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020年第04期电动汽车驱动电机系统综合故障检测实训平台开发
王旭龙1，徐 煜2，李艺超2
1.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222;
2.天津动核芯科技有限公司，天津300350
摘 要 为满足电动汽车维修技术人才培养的需要，对目前电动汽车检修的特点进行分析，以驱动电机系统为研究
对象提出了突出通用型共性运维技术技能的 理虚实一体化 故障诊断实训平台开发方案，并详细介绍方案开发的关键技术，其对其他纯电动汽车维修实训装备开发具有一定的借鉴意义㊂
关键词 驱动电机系统；故障诊断；高压安全作业中图分类号 U 472.9
D O I  10.19769/j .z d h y
.2020.04.0550引言
电动汽车(B E V )
是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通㊁安全法规各项要求的车辆㊂驱动电机系统是纯电动汽车的主要执行机构，其性能决定了汽车的主要性能指标，直接影响汽车的动力性㊁经济
性和舒适性[1-2]，其运行状态下的可靠性可直接影响电动
汽车运行性能，而其故障状态下的快速诊断与检修将影响车主对车辆售后承诺的满意程度㊂
纯电动汽车无论在结构还是工作原理㊁失效模式㊁保养作业内容和检修工具㊁诊断设备，都与传统燃料汽车有很大不同，电动汽车的检修存在以下特点:(1)以电工㊁电力电子技术为主导;(2)存在高压(动力电池系统电压可达300V )作业安全;(3
)维修人员的专业性与技术复合型要求更高，缺少高层次技能人才;(4)维修人员要求具备较强学习㊁管理培训能力以应对当前电动汽车维修培训
体系不健全问题[
3-4]
㊂目前，汽车故障诊断与检修实训装置主要采用计算
机虚拟仿真㊁通用型实训台开发和具体车型(例如：北汽
E U 260
)二次开发三种方式，三种开发方式各有优缺点[5]
㊂为了更好地展示驱动电机系统的结构㊁运行原理与典型故障检修过程，突出通用型共性技术技能的一体化实训，提出 理虚实一体化 的驱动电机系统故障诊断实训平台开发方案，解决纯电动汽车检修人才培养的 痛点 ，以综合职业技术能力为核心培养 知识型㊁技能型㊁创新型 电动汽车后服务检修技术人才㊂
1总体方案设计
该平台由驱动电机㊁电机控制器㊁动力电池㊁高低压线束和电动汽车辅助附件组成，融入真实采集信号㊁虚拟故障信号以及不同路况参数相结合的输入方式，采用软硬件交互融合的方式，实现电动汽车电驱系统特性参数的检测㊁故障设置与路况模拟等功能㊂在上位机交互软件中嵌入电动汽车 电 类理论知识体系，驱动电机系统典型失效模式实训案例，执行电动汽车高压系统作业安全规范要求，使培训学员全面掌握电动汽车核心零部件
的测试以及各种故障状态下的现象和应急措施，使培训学院更好地理解并掌握电动汽车驱动电机系统检
修的核心技术，平台结构原理示意图如图1所示㊂
图1 实训平台结构原理示意图[
6]
2系统开发关键技术
2.1电动汽车驱动电机系统特性检测系统开发
采用真实和虚拟相结合的两种信号，按照国标规范要求进行电动车驱动电机系统的功能性测试和性能测试，为了避免检测信号和被测电动车零部件信号之间的相互干扰，电动汽车检测系统的各个电路与电动车系统采用电气隔离㊂检测数据通过数据采集卡传递到上位机进行分析处理并给出相应的评估结论，便于学员通过虚拟部分快速准确地到电驱动系统发生故障的位置，使学员较为全面地掌握纯电动汽车电驱系统相关部件的测试方法和数据标准㊂
2.2电动汽车驱动电机系统故障设置
驱动电机系统故障分为致命故障㊁严重故障㊁一般故障㊁轻微故障四级，根据故障的原因㊁性质㊁机制㊁程度㊁发生的时间以及故障产生的后果，可以将故障进行不同的
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收稿日期:2020-03-07
基金项目：天津市企业科技特派员项目(19J C T P J C 52000
)㊂
2020年第04期
图2
故障设置过程框图
图3 基于虚实融合技术的路况加载系统框图
分类，通过构建故障树直观演绎驱动电机系统工作过程中可能发生的故障，高效率地推断出当故障发生时可能
的导致因素[7-8]
，构建电动汽车故障知识库，提取典型故
障现象及其诊断流程，采用触摸屏或按钮控制一种或几种故障设置电路，故障电路连接到被测电动汽车零部件相应的接口，电动汽车检测系统对待测电动汽车零部件进行检测，上位机根据故障种类来诊断电动汽车在此故障下是否能够做出必要的保护，然后综合各种故障对电动汽车待测零部件做出正确的评估，故障设置过程框图如图2所示㊂
2.3虚实结合驱动电机系统路况加载模拟系统开发
虚实结合的路况加载系统由被测电动车控制器㊁被测电动车电机㊁模拟电池㊁路况加载电动机㊁路况加载控
制器㊁电池以及试验台架等组成，如图3所示，用于模拟常见的频繁启动㊁停车㊁换挡㊁前进㊁倒退㊁加速㊁减速等运行工况㊂上位机按照预定的路况负载曲线通过总线控制路况加载控制器，加载控制器控制路况加载电动机输出相应的转矩，转矩传感器检测被测电动机输出转矩和转
速并传递给上位机进行数据处理㊂模拟电池是电动汽车检测定制的专用电源，可以模拟电池各种状态，各类传感器检测相关的物理量传递给上位机㊂
2.4友好的人机交互系统开发
友好的人机交互系统提供电驱动系统原理知识展示㊁理实一体化实训项目㊁实训考核㊁考核记录信息等
软件功能模块，人机交互系统具有故障设置㊁信息流读取诊断的功能，其中故障设置功能要求每个故障控制点须进行硬件反馈控制，能够演示驱动或制动状态的能量流，自动实时绘制缓冲电容电压㊁电机转矩以及油门踏板映射等曲线，数据实时采集㊁操作高效同步显示教学设备基于各型硬件平台，搭载触控屏电脑融合故障诊断仪㊁数据记录仪㊁参数标定仪等不同装置，让使用者能系统学习和掌握驱动电机系统相关原理㊁状态监控㊁参数标定㊁故障设置和排除等多种检修技术技能㊂
交互软件具有上下电正
图4 多重安全防护示意图
9
41
2
020年第04期常模式和教学模式，正常模式是演示缓启动过程，教学模式须对钥匙开关4个状态的通电过程分步演示，关键节点须显示实时电压㊁电流与转速，方便分步教学组织实施，如图4所示㊂
2.5冗余安全的电驱系统实验台设计及其操作规范
冗余多重安全设计是结合纯电动汽车内部的高压特性，为防止在培训过程中高压对培训人员和接受培训人员造成伤害，将电动汽车高压维修人员规范㊁电动汽车高压维修场地规范以及电动汽车高压维修操作规范融合到系统研制中，将电动汽车相关国标㊁行业标准㊁相关生产厂家标准㊁培训标准融入该系统，
打破以单纯故障诊断与检测装置开发的思路，以操作者人身安全为本的原则进行设计㊂采用多重安全防护技术和应急预案，极大地提高了系统的安全性，包含高压核心零部件㊁故障设置㊁供电电源㊁测试设备以及操作人员护具等方面，如图5所示
㊂
图5 多重安全防护示意图
3结语
纯电动汽车驱动电机系统综合故障检测实训平台是一种适用于电动汽车维修复合型技能人才培养的职教装备，但该平台仍需要在以下几方面进行完善:(1)智能网联实训开发;(2)
基于移动客户端的人机交互系统开发;(3)基于新媒体平台的课程资源开发;(4)
网络在线实训课程功能支持㊂
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(上接第147页)
所示，若装置产水量达到20m 2
/h
，那么其产出的水质情况如表4所示，将表4与表2对比，从表中可知道其水质满足多元热流体热采用水水质标准㊂该设备可提供稳定㊁可靠的热采用水，满足了海上热采作业的要求，并且可带来显著的经济效益㊂
4结语
综上所述，通过对海上油田热采的海水淡化处理装置设计应用分析，了解到海水淡化装置采用先进的反渗透技术，可将海水直接淡化成热采用水㊂该装置具有结构紧凑㊁流程清晰㊁性能可靠及操作简便的特点，为海上油田多元热流体热采技术的发展奠定了基础，保障了海上稠油热采作业的顺利进行㊂
上位机软件开发培训参考文献
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