电动汽车电气信号检测的应用分析

2016-08-09谢雨宋庆营

大科技 2016年6期

关键词：电池组绝缘电动汽车

谢雨宋庆营

（广西交通技师学院广西南宁 530000）

电动汽车电气信号检测的应用分析

谢雨宋庆营

（广西交通技师学院广西南宁 530000）

随着社会经济的飞速发展，我国汽车行业当中的电动汽车已经越来越受到人们的高度重视。伴随着现代社会的发展，我国的新型能源和节能型产业得到大力发展，电动汽车行业在其中充当着极其关键的作用。不断的对电动汽车的外观与内部构造进行优化已经成为了电动汽车发展的两个主要方向。本文首先对电动汽车的电气结构与原理进行了概述；其次，对电动汽车中常见的故障进行了分析；而后，对电动汽车当中的电气信号检测的现状做出了叙述；最后，对于电动汽车的电气检测信号内容和检测技术进行了详细的探讨。

电动汽车；电气信号；信号检测技术

前言

在现代人们的日常生活当中，汽车属于普遍的代步工具，伴随着世界范围内石油资源紧缺情况的日益严峻，电动汽车得到了广泛应用。与传统的汽车相比较，电动汽车在汽车结构、动力驱动等各方面都存在着较大的差异，在汽车的结构方面由传统的燃油方式改造成为电力驱动方式。为了保证电动汽车的安全运行，一个稳妥、可靠并且高效的电动汽车结构是相当重要的。

1 电气结构和原理

①动力电池组，在电动汽车的动力系统当中处于核心的位置，保证整个电动汽车的能源供给，在运作的过程当中主要将电能转化为机械能，来为电动汽车提供动力。②电机控制器，属于电动汽车技术原理内最为核心的部分，可以满足驾驶者不同操作方面的各种需求。③三相异步电动机，是电动汽车的动力直接来源，在其中添加传感器来对其进行信号的传递。④电源变换器，属于一个直流变换装置，可以将动力电池内的96v电压直接转换为汽车内部的小型用电器所需要使用的电压，还可以为低电压提供持续的电源。⑤整车控制器，通过对电力回路的继电器进行控制，可以对电动汽车的运行状态进行良好的控制，将控制汽车的启动和电机控制器的串行进行连接并且解码，从而实现对仪表的驱动。⑥充电机，就是给动力电池进行充电的设备装置。⑦车辆电气设备，在整个电气系统当中处于核心地位，在电动汽车的各项电气设备当中，各个设备正常显示是驾驶员对电动汽车运行状态进行判断的重要指标之一。

2 电动汽车当中常见的电气故障

（1）无法启动，出现无法启动的故障是电气的整体系统进入了瘫痪的状态，并且电气系统当中的任何元器件都没有进入到工作状态当中，在这两种情况同时出现的时候，整个电动汽车的电动汽车就处于无法工作的状态；但是在有的时候会出现电动汽车当中的部分元器件还处于正常工作的状态，但是电动汽车也无法正常运行的现象。

（2）电器设备件不工作，主要指的除了了电动汽车的动力系统之外的其他元器件没有办法正常工作，其中包括电动汽车内部的灯具、组合仪表、音频设备、空调、顶部风扇以及刮水器等设备。

（3）电器设备工作不正常，主要指电器设备的工作状态与设定的状态不一致。这种故障比电器设备停止工作的危害性更大，会影响到车辆运行时的安全保障，使得行车的安全系数大幅度降低[1]。

3 电动汽车电气信号检测的现状

我国从“八五”时期便开始研究并开发电动汽车，在取得成果后也逐步推进了其产业化的发展。而伴随电动汽车产业的发展，电动汽车的电气信号检测技术也日益成熟，如今，我国电动汽车电气信号检测技术已经获得了不少的成就。另外，现代汽车上总线技术的广泛应用以及燃油汽车发展过程带给我们的经验，都保证了电动汽车能够正确应用总线技术。

由于在动力电压这一方面，电动汽车对其绝缘电阻是具有明确规定的，所以现在的大部分电动汽车在研制上，已经开始使用了绝缘检测的方式来对电动汽车的电气信号进行精确科学的检测，在本田公司与丰田公司分别推出的INSIGHT和PRIUS汽车，便采用了高压系统的安全检测的装置。不过，对于电动汽车的研究与开发来说，一个更加关键的热点及难点是电池管理系统，虽然经过了多年的研究和试验，在此方面取得了一定的成绩，但在实际情况中确实仍然存在很多的问题[2]。

4 电动汽车的电气信号检测内容以及技术应用

4.1 电动汽车的电气信号的检测内容

在电动汽车系统当中：①要对电动机的状态进行检测，电动机是电动汽车内的唯一动力驱动装置，因此需要对电动机的工作状态进行检测，其中包括电动机的工作电压、工作电流以及电机转速和电机的温度等物理参数都需要进行实时监测。驾驶员在行驶过程当中会进行换挡操作，因此还需要设计专门的人车交互系统。在满足了驾驶员对电动汽车的整体换挡的需求之外，还可以将驾驶员在换挡过程当中所产生的状态信息及时的反馈给驾驶员。②需要对电池的状态进行检测，保证可以实现高效、稳定和可靠的电气信号，在对电池的状态检测过程当中，需要对电池的电量进行检测，可以有效防止过充、过放以及过热的现象出现，可以根据电池的剩余电量来对剩余续航里程进行精确计算。③要对电池的温度、电流以及电压等参数进行检测，保障对电池进行高效管理，实现电池收益的最大化。④需要对电池的绝缘状态进行检测。电动汽车内的电压都是相对较高的，一般都在300V之上，因此都有设计电池的绝缘体来对人身安全进行保障。电力绝缘部分会因为运行时的温度升高、工作运行时间长而出现绝缘老化的现象，在很大程度上影响了绝缘效果和绝缘等级。在对电池绝缘部分进行检测的时候，需要对绝缘电阻以及绝缘橡胶进行有效检查，保障绝缘防护功能处于正常的状态之下，保护驾驶员和乘客的人身安全。

图1 电动汽车开关磁阻电动机结构图

4.2 电动汽车的电气信号检测的技术应用

4.2.1 绝缘电阻检测技术的应用

首先，需要对电动汽车的动力电源进行检测，而对动力电源的绝缘检测是依靠对绝缘电阻的检测技术来实现的。在电压经过绝缘电阻两端的时候，对其进行精确检测，可以辨识出当前运行的工作电压、电流等物理参数。如图1所示，在图1当中开关s1、s2是继电器，在开关闭合的状态下，两端的电压是0，这种现象是由于继电器的本身特质所造成的。在这种情况下，电压为0，那么所通过的电流也就为0。在开关不闭合的情况下，只需要对R1电阻的两端电压进行测量，就可以对当前的动力电源电池系统当中的工作电压和电流参数（如图2）。

4.2.2 电池检测实现技术的应用

其次，是对电动汽车电池检测的实现技术，在上文中提到，在电动汽车当中，对电池的管理在电动系统管理当中有着极其重要的地位。通常在电动汽车当中，电力驱动都在300V左右，在设计制造的时候其成本是相当高的，也对电池的生产制造工艺提出了更高的要求。因此，在对电动汽车的电池进行生产制造的时候，一般都采用小额的电池组装，来达到300V的供电驱动效果。

图2 动力电源的绝缘电阻检测技术示意图

如果在一辆电动汽车当中，需要84节容量为120Ah的锂电池，为了方便对电池的管理，在这里就需要对电池进行组装，也就是说需要用4节电池来构成一个电池组，为每一组的电池组进行通信和状态的管理。在每一个电池组当中装配一个电池传感器，来对电池组当中的工作电压、工作电流等物理参数进行管理。在合理的对电池组的管理进行设计之后，通过在每个电池组当中的传感器可以将每一个电池组的工作运行状态进行汇总、设计、计算，最终得到整个电池管理系统当中的工作运行电压以及电流情况，并且将所得到的这些数据及时的在仪表盘上进行显示。

与此同时，还根据所得到的这些参数来对电动汽车的续航里程进行精确计算，最终实现对电动汽车当中的电池动力系统进行有效管理。如果电池组当中的一小节电池发生故障的话，就会导致电池组所在传感器检测到的工作电压和工作电流等物理参数在一定程度上产生变化。在监测的过程当中，通过这些不同程度的变化，可以利用先进的电池管理系统将这一节电池的编号显示在仪表盘上，来提醒驾驶员更换此节电池[3]。