基于MCU的電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)設計

梁文翰

摘要：本文利用電動汽車為主要研究對象，針對汽車內部的高壓電部分設計了安全管理系統(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計與軟件流程等設計工作，能夠實現(xiàn)電動汽車高壓回路內部的各類變量的精確檢測，防止電動汽車在啟動或制動過程中出現(xiàn)瞬態(tài)的沖擊高壓，對電動汽車內部絕緣性能的有效檢測，并配有相關的聲光報警、數(shù)據(jù)顯示等功能。

關鍵詞：純電動汽車 高壓 安全管理 故障診斷

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0167-01

伴隨日益嚴重的能源危機與環(huán)境惡劣趨勢，電動汽車工業(yè)的發(fā)展已趨于必然。本文針對于電動汽車內部的高壓電的關鍵技術問題，設計了安全管理系統(tǒng)，能夠為電動汽車在實際運行過程中的人身財產安全做出保障。[1]

1 功能需求分析

電動汽車內部的高壓回路需要實時的監(jiān)控，以確保在電動汽車啟動，帶負荷運行與駐停過程中的安全。在綜合分析比較國內外關于電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，總結得出電動汽車高壓的安全管理系統(tǒng)需要完成的功能主要包括：能夠對于電動汽車內部高壓回路的絕緣狀態(tài)實時監(jiān)測，能夠具備預充電功能，過壓＼欠壓保護功能，高壓環(huán)路互鎖等功能。

2 硬件設計

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

在硬件設計的方案中，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，汽車啟動的加速度檢測模塊，以及關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，本文設計的硬件方案按照模塊化結構密閉封裝在箱體盒內，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，達到穩(wěn)定安全運行的控制功能實現(xiàn)。設計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 軟件設計

根據(jù)純電動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模塊所完成的功能進行流程布局，能夠完成的主要功能包括了電動汽車各變量參數(shù)的測量采集，信號的集中處理，MCU外圍聲光報警數(shù)碼顯示，與外部上位機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇谕ㄐ诺?。[3]

4 結語

針對目前的電動汽車內部高壓回路的安全問題，設計了一套能夠完成汽車內部高壓絕緣各個電氣參量的測量管理系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件與軟件設計工作。實現(xiàn)各參量的數(shù)據(jù)采集，信號處理與聲光報警顯示等基本功能，利用模擬電動汽車在實際運行中出現(xiàn)的各種故障類型，測試該系統(tǒng)能夠確保電動汽車的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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

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

[3]朱建新，鄭榮良，卓斌，等.電動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.