混合动力电动汽车运行参数记录分析系统的研制

【摘要】：日益增长的环境和能源问题使得电动汽车迎来了发展的高潮。在蓄电池及其它能源装置尚不能完全取代传统的内燃机时,混合动力电动汽车(HEV)作为一种目前最佳解决方案,很好的解决了车辆的燃油经济性和排放性能,也逐渐成为了21世纪汽车工业发展的战略重点,它的出现改善了车辆的经济性和排放性,促进了电动车的能源技术和控制策略与手段的发展。 本文根据混合动力电动公交客车的特点,研制开发了一套基于虚拟仪器的混合动力电动汽车车载运行参数记录分析系统。论文根据混合动力电动汽车的工作特点,从影响其经济性和动力性等几方面因素,确定了混合动力电动汽车应该采集的运行参数。本系统采集信号的来源有两个,一是从外接的传感器和二次仪表取得信号,二是从CAN总线取得发动机、电机等的动态信号。 混合动力电动汽车车载运行参数记录分析系统硬件部分是以美国国家仪器公司(National Instrument)NI-FP-2010为核心处理硬件,配以外围接口电路,信号调理电路和传感器,CAN信号的采集是通过PCMCIA CAN卡来完成的,电动汽车运行时的传感器信号和二次仪表信号可以保存在FP的64M存储器中,在特定状态下,作监测和分析统计时也可保存在PC机中。 系统软件的编写采用了当前流行的图形化编程语言LabVIEW。混合动力电动汽车车载运行参数记录分析系统能对测量的车型及其参数进行修改,可以修改采样的频率,本系统软件设计的难点在于FP与笔记本电脑的实时通讯、测量转速时如何采取硬件定时通过计数器来对频率的测量、在对康明斯发动机的CAN信号进行采集时如何与FP系统同步、在线对特定时间段测量参数计算和统计、测量完成后对存储的参数的分析和统计。 系统能实现脱离笔记本电脑的运行数据的采集、存储、统计等功能,结合笔记本电脑可实现数据的实时显示、统计、特定时间段的数据分析与统计等功能。 在混合动力公交车上使用的结果表明,该系统工作性能稳定,抗干扰能力较好,测量精度和采样频率较高,界面友好,用户操作方便,充分体现了虚拟仪器的优点,对于研究开发混合动力电动汽车具有较高的应用价值。 【关键词】：混合动力 数据采集 虚拟仪器 CAN 信号调理
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U469
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 电动汽车发展的必然性9-12
• 1.1.1 电动汽车的发展历史和现状9-11
• 1.1.2 国内外混合动力汽车的发展现状11-12
• 1.2 国内外车载数据采集系统的发展概况12-14
• 1.3 课题来源、研究方法及内容14-15
• 1.3.1 课题来源14
• 1.3.2 研究方法及内容14-15
• 第2章 采集参数的确定及分析15-21
• 2.1 混合动力电动汽车的工作特点15-17
• 2.1.1 混合动力电动汽车分类15
• 2.1.2 混合动力电动车汽车工作模式分析15-17
• 2.2 采集参数的确定17-20
• 2.2.1 影响混合动力电动汽车性能的主要因素17-19
• 2.2.2 与经济性相关的参数19
• 2.2.3 与动力性相关的参数19-20
• 2.3 采集参数的分析及信号来源20-21
• 2.3.1 采集参数的分类20
• 2.3.2 信号的来源20-21
• 第3章 系统软硬件的选型21-37
• 3.1 数据采集的基本理论21-28
• 3.1.1 数据采集系统的一般组成21
• 3.1.2 信号的分类21-23
• 3.1.3 信号的调理23-25
• 3.1.4 信号的转换25-26
• 3.1.5 测量系统的接口26-28
• 3.2 测试仪器发展及虚拟仪器28-35
• 3.2.1 测试仪器的发展28-29
• 3.2.2 虚拟仪器概述29-30
• 3.2.3 虚拟仪器的软件开发平台30-31
• 3.2.4 LabVIEW简介31-32
• 3.2.5 LabVIEW应用程序的构成32-34
• 3.2.6 虚拟仪器及LabVIEW的应用34-35
• 3.3 系统硬件选型35-37
• 3.3.1 主处理器及采集模块的选型35
• 3.3.2 系统各模块的功能35-37
• 第4章 系统硬件设计37-48
• 4.1 系统总的设计方案37-38
• 4.2 试验样车的硬件设计及安装38-45
• 4.2.1 试验样车介绍38-39
• 4.2.2 传感器的选型及安装39-45
• 4.3 系统电源和信号调理电路45-46
• 4.3.1 系统电源45
• 4.3.2 信号调理电路45-46
• 4.4 系统的集成46-48
• 第5章 系统软件设计48-67
• 5.1 FP仪器驱动及其相关软件48-51
• 5.1.1 测量与自动控制资源管理器MAX48-51
• 5.1.2 LabVIEW实时模块51
• 5.1.3 虚拟仪器软件体系结构VISA51
• 5.1.4 DataSocket51
• 5.2 软件设计思想51-52
• 5.3 采集程序的编写52-60
• 5.3.1 FP采集程序的编写52-55
• 5.3.2 发动机CAN信号的采集55-60
• 5.4 主界面程序60-64
• 5.4.1 TCP文件的接收61
• 5.4.2 接收数据的解包和读取61-62
• 5.4.3 程序的暂停和运行62
• 5.4.4 数据和文件的存储62-63
• 5.4.5 曲线的显示63
• 5.4.6 显示及存储频率的设定63-64
• 5.5 数据的统计与分析64-67
• 5.5.1 统计与分析程序流程64-65
• 5.5.2 车速及行使里程的计算65
• 5.5.3 蓄电池充放电量的计算65-66
• 5.5.4 制动回收功率和能量的计算66
• 5.5.5 燃油消耗量的统计66-67
• 第6章 系统调试及数据分析67-76
• 6.1 系统调试67
• 6.1.1 试验前的检查67
• 6.1.2 被测参数的校核67
• 6.2 试验步骤及结果分析67-74
• 6.2.1 驻车试验67-70
• 6.2.2 行车试验70-74
• 6.3 小结74-76
• 第7章 全文总结76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80

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