黃智 王月雷 劉靈

海南科技職業(yè)大學(xué) 海南省?？谑?571126

1 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展的同時，為新能源汽車行業(yè)帶來了較大的發(fā)展機(jī)遇，使其逐漸向智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，電控系統(tǒng)屬于新能源汽車中的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到汽車的性能及安全性。通過新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺，可有效檢測新能源汽車電控系統(tǒng)功能，從而進(jìn)行優(yōu)化與完善，本文就此進(jìn)行分析，具體如下。

2 新能源汽車電控系統(tǒng)簡述

電力電子技術(shù)應(yīng)用下，使得新能源汽車電氣系統(tǒng)產(chǎn)生了較大變化，以往應(yīng)用的電氣裝置具備低功率低壓特點，在此項技術(shù)的應(yīng)用下，逐漸變成了電力傳動電氣裝置，具備高效低噪以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。新能源汽車電控系統(tǒng)中，主要包含較多子系統(tǒng)，如電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、能源回饋系統(tǒng)以及電機(jī)控制系統(tǒng)等。對于該系統(tǒng)而言，其屬于新能源汽車的核心技術(shù)，主要由傳感器、控制程序軟件及電子控制中樞等部分構(gòu)成，電控系統(tǒng)具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，會存在較多技術(shù)的配合應(yīng)用，包括智能控制技術(shù)、電子控制技術(shù)、車身安全防護(hù)技術(shù)、電動力技術(shù)、底盤電控技術(shù)等[1]。當(dāng)前，信息化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等應(yīng)用逐漸廣泛，使得新能源汽車電控系統(tǒng)更為集成化以及智能化。相關(guān)技術(shù)人員可有機(jī)結(jié)合汽車防抱死控制、制動控制及驅(qū)動防滑動力控制等，利用網(wǎng)絡(luò)控制與嵌入式系統(tǒng)，針對性地進(jìn)行汽車動力控制，進(jìn)一步優(yōu)化新能源汽車驅(qū)動性能。此外，基于智能控制技術(shù)應(yīng)用下，能夠進(jìn)行電控系統(tǒng)平臺搭建，形成更加完善的新能源汽車自適應(yīng)系統(tǒng)，與路況情況與駕駛?cè)藛T操作相結(jié)合，進(jìn)行汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與模糊控制。在移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展下，能夠更好地創(chuàng)建新能源汽車多層次電控系統(tǒng)，實現(xiàn)多類型信號的實時傳輸，如聲音信號、圖像信號及數(shù)據(jù)通訊信號等，通過這樣的方式，有效監(jiān)控汽車異常狀況，及時進(jìn)行汽車故障的排查與處理。

3 新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺開發(fā)

3.1 功能測試平臺工作原理

對于新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺而言，在動力源上，主要構(gòu)成部分包括電源、開關(guān)磁阻電機(jī)以及發(fā)動機(jī)?；趦蓚€電磁離合器控制下，動力驅(qū)動系統(tǒng)既可以單獨輸出動力源，也可實現(xiàn)兩個動力源的合成輸出。將減速其以及自動變速箱作為傳動系統(tǒng)，在測控臺上布置相應(yīng)控制器。在電機(jī)制動以及ABS的良好配合下，實現(xiàn)制動系統(tǒng)。利用直流電力測功機(jī)加載，實現(xiàn)行駛負(fù)載。選擇兩組慣性飛輪，進(jìn)行整車慣量模擬，各個控制器或接收到控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，隨后控制器會開展具體的控制工作。具體試驗環(huán)節(jié)，各部件運行狀態(tài)，會在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中清晰的顯示出來，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。整車試驗?zāi)M環(huán)節(jié)，架試員應(yīng)結(jié)合試驗需求，由制動踏板及電子油門踏板，輸入駕駛員信號。信號被控制系統(tǒng)接收后，會進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配，電機(jī)油門與油門執(zhí)行器會控制轉(zhuǎn)矩輸出，最終動力會經(jīng)相應(yīng)傳動系統(tǒng)至車輪，系統(tǒng)會對車輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，同時實際計算，獲得需要加載的行駛阻力。經(jīng)過USBCAN卡向控制儀傳遞，自動加載行駛阻力，通過飛輪的不同組合，進(jìn)行整車慣量模擬。制動環(huán)節(jié)主要是在電機(jī)再生制動以及制動踏板的共同作用下實現(xiàn)，并且，電機(jī)將制動能源進(jìn)行回收后，會向電源加以反饋，重復(fù)進(jìn)行，直到完成所有操作。

3.2 硬件架構(gòu)組成

新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺開發(fā)過程中，構(gòu)建整個測試系統(tǒng)時，需要先形成硬件功能電路。前期配置過程中，要滿足系統(tǒng)當(dāng)前功能需求，并且，還應(yīng)為后期配置提供預(yù)留功能，結(jié)合實際要求，多次選型、調(diào)整功能測試平臺硬件架構(gòu)，重點評估下，實現(xiàn)硬件架構(gòu)的優(yōu)化配置。硬件部分具備較多單元，包括中央處理、CAN通訊、電源管理、安全預(yù)警、信號采集與處理、旋變信號控制、備用功能擴(kuò)展、矩陣控制、機(jī)械連接及傳輸?shù)萚2]。相比于傳統(tǒng)功能測試平臺，本文提出的電控系統(tǒng)功能測試平臺可夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作，完全脫離人工操作，實現(xiàn)全自動化新能源汽車電控系統(tǒng)測試、傳輸、裝卸、故障診斷、判斷等。并且，按照不同DUT，實現(xiàn)智能化管控，主要有功能測試、型號識別、故障診斷、程序裝載及工裝調(diào)用等。拓展應(yīng)用過程中，不僅要滿足不同功能、種類電控系統(tǒng)測試需求，還應(yīng)實現(xiàn)備用功能拓展，通過這樣的方式，降低功能測試成本。

3.3 軟件控制流程

對于新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺，其在軟件算法上具體要關(guān)注兩方面內(nèi)容，一是測試系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)，二是DUT重要性能參數(shù)，具體開發(fā)時，主要由Test Stand以及LabVIEW等共同進(jìn)行。實際運行過程中，新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺會進(jìn)行DUT故障代碼與運行狀態(tài)等信號的采集，主要對DUT測試環(huán)節(jié)的功能狀態(tài)進(jìn)行分析與判斷，同時對其后續(xù)傳輸運行進(jìn)行控制。并且，新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺，還會進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的采集，包括電壓以及電流等，判斷報警閥值是否正常，做出針對性控制，通過這樣的方式，保證新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺順利運行?？傮w控制上，主要包括以下兩個流程：（1）工裝調(diào)用。工裝調(diào)用屬于新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺中的一個關(guān)鍵流程，系統(tǒng)實際運行中，會在激光測距以及射頻識別等方式下，進(jìn)行產(chǎn)品特征指標(biāo)的采集，采集的指標(biāo)要具備較強(qiáng)的代表性，一般2至3個即可，并且，與既有存儲庫特征信息相結(jié)合，實施產(chǎn)品辨識及對比分析，待判斷無誤后，進(jìn)行工裝調(diào)用以及連接指令開啟。在工裝連接方面，按照產(chǎn)品信息存儲庫中帶有的電氣連接特性，進(jìn)行不同連接點坐標(biāo)值鎖定，對工裝運動加以控制，以此實現(xiàn)匹配工裝的可靠連接。

（2）自動測試。新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺中，另一個關(guān)鍵流程就是自動測試。系統(tǒng)在調(diào)用該流程前，會對產(chǎn)品型號進(jìn)行再次確認(rèn)，并且進(jìn)行相應(yīng)測試軟件的調(diào)用與燒錄。自動測試程序啟動后，會調(diào)用上電檢測指令，自檢關(guān)鍵指標(biāo)，包括DUT連接高壓后的電流、電壓，DUT連接低壓后的電流、電壓等，確認(rèn)沒有異常后，轉(zhuǎn)入功能測試，同時，對既存數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，實施DUT的合格判定。若存在差異，測試系統(tǒng)會再次分析，更加正確的進(jìn)行判斷。

3.4 主要模塊設(shè)計

（1）所電源模塊。新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺開發(fā)中，若想成功試驗電機(jī)，不僅要保證電源的合理性，還應(yīng)保證電源的穩(wěn)定性，電網(wǎng)取電程序完成后，研究人員需要基于整流裝置，實現(xiàn)直流電驅(qū)動輸入，需要注意的是，電機(jī)試驗環(huán)節(jié)，需要對直流電壓電流及三相電流電壓進(jìn)行合理監(jiān)測，并且，還應(yīng)保證電網(wǎng)輸出功率不超過80w，電流不超過121A，電壓不超過220V。若設(shè)定電網(wǎng)輸出功率為70w，對整流裝置最大功率進(jìn)行計算，在相關(guān)試驗中可以發(fā)現(xiàn)，可保證電壓低于280V，因此可將電壓設(shè)置在280V內(nèi)，最大輸出電流值為250A。

（2）負(fù)載加載模塊。一般而言，負(fù)載加載環(huán)節(jié)，應(yīng)選擇電渦流測功機(jī)開展，結(jié)合負(fù)載大小，設(shè)定勵磁電流，并且，測控機(jī)測量儀器會利用相應(yīng)串口，進(jìn)行扭矩、轉(zhuǎn)速的工控機(jī)傳遞。

（3）動力輸出模塊。對于動力輸出模塊而言，會受到較多因素影響，如永磁直流電機(jī)等，該模塊主要由IGBT、永磁直流電機(jī)以及PWM發(fā)生器構(gòu)成。具體試驗環(huán)節(jié)，不僅要測量IGBT三相方波電壓，還應(yīng)對其轉(zhuǎn)速扭矩以及電流進(jìn)行測量，并且，還應(yīng)對駕駛引導(dǎo)信號進(jìn)行測量。因為永磁直流電機(jī)運行環(huán)節(jié)功率基本上不會超過60KW，同時，電壓不會超過280V，電流不會超過232A，因此，IGBT的電容額度為60KW，電流為232A，電壓為280V。

4 新能源汽車電控系統(tǒng)的應(yīng)用

通過新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺，能夠確保新能源汽車電控系統(tǒng)的良好應(yīng)用，更好的實現(xiàn)新能源汽車電控系統(tǒng)功能，當(dāng)前，新能源汽車電控系統(tǒng)應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：

4.1 整車電控系統(tǒng)

新能源汽車運行環(huán)節(jié)，需要由多個子系統(tǒng)共同配合，包括安全系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)均具備相應(yīng)的控制單元，會對自身狀態(tài)記性檢測，并下達(dá)相應(yīng)動作指令。對于整車電控系統(tǒng)而言，其主要的目標(biāo)是保證各個子系統(tǒng)控制的良好配合，提升電動車綜合控制效率的同時，使其具備更高的運行穩(wěn)定性。新能源汽車整車電控系統(tǒng)中，存在較多組成部分，具體為：電機(jī)控制器、人機(jī)界面、整車控制器、能源管理系統(tǒng)、車輛附件系統(tǒng)以及能源供給系統(tǒng)等。經(jīng)過CAN總線，會向控制中心傳輸駕駛員信號，控制中心接收到信號后，都做出相應(yīng)識別分析，最終下達(dá)指令，控制相應(yīng)裝置做出反應(yīng)，通過這樣的法式，控制整車制動與驅(qū)動狀態(tài)。除此之外，整車電控系統(tǒng)還應(yīng)具備故障處理以及異常預(yù)警功能。當(dāng)裝置出現(xiàn)異常后，會通過聲光報警，使駕駛員發(fā)現(xiàn)故障問題，及時加以處理?？刂葡到y(tǒng)可直接對簡單的故障做出判斷，并顯示在人機(jī)界面上，從而有助于后續(xù)故障的排查處理。

4.2 新能源汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)

新能源汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，在汽車電控技術(shù)的應(yīng)用下，形成了電子控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)中，較多裝置均涉及到了電控技術(shù)，如點火裝置、怠速控制、噴射裝置以及廢氣循環(huán)等，本文重點進(jìn)行電控點火裝置及電控噴射裝置分析，首先，電控點火裝置。對于電控點火裝置而言，具體是將電子計算機(jī)控制技術(shù)作為重點，可以科學(xué)確定點火時間，并且，可提升點火成功率，同以往晶體管電子點火裝置與觸點式點火裝置相比，電控點火裝置更加復(fù)雜，不過可減少點火燃油耗，并且，還可降低點火產(chǎn)生的尾氣污染情況。一些新能源汽車發(fā)動機(jī)應(yīng)用時，電控點火裝置具備更強(qiáng)大的功能性，可以進(jìn)行自我診斷、智能控制以及自動適應(yīng)控制。其次，電控噴射裝置[3]?，F(xiàn)階段，新能源汽車燃油噴射均應(yīng)用了電控技術(shù)，在電控噴射裝置方面，控制中心為電腦，通過發(fā)動機(jī)中的傳感器，得到相應(yīng)的發(fā)動機(jī)啟動參數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序，對燃油量及汽缸空氣量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，確保發(fā)動機(jī)良好運轉(zhuǎn)，并且，使燃油噴射保持在最合適比例，防止油料浪費。

4.3 新能源汽車底盤系統(tǒng)

新能源底盤系統(tǒng)中通過應(yīng)用汽車電控技術(shù)，可構(gòu)建出汽車底盤電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，防抱死制動系統(tǒng)以及電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均體現(xiàn)著電控技術(shù)的應(yīng)用，首先，防抱死制動系統(tǒng)，即ABS，該系統(tǒng)屬于新能源汽車安全保障性能系統(tǒng)，為避免新能源汽車制動時，出現(xiàn)車輪被抱死導(dǎo)致危險的發(fā)生，通過電控技術(shù)的應(yīng)用，防抱死系統(tǒng)會得出輪胎與接觸路面間的附著力，對制動時可操作性及方向穩(wěn)定性進(jìn)行控制，可有效避免汽車制動時發(fā)生甩尾及側(cè)滑等情況的出現(xiàn)[4]。其次，電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。新能源汽車底盤系統(tǒng)中，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屬于一個較為重要的系統(tǒng)，電控技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以利用傳感器得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電子測算，通過實際計算，獲得新能源汽車相關(guān)參數(shù)，如轉(zhuǎn)向距離、轉(zhuǎn)向角度以及行車速度等，對各項參數(shù)進(jìn)行綜合分析，確定汽車低速行駛轉(zhuǎn)向或停車所需最佳力。此外，電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還會提供相應(yīng)的回正力矩，能夠有效保證車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

4.4 新能源汽車車身系統(tǒng)

新能源汽車車身系統(tǒng)中，通過應(yīng)用汽車電控技術(shù)，能夠形成新能源汽車車身電子控制系統(tǒng)，對于車身系統(tǒng)而言，較多裝置與設(shè)計中，均涉及到電控技術(shù)的應(yīng)用，主要包括新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、門窗座椅、防盜安全系統(tǒng)、車輛信息顯示系統(tǒng)等。

4.5 電池管理系統(tǒng)

對于電池管理系統(tǒng)而言，其能夠有效解決電池一致性問題，屬于電動汽車與車載動力電池的重要連接紐帶，配合電池組形成電池系統(tǒng)，進(jìn)而為汽車提供動力。該系統(tǒng)主要工作原理使對各個電池單體進(jìn)行協(xié)調(diào)，實施監(jiān)控電池溫度、電流以及電壓傳感器信號，避免出現(xiàn)超壓、超溫以及過充放電等不良情況，危害到電池的正常使用。動力電池包中，電池管理系統(tǒng)具備較高的成本，不過通過以往多電芯電源管理產(chǎn)品、二次電池等對比，新能源汽車電池管理系統(tǒng)具備驕傲的應(yīng)用優(yōu)勢。車用蓄電池作為電池管理系統(tǒng)的唯一動力，較為重要，現(xiàn)階段，鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池以及鎳鉻電池，均得到了廣泛應(yīng)用，尤其是鋰離子電池，其具備較高的優(yōu)勢，如電壓平臺高、能量密度大等，已經(jīng)成為新能源汽車的首要選擇，不過在未來研究中，還應(yīng)重點關(guān)注鋰離子電池的使用壽命及安全性問題，進(jìn)一步發(fā)揮出鋰離子電池的應(yīng)用優(yōu)勢。

4.6 電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)

新能源汽車運行的安全性與可靠性，與電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)息息相關(guān)，可以說，該系統(tǒng)屬于驅(qū)動系統(tǒng)的核心所在，具體可以分為兩大系統(tǒng)，一是電器系統(tǒng)，二是機(jī)械系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)屬于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵，其主要構(gòu)成部分為控制器、轉(zhuǎn)換器以及電動機(jī)等，驅(qū)動電機(jī)的性能與功率，直接影響著電動汽車的啟動速度以及時速快慢?，F(xiàn)階段，我國新能源電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中，雖然普通的直流電機(jī)存在散熱困難、電磁輻射干擾等問題，會對電控系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)影響，不過仍應(yīng)用于一些電動汽車中。近年來我國逐漸加大對于電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究，提出了多態(tài)電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)，具備較大的開發(fā)應(yīng)用前景，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在新能源汽車中。此外，永磁電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)屬于應(yīng)用最多的電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體是應(yīng)用PWM控制技術(shù)以及永磁無刷直流電機(jī)控制技術(shù)，實現(xiàn)電機(jī)的無極變速，具備良好的調(diào)速性能，在當(dāng)前電力電子技術(shù)不斷發(fā)展下，特別是出現(xiàn)了IGBT 等功率模塊，實現(xiàn)了永磁直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。

5 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段我國工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推進(jìn)，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)等均得到快速發(fā)展，這種環(huán)境下，為新能源汽車行業(yè)帶來了較大的發(fā)展機(jī)遇，電控技術(shù)應(yīng)用過程中，能夠有效提升汽車控制精度，獲得更快的動態(tài)響應(yīng)，為促進(jìn)新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展，應(yīng)重點關(guān)注新能源汽車電控系統(tǒng)功能測試平臺開發(fā)，并且還應(yīng)重視新能源汽車電控系統(tǒng)的具體應(yīng)用，促進(jìn)新能源汽車領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展。