黄惠豪 惠州城市职业学院

江淮纯电动汽车控制系统实验台架的设计

黄惠豪 惠州城市职业学院

当前新能源汽车的快速发展，纯电动汽车成为重要的汽车重要的发展趋势，这为中、高职培养纯电动汽车应用与维修人才提出了需求。本文研究了江淮纯电动汽车电动机及其控制系统实验台架的设计方案包括控制系统实验台架需要实现的功能，简化了驱动控制系统结构，规划了实验台架合理尺寸，绘制了实验台架的电路图，并完成拆装、组配控制系统实验台架。

纯电动汽车 控制系统 实验台架

目前，环境污染问题日益严重，在道路上运行的燃油汽车无时无刻在排放尾气，而纯电动汽车实现零排放，能大大地减少空气污染，同时，纯电动汽车在自身性能上有一些优点：加速比传统汽车较快；转矩响应也很灵敏等。所以，纯电动汽车成为新时期国家需要大力支持发展的新型汽车。

1 江淮同悦汽车结构与原理

（1）控制驱动系统：是江淮同悦纯电动汽车的整车控制系统。包括整车控制器、驱动电机、动力传动机构和车轮四个部分组成。档位信号、油门信号、刹车信号通过传感器转变成控制信号传递给整车和电机控制器，通过ECU的计算分析输出对应的驱动控制信号给功率变换器，转化成大电流驱动电机工作。

（2）能源系统。江淮同悦纯电动汽车的能源系统是由电池、电能管理系统和充电监视系统组成。电池为整个汽车提供足够的电能以及供给其他用电电器；充电监视系统可以监测电源的使用状况并防止电池过量充电；电能管理系统会使蓄电池回收车辆减速时的能量，改善了电能的使用率。

（3）辅助控制系统。辅助控制系统能改变有动力转向、冷气暖气温度控制和辅助电源等功能。

2 实验台设计

2.1 实验台架功能的设计

在研究江淮纯电动汽车控制系统实验台架的功能的基础上，本文建立起驱动电机、控制器、仪表系统、负载等硬件实验台架结构，构建出适合教学要求的实训台架，开发出适应中、高职学校学生需求的教学实训台架。根据对课程标准研究，教程的分析，结合学生学习的具体情况，实验台架的功能需要满足以下几点：

（1）控制器能根据操作响应油门踏板的开度情况与位置，输出控制信号，实现实验台架电机的速度控制。

（2）控制器能采集实验台架运行的当前状态信号和操作员控制信号，如驱动电机的工作温度、转速等信号。并能快速响应操作员的各种动作，转变成控制信号，使正整车正常的运行起来。

（3）控制器能实现各类控制信号的采集和通讯。能实现各功能之间的通讯，将采集的信号在仪表和指示灯等设备中进行输出。

（4）安全防护。主要是电气安全防护，特别在教学实践中，教师和学生需要操作实验台架，如果在发生实验中台架出现过电压、过电流和等异常情况，保护器需要及时关断电路，保护人员和设备的安全。

（5）支承连接可靠。将各部分组件在实验台架上合理布局方便教学，保证各部分组件连接牢固不会松脱，确保实验台架运行的安全。

2.2 实验台架模块的设计

实验台架采用的是模块化的设计思路，这样实验更具有通用性和可扩展性。所谓模块化设计是指在功能分析的基础上，将系统划分为若干功能、结构独立的基本单元模块，并使模块系标准化，通过模块的有效选择和组合，实现不同功能的系统，满足不同需求的设计方法。

根据中、高职学生学习的现状，满足教材关于纯电动汽车控制系统实训的大纲的要求，实验台架要能完成控制实验项目，按照控制系统实验台架的设计要求，实验台架分成六个模块部分，主要有电源部分、电源控制部分、电机及其控制部分、安全保护部分等。

2.3 实验台架总体结构的设计

实验台架以整车控制器为整个纯电动汽车控制系统的核心，将控制系统所有的组件按流程顺序装配起来，能实现驱动电机转速的控制，同时能在仪表显示观察台架的运行性能，并方便检测关键参数。实验台架的总体结构框架设计如图1所示。

图1 实验台架的总体结构框架设计图

2.4 实验台架尺寸的设计

纯电动汽车控制系统实验台架的总体尺寸设计如图2所示，实验台架总体高度月为1.8m，其中台架操作台为长约1.8m，宽约0.5m的矩形，操作台高度约为0.9m，基本符合学生学习、操作要求。

图2 实验台架尺寸设计图

实验台架以整车控制器为核心，采用钢质材料进行制作，表面采用不锈钢作为主要材料，其他金属部分采用了防锈处理，操作台底部安装大容量蓄电池是车身电器的供电电源。实验台架为了移动方便，在底部安装有滚轮，当需要移动在别的位置是，滚轮解锁推动台架运动。

2.5 实验台架台面布置的设计

根据电动汽车控制系统的构成，在实验台架有限的台面空间重新布置，让档位开关、整车控制器、电机控制器、高压配电盒、车载充电机、驱动电机等部件合理的摆放，方便于教学授课和学生的实训，同时达到实验台架简洁、美观的要求。实验台架台面的布置见图3。

图3 实验台架台面布置图

2.6 实验台架电路图的设计

据江淮纯电动汽车无刷直流电机控制系统整体结构图，结合选择的控制系统驱动方案，经过查阅江淮电动汽车控制系统相关电路图，验证并记录原车电路线路，分析实验台架功能结构摒除多余的电路结构，绘制印刷在台架的面板上，还需要预留检测仪表接口与故障检测接口。

经归纳与简化的电路，一步一步在CorelDRAW绘制出江淮纯电动汽车控制系统实验台架面板电路图图4，使得在实验台架上能实现车辆驱动控制的功能，并简单明了的展现电动汽车控制系统的结构与工作原理，更好的达到教学和实训的目的。

图4 实验台架电路图

3 实验台架可完成的实训项目

（1）完成纯电动汽车控制系统部件的认识实训。本文设计的实验台架把江淮同悦汽车的控制系统拆卸分解，选择出比较简洁的结构，再重新布置了纯电动汽车控制系统的组成部件，清晰展示了纯电动汽车控制系统的主要结构、各组成部件的安装位置，使学生对纯电动汽车的控制单元直观的认识更为直观的认识。

（2）完成控制系统操作实训。实验台架可以正常运行，在教学中很方便的动态演示控制过程及动力传动过程的工作情况。可模拟正常汽车控制，进行加减速等实际操作，真实展示纯电动汽车控制系统的原理及工作过程。

（3）控制系统拆装、调试实训，试验台架重新布置了纯电动汽车控制系统的结构，能清晰展示各组成部件的同时，也方便学生拆装、调试。包括一些低压接口和低压器件，学生通过大量的拆装练习，更能把握纯电动汽车整车的结构与连接。

（4）纯电动车性能测试实训。检测操作台侧面预留有仪表测量接线端口，通过接线端口的测量，可以完成台架的驱动电机、控制线路、电气控制系统的检测实训。

（5）完成纯电动车故障实训。实验台架预留了方便拆装的接口和检测口，可以让教师随教学进度和学生学习进度灵活设置故障，包括：蓄电池、线路断路、对地短路，仪表显示故障。

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黄惠豪，1983.10，男，讲师，硕士，惠州城市职业学院。