基于MCU的电动汽车高压电安全管理系统设计

梁文翰

摘要：本文利用电动汽车为主要研究对象，针对汽车内部的高压电部分设计了安全管理系统，针对该系统的功能需求分析，完成了系统的硬件电路方案的设计与软件流程等设计工作，能够实现电动汽车高压回路内部的各类变量的精确检测，防止电动汽车在启动或制动过程中出现瞬态的冲击高压，对电动汽车内部绝缘性能的有效检测，并配有相关的声光报警、数据显示等功能。

关键词：纯电动汽车 高压 安全管理 故障诊断

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0167-01

伴随日益严重的能源危机与环境恶劣趋势，电动汽车工业的发展已趋于必然。本文针对于电动汽车内部的高压电的关键技术问题，设计了安全管理系统，能够为电动汽车在实际运行过程中的人身财产安全做出保障。[1]

1 功能需求分析

电动汽车内部的高压回路需要实时的监控，以确保在电动汽车启动，带负荷运行与驻停过程中的安全。在综合分析比较国内外关于电动汽车的发展现状的基础上，总结得出电动汽车高压的安全管理系统需要完成的功能主要包括：能够对于电动汽车内部高压回路的绝缘状态实时监测，能夠具备预充电功能，过压＼欠压保护功能，高压环路互锁等功能。

2 硬件设计

本文设计纯电动汽车安全管理系统是以汽车内部高压电系统的故障诊断和电量信息安全管理为主要目的，结合功能需求分析，设计了基于MCU的硬件总体方案，如图1所示。

在硬件设计的方案中，包括了MCU的核心控制单元模块，蓄电池部分的温度检测模块，汽车启动的加速度检测模块，以及关键的高压回路的防瞬态冲击电路模块与绝缘检测模块等。

针对电动汽车日常工作环境中出现的电磁干扰频繁剧烈，灰尘累积与潮湿因素等影响，本文设计的硬件方案按照模块化结构密闭封装在箱体盒内，在盒体周围合理的布置接线端子与通讯接口，以确保能够经受环境干扰，达到稳定安全运行的控制功能实现。设计过程中深刻考虑硬件电路的安装容易程度，按照主要的硬件方案，合理布局2块PCB板，分别完成电动汽车各种状态参量的测量功能与外围的显示指示作用功能。[2]

3 软件设计

根据纯电动汽车高压电安全管理系统的整体功能，如图2所示给出了系统的主流程图，系统的软件主要按照各个模块所完成的功能进行流程布局，能够完成的主要功能包括了电动汽车各变量参数的测量采集，信号的集中处理，MCU外围声光报警数码显示，与外部上位机进行数据传输的串口通信等。[3]

4 结语

针对目前的电动汽车内部高压回路的安全问题，设计了一套能够完成汽车内部高压绝缘各个电气参量的测量管理系统，包括系统的硬件与软件设计工作。实现各参量的数据采集，信号处理与声光报警显示等基本功能，利用模拟电动汽车在实际运行中出现的各种故障类型，测试该系统能够确保电动汽车的安全稳定运行。

参考文献

[1]陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术[M].北京理工大学出版社，2002.

[2]宋炳雨.纯电动汽车高压电安全管理系统研究与设计[D].山东理工大学，2011.

[3]朱建新，郑荣良，卓斌，等.电动汽车高压电安全诊断与控制策略的研究[J].汽车工程，2007，29（4）：308-312，332.