浅析基于云平台的新能源汽车电控系统通信设计

戴安康

（珠海广通汽车有限公司，广东珠海，519040）

1 新能源汽车电控系统技术

在新能源汽车中，由于电力电子技术的应用，其电气系统发生了巨大变化，从传统汽车低功率低压的辅助电气装置变成新能源汽车的节能环保、高效低噪的电力传动电气装置。新能源汽车电控系统主要包括电池管理系统、电机控制系统、能源回馈系统、电动助力转向系统等环节，本文主要就新能源汽车电控技术的发展现状及趋势进行简要分析。

1.1 电池管理系统

电池管理系统是解决电池一致性的关键，连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，与汽车动力电池组共同构成电池系统为汽车提供动力。其工作原理是协调各个电池单体，通过对电池电压、电流、温度的传感器信号实施监控，从而防止过充放电、超温、超压等对电池有危害状况的发生。

虽然电池管理系统在动力电池包中成本较高，但相对于传统多电芯电源管理产品、内燃机汽车电力系统、二次电池等，新能源汽车的电池管理系统在德赛电池、比亚迪、成飞集团、中国宝安等厂商处于领先地位和良好的行业口碑。

在电池管理系统下的车用蓄电池作为唯一的动力尤为重要，目前在铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池、铿离子电池均有发展和应用，特别是铿离子电池以其能量密度大、电压平台高等优良的性能成为新能源汽车的理想动力源，然而铿离子电池的安全性和长寿命仍是铿电池使用管理中急需解决的问题。因此，电池技术研发目前仍是新能源汽车电控技术的瓶颈。

1.2 电机驱动控制系统

电机驱动控制系统决定着新能源汽车能否安全可靠地运行，是驱动系统的核心，其可分为电器和机械两大系统。电机驱动系统的关键是电气系统，电气系统由电动机、功率转换器和控制器等三个关键部分组成，电动汽车时速快慢和启动速度取决于驱动电机的功率和性能。

目前电动汽车电机驱动系统领域中，普通直流电机处在散热困难、电刷工作中产生的电磁辐射干扰对电控系统有一定影响，但仍有一些电动汽车采用，如日本东京大学UOT电动汽车，意大利菲亚特公司的900E/E2;另外美国通用的TMPACT和EV1电动汽车，Ford公司生产的Ranger电动汽车采用的是交流电机及控制系统;我国哈尔冰工业大学主持开发研究的多态电机驱动控制系统在电机汽车领域有着极其潜在的应用前景;应用较多的当属永磁电机驱动控制系统，主要采用永磁无刷直流电机控制技术及PWM控制技术，实现电机的无极变速，调速性能优良，随着近年电力电子技术的迅速发展，尤其是IGBT等功率模块的出现，给永磁直流电机调速控制系统注入了新的生命力。

1.3 能源回馈系统

能源回馈系统的研究是新能源汽车开发的能源再利用的必要环节，目前在考虑汽车动力学特性、电机动力特性的方面，通过变频器的作用达到95%以上的再生能量回收利用，这里笔者简要叙述制动能量回馈系统。

相对于传统汽车的制动能量转化为热量散发到周围环境中去，制动能量回馈系统可在汽车制动过程中，将牵引电机转换为发动机，依靠车轮拖动电机产生电能和车轮制动力矩，从而将制动能量转化为电能储存起来，达到提高汽车续航里程的目的。能量回馈系统在新能源汽车的发展中发挥着不可或缺的作用，未来的应用领域也是非常可观的。

1.4 电动助力转向系统EPS

动力助力转向系统经过了常规液压动力转向系统、电子控制液压动力转向系统、电动助力转向系统三个发展阶段，并有继续向电子化和智能化发展的趋势。电动助力转向系统的工作原理是在机械转向系统基础上加入电机作为动力源，以电动助力代替液压助力;具有节能环保、高性能化、可控性高、重量轻、工作可靠性好、制造成本低等特点。

电动助力转向系统最先于1988年日本铃木公司投入应用，此后此技术得到了迅速的发展，美国和德国相继研制出各自的EPS系统。经过数十年的发展，EPS的各项技术都日趋成熟，在控制方式和助力方式方面得到优化，其应用范围和影响力不断扩大。我国在动力助力转向系统的研究与开发比较关注，但国内部分大学、研究机构、汽车系统公司在这方面的研究限于理论分析和仿真模拟。

2 通信系统硬件设计

图1 基于云平台的新能源汽车电控单元硬件结构

电控系统硬件结构如图1所示。整个系统由三大部分构成，分别是基于云平台的新能源汽车电控单元、Android手机车辆监控客户端以及云平台监控中心。电控单元主要负责对整个车辆的控制，它需要采集新能源汽车的工况数据，为车辆的运行控制提供决策依据，包括电机状态参数（转速、电压、电流、温度等）、动力电池状态参数（电压、电流、温度、剩余电量）、驾驶员输入信号（加速踏板开度、制动踏板开度、方向盘转角）等。另外，电控单元将采集到的车辆工况数据按照规定的通信协议进行打包并发送至Android智能手机或上传至云平台监控中心。Android手机监控客户端作为整个系统的中间环节。当手机接收到电控单元发送的数据后，进行协议解析并将这些实时数据显示给用户，若在手机连入互联网的情况下可将接收到的数据实时地上传至云平台监控中心，当手机没有连入互联网时，将数据按接收时间缓存至手机数据库中，待手机接入网络后可手动将缓存的数据进行上传。客户端还可实现本地历史数据查询和配置电控单元连接无线热点的功能。云平台监控中心收到电控单元上传的数据后可通过监控平台进行显示以实现对车辆的远程监控，同时将数据存储在云平台，根据车辆数据进行分析判断车辆是否发生故障；云平台还根据长期累积的海量数据进行分析和计算，以生成符合当前车辆状况的控制参数，最后通过监控平台向电控单元发送标定命令以实现车辆的远程标定，从而提高车辆的运行效率和驾驶舒适性。

3 结束语

传统汽车的数量不断增多，带来的能源消耗和尾气排放污染等问题日益凸出，发展新能源汽车变得尤为重要近几年，世界各国在新能源汽车电控技术方面取得了不少成果，但整体而言还是处于尝试阶段，蓄电池技术依然是研究开发的重点。由于新能源汽车使用了新能源动力装置及一些新的技术，所以其技术上还不像传统汽车那样成熟，从而导致新能源汽车的安全事故频发。为了保证新能源汽车能够安全、高效地运行，基于云平台的新能源汽车电控系统在传统电控系统的基础上增加了无线通信和互联网服务功能，以期实现车辆的实时监控、故障诊断分析及参数优化、远程标定等诸多功能。