基于MCU的電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

梁文翰

摘要：本文利用電動(dòng)汽車為主要研究對象，針對汽車內(nèi)部的高壓電部分設(shè)計(jì)了安全管理系統(tǒng)，針對該系統(tǒng)的功能需求分析，完成了系統(tǒng)的硬件電路方案的設(shè)計(jì)與軟件流程等設(shè)計(jì)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)汽車高壓回路內(nèi)部的各類變量的精確檢測，防止電動(dòng)汽車在啟動(dòng)或制動(dòng)過程中出現(xiàn)瞬態(tài)的沖擊高壓，對電動(dòng)汽車內(nèi)部絕緣性能的有效檢測，并配有相關(guān)的聲光報(bào)警、數(shù)據(jù)顯示等功能。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車 高壓 安全管理 故障診斷

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0167-01

伴隨日益嚴(yán)重的能源危機(jī)與環(huán)境惡劣趨勢，電動(dòng)汽車工業(yè)的發(fā)展已趨于必然。本文針對于電動(dòng)汽車內(nèi)部的高壓電的關(guān)鍵技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了安全管理系統(tǒng)，能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中的人身財(cái)產(chǎn)安全做出保障。[1]

1 功能需求分析

電動(dòng)汽車內(nèi)部的高壓回路需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以確保在電動(dòng)汽車啟動(dòng)，帶負(fù)荷運(yùn)行與駐停過程中的安全。在綜合分析比較國內(nèi)外關(guān)于電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出電動(dòng)汽車高壓的安全管理系統(tǒng)需要完成的功能主要包括：能夠?qū)τ陔妱?dòng)汽車內(nèi)部高壓回路的絕緣狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠具備預(yù)充電功能，過壓＼欠壓保護(hù)功能，高壓環(huán)路互鎖等功能。

2 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車安全管理系統(tǒng)是以汽車內(nèi)部高壓電系統(tǒng)的故障診斷和電量信息安全管理為主要目的，結(jié)合功能需求分析，設(shè)計(jì)了基于MCU的硬件總體方案，如圖1所示。

在硬件設(shè)計(jì)的方案中，包括了MCU的核心控制單元模塊，蓄電池部分的溫度檢測模塊，汽車啟動(dòng)的加速度檢測模塊，以及關(guān)鍵的高壓回路的防瞬態(tài)沖擊電路模塊與絕緣檢測模塊等。

針對電動(dòng)汽車日常工作環(huán)境中出現(xiàn)的電磁干擾頻繁劇烈，灰塵累積與潮濕因素等影響，本文設(shè)計(jì)的硬件方案按照模塊化結(jié)構(gòu)密閉封裝在箱體盒內(nèi)，在盒體周圍合理的布置接線端子與通訊接口，以確保能夠經(jīng)受環(huán)境干擾，達(dá)到穩(wěn)定安全運(yùn)行的控制功能實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)過程中深刻考慮硬件電路的安裝容易程度，按照主要的硬件方案，合理布局2塊PCB板，分別完成電動(dòng)汽車各種狀態(tài)參量的測量功能與外圍的顯示指示作用功能。[2]

3 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)純電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)的整體功能，如圖2所示給出了系統(tǒng)的主流程圖，系統(tǒng)的軟件主要按照各個(gè)模塊所完成的功能進(jìn)行流程布局，能夠完成的主要功能包括了電動(dòng)汽車各變量參數(shù)的測量采集，信號(hào)的集中處理，MCU外圍聲光報(bào)警數(shù)碼顯示，與外部上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇谕ㄐ诺取3]

4 結(jié)語

針對目前的電動(dòng)汽車內(nèi)部高壓回路的安全問題，設(shè)計(jì)了一套能夠完成汽車內(nèi)部高壓絕緣各個(gè)電氣參量的測量管理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)工作。實(shí)現(xiàn)各參量的數(shù)據(jù)采集，信號(hào)處理與聲光報(bào)警顯示等基本功能，利用模擬電動(dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障類型，測試該系統(tǒng)能夠確保電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2002.

[2]宋炳雨.純電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].山東理工大學(xué)，2011.

[3]朱建新，鄭榮良，卓斌，等.電動(dòng)汽車高壓電安全診斷與控制策略的研究[J].汽車工程，2007，29（4）：308-312，332.