電池傳感器，來對電池組當(dāng)中的工作電壓、工作電流等物理參數(shù)進(jìn)行管理。在合理的對電池組的管理進(jìn)行設(shè)計之后，通過在每個電池組當(dāng)中的傳感器可以將每一個電池組的工作運行狀態(tài)進(jìn)行匯總、設(shè)計、計算，最終得到整個電池管理系統(tǒng)當(dāng)中的工作運行電壓以及電流情況，并且將所得到的這些數(shù)據(jù)及時的在儀表盤上進(jìn)行顯示。

與此同時，還根據(jù)所得到的這些參數(shù)來對電動汽車的續(xù)航里程進(jìn)行精確計算，最終實現(xiàn)對電動汽車當(dāng)中的電池動力系統(tǒng)進(jìn)行有效管理。如果電池組當(dāng)中的一小節(jié)電池發(fā)生故障的話，就會導(dǎo)致電池組所在傳感器檢測到的工作電壓和工作電流等物理參數(shù)在一定程度上產(chǎn)生變化。在監(jiān)測的過程當(dāng)中，通過這些不同程度的變化，可以利用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)將這一節(jié)電池的編號顯示在儀表盤上，來提醒駕駛員更換此節(jié)電池[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，在電動汽車的電氣信號檢測當(dāng)中，其檢測到的質(zhì)量和精度，對于電動汽車整體的質(zhì)量和性能方面都有著相當(dāng)重要的作用。需要對其進(jìn)行合理、高效以及實用的電動汽車電氣信號進(jìn)行檢測，以提高電動汽車的電氣系統(tǒng)，保證動力系統(tǒng)的可靠運行，為駕駛員的行車安全提供安全可靠的保障。

[1]付強(qiáng).電動汽車電氣系統(tǒng)的常見故障分析研究[J].科技致富向?qū)В?015（15）：43.

[2]王軍，申金升.國內(nèi)外混合動力電動汽車開發(fā)狀態(tài)及發(fā)展趨勢[J].公路交通科技，2000（1）：71～74.

[3]彭吉.電動汽車電氣信號檢測的應(yīng)用研究[J].科技傳播，2010（19）：127+136.

U469.72

A

1004-7344（2016）06-0032-02

2016-1-24

謝雨（1981-），女，講師，本科，主要從事汽車電氣方面教學(xué)工作。

宋慶營（1985-），男，一級實習(xí)指導(dǎo)教師，本科，主要從事汽車維修方面的教學(xué)工作。