摘 要：在经济不断发展的背景中，汽车行业得到了快速的发展，汽车行业的发展虽然为人们的生活带来了很大的便捷，但是同时也会环境造成了一定的危害，汽车的发展对石油提出了更大的需求，需要消耗大量的能源。近年来，随着人们环保意识的不断增强，汽车行业的能源问题和环境问题引起了人们的高度重视，新能源汽车在很多城市都得到了大力的发展，成为汽车产业的未来发展趋势。本文就纯电动城市微型物流车能源和动力系统的设计

进行探讨，旨在为同行提供参考。关键词：纯电动车；微型物流车；动力系统

1 引言

现阶段，能源问题和环境问题已经成为了世界性的问题，各行各业在发展的过程中，也应该注重行业对能源和环境的影响。汽车行业也是一样，在不断发展的过程中，应该不断创新商业模式，构建煤 -电 -车的产业链，注重电动汽车的发展，明确电动汽车的产业路径，提高电动汽车的生产制造水平。

2 纯电动城市微型物流车动力系统的总体设计

2.1 纯电动城市微型物流车动力系统的总体设计要求

电动汽车已经有近百年的发展历史，纯电动汽车的动力主要有两个部分提供，车载能源系统和驱动系统总成。车载能源系统总成主要包括继电保护系统、 BMS系统、电池 PACK系统、高低压线束系统、充电机系统和 DC/DC电源系统，还有一些相关的辅助配套系统；驱动系统总成主要包括传动系统、电机系统、辅助系统和电机驱动器。其中，驱动系统是整个纯电动汽车的主要能源提供部位，也是核心关键总成总件，对汽车总体能源的系哦啊好、加速度、最高车速、载重量和爬坡度等都具有非常大的影响 [1]。而车载能源系统则会影响整个汽车的总质量、车辆安全性、充电时间以及行驶的里程。在对动力系统进行总体设计时，应该满足一下几个重要的原则和要求。（ 1）城市工况特点：纯电动微型物流车的设计应该考虑到城市的工况特点，也就是城市所处的地理位置以及城市的总体建设等情况。车辆的行驶道路可以分为快速路、主干道、次干路和支路，通过行驶的工况来对纯电动车进行设计。（ 2）物流特点：除了城市的工况之外，城市的物流特点也是在纯电动车设计过程中需要考虑的问题，根据配送的区域进行划分，可以将现代物流分为国家物流、城市物流和国际物流，城市物流具有自身的特点，纯电动汽车设计时应该对此进行考虑。（ 3）成本需求：纯电动汽车的设计还要考虑到电动汽车的成本需求，而成本需求又应该从材料成本、工艺成本、后期使用维护成本等方面考虑。

2.2 纯电动城市微型物流车动力系统总图布置设计

对纯电动城市微型物流车动力系统总图布置设计首先应该从城市物流原型车整车结构开始，纯电动城市微型物流车一般是在原有燃油微客车的基础上进行改造，将原来汽车中的变速箱、驱动桥、燃油系统、发动机等进行拆卸，不对原车进行大改，自主设计电驱动系统和动力电池等系统，可以大大减少成本，并且实现较好的效果。另外，还需要对汽车驱动系统进行布置。电动汽车的动力系统主要包括变速器、电机、传动轴、差速器、车轮和半轴等，结构形式也分为电动轮式传动、电动桥式传动、单档机械传动和机械传动，确定机械传动形式也可以参考汽油车的结构，传动系统仍然保持原来的结构，通过这种方式，可以有效减少电动汽车的开发周期，不需要对原来的车辆进行大范围的修改，也成功的将成本控制在较低的范围内，还能够有效的提升汽车系统的质量。对动力传动系统进行重新布置，可以采用 4×2的驱动方式 [2]。对于电池的布置，则可以采用整体式布置和分体式布置，电池的具体放置的位置主要有变速箱位置、原车发动机位置、底板上部位置和底板下部位置，应给根据实际情况选择合理的位置。

3 纯电动城市微型物流车能源管理系统硬件设计

3.1 硬件设计方案

在设计能源管理系统硬件设计方案时，首先应该对能源管理系统的需求进行分析，根据实际的需求来设计，从而更好的满足现实需求。对能源管理系统进行全面的分析之后，就是对能源管理系统硬件总体架构进行设计，设计过程中应该根据功能需求，将硬件部分分为总控模块和电池测控模块这两个部门。BMS 主要有 3种结构，分别为统一型、星型和菊链型。 BMS总控模块结构的核心为总控 MCU微控制单元，可以实现采集电池组电流的功能，接收电池状态信息并针对具体的信息发出有效的指令，电池的测控的核心结构主要为测控 IC，主要用于采集单体的电池电压，可以实现总控 MCU和其他测控 IC通道，根据总控的发出的指令来对电池的均衡性进行控制 [3]。

3.2 总控模块硬件电路设计

在对总控模块硬件电路进行设计时，应该遵循模块化、集成化、简单化、最优化和可靠性的原则，在 MCU的选型过程中，应该根据硬件电路的设计来进行选型，可以选择 HCS08 系列嵌入式单片机 MC9S08DZ60，采用 8 位 40-MHz HCS08 中央处理器，最多可以进行 32个复位或者中断源，在实际运行过程中，还可以支撑两个超低消耗的停止模式，从而大大发挥节能的效果。在等待时，可以采用等待模式，等待模式的能源消耗非常少，有效降低了能源的消耗。不仅如此，其还支持外部和内部的时钟源，对系统具有强大的保护功能，如果时钟信号出现丢失，还能够寻回。不仅如此， MC9S08DZ60在工作过程中可以实现在线编程内存。为了使电路设计更加可靠，可以选择降压转换器 TPS5420来提供稳定的电压输出 [4]。

3.3 电池测控模块硬件设计

在电池测控模块的硬件设计中，首先应该选取合适的电池检测方案选型。电池检测主要包括对运行过程中电流、电池的电压以及温度等状态的数据和状况进行的采集。电池组可以采用 96个电池通过串联的方式组成，总电压可以达到 320伏。在采集不同形式的状态量时，对电压的采集具有最大的难度，采集难度远远大于电流的采集和温度的采集。因此，在进行电池检测方案的选择时，应该优先选择电压信息采集比较简单的方案。电压检测方案主要包括基于精密电阻分压的电压检测、基于（ PhotoMOS）光耦继电器开关阵列的电压检测和基于专用集成芯片的电压检测，不同的电压检测方法具有自身独特的特点，在实际选择过程中，应该度不同方案的电路的复杂性、电压采集的难易程度、电压采集的精度、电阻匹配、成本以及是否存在漏电等情况进行比较。相对而言，基于专用集成芯片的电压检测方案的运营更加广泛，因为其可以精确的采集电压，并且电路的复杂性较小。此外，还应该设计电压采集单元和温度采集单元。温度采集方法主要包括热敏电阻方式和数字化温度测量器件方式，在电池测控模块 IC集成附加模拟输入，实现对温度的采集 [5]。

4 纯电动城市微型物流车能源管理系统软件设计

（1）软件设计总体方案的确定：在纯电动城市微型物流车能源管理系统软件设计中，首先要设计软件设计的总体方案，在硬件设计的基础上，对电池信息进行分析处理，能源管理系统是通过 MC9S08DZ60的 C语言来实现的，软件设计总体方案的确定应该包括电池均衡控制、电池状态判断和电池信息采集。（ 2）其次是实现电池信息采集，电池信息的采集主要分为电池电压的采集、温度的采集和电池组电流的采集。在采集电池组的电流时，可以根据检测到的电流的正负和大小来判断电动汽车现在处于放空状况、充电状态还是空闲状态。当电流值超过了设定的阈值，就会触发过流报警系统，从而发出报警，避免电动汽车由于电流太大造成损坏。当采集电池电压和温度时，通过配置对 IC的 CELLSCANEN 寄存器扫描位进行测量来进行采集。在每一次采集温度之前，都应该配置 ACQCFG 寄存器建立附加时间，电路在额外时间测量之前就能达到稳定状况。（ 3）电池状况判断：电池的状态判断应该是为了检测电池的电压有没有出现欠压或者过压的情况，电路回路电流是否太高、电池的温度是否正常等，同时根据状态信息作出及时有效的应对，从而有效减少异常情况对系统造成损坏 [6]。

5 结语

纯电动城市微型物流车的动力系统设计应该要满足动力系统的总体设计要求，动力系统总图布置设计一般是在原有燃油微客车的基础上进行改造，减少了改动，同时还能够有效控制成本。对汽车能源管理系统的设计主要从硬件设计和软件设计两个方面进行，实现对整车使用的电池电压、电流和温度的采集，满足城市物流工况的需求。

参考文献：

[1]蒋亚萍，李洲 .微型纯电动扫路车动力系统的参数匹配设计 [J].建设机械技术与管理，2013，32（11）：85-86.

[2]周伟 .某微型纯电动汽车动力系统匹配设计与性能研究 [D].湖南大学，2013.

[3]吴智勇 . 纯电动物流车动力系统参数匹配与仿真分析 [J].时代汽车，2016，12（4）： 112-113.

[4]黄振邦 . 新型微型电动车底盘设计及操纵稳定性分析[D]. 武汉理工大学，2008.

[5]张建宝 . 轮毂电机驱动微型物流电动车的设计与研究[D]. 华北理工大学，2015.

[6]孙建强 . 纯电动微型汽车动力系统设计研究[D]. 青岛理工大学，2013.

作者简介

向绍卿：（1987.5—）男，汉族，湖北武汉人，本科学历，武汉华夏理工学院汽车工程学院，助教，研究方向：汽车新能源。