纯电动乘用汽车电驱动系统动态测试系统的研究

【摘要】：随着电动汽车的快速发展,人们对电动汽车驱动系统的性能提出越来越高的要求。作为纯电动汽车的核心部件,驱动系统的各项性能包括动力性能、安全性能以及经济性能关系到电动汽车的整体性能。在电动汽车的设计和开发,以及电动汽车的市场化中,测试电驱动系统的性能是一个非常重要的环节。购买国外的测试系统价格昂贵,国内存在技术垄断现象。所以,自主开发一款适用于测试纯电动汽车驱动系统的自动化检测监控系统对电动汽车的研发具有很重要的意义。针对纯电动汽车电驱动系统的动态测试平台开展了研究工作,在电动汽车原理的基础上设计了测试系统总体方案,开发了负载控制器和测试软件,搭建了动态测试系统,主要研究了以下内容:首先,对纯电动汽车的结构进行了分析,根据电动汽车的驱动系统性能测试进行功能需求分析,进而设计了动态测试系统的总体结构。根据被试电机的参数对测功电机进行了选型;分析了消耗型负载PTC的温度曲线特性,对PTC进行了选型。分析了汽车行驶动力学模型、电机的四象限运行状态以及增量式PID算法,最终得出负载系统的控制策略。其次,从软硬件两个方面对负载控制器进行了设计。硬件方面,对各模块功能进行原理图的设计并对元器件选型。软件方面,基于CAN总线协议的规定设计了负载控制器的通信协议,并对各功能进行模块化设计,设计了软件整体程序流程。再次,对比代码编程开发上位机的方法与采用图形化编辑的方法,最终确定上位机的开发软件为NI公司的LabVIEW开发平台。整理各部分的功能并进行了模块化分析设计。采用与Matlab混合编程的技术,对PID控制器进行了设计并仿真。最后,通过电机转速试验、负载试验、温升试验、整车路况试验对测试系统进行了验证,验证了测试系统可以有效的完成驱动系统的动态测试,达到了设计要求。 【关键词】：纯电动汽车 测试系统 LabVIEW 增量式PID
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-15
• 1.1 课题的背景及意义9-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 电驱动测试系统国外发展现状11-12
• 1.2.2 电驱动测试系统国内发展现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 2 测试系统总体方案设计15-28
• 2.1 纯电动汽车驱动系统总体结构15-17
• 2.2 测试系统设计原则及功能分析17-19
• 2.2.1 设计原则17-18
• 2.2.2 测试系统的功能需求18-19
• 2.3 总体方案设计19-23
• 2.3.1 系统构架19-20
• 2.3.2 系统总体方案设计20-23
• 2.4 测功电机的选型23-25
• 2.5 负载电阻PTC的选型25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 负载的控制策略28-37
• 3.1 汽车动力学模型28-30
• 3.2 电机的四象限运行30-31
• 3.3 增量式PID算法31-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 负载控制器的软硬件开发37-52
• 4.1 负载控制器的硬件开发37-44
• 4.1.1 负载控制器总体框架37-38
• 4.1.2 单片机的选型38-39
• 4.1.3 最小系统设计39-40
• 4.1.4 电源模块40-41
• 4.1.5 继电器开关电路41-42
• 4.1.6 电压采集电路42-43
• 4.1.7 CAN总线硬件设计43-44
• 4.2 负载电阻控制器软件开发44-51
• 4.2.1 通信协议的设计44-46
• 4.2.2 负载电阻控制器程序结构46-48
• 4.2.3 程序初始化48-49
• 4.2.4 CAN总线程序设计49-50
• 4.2.5 负载电阻控制器的实现50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 上位机的设计52-70
• 5.1 LabVIEW简介52-53
• 5.2 测试软件的功能需求53
• 5.3 软件整体结构设计53-59
• 5.4 软件的实现59-62
• 5.5 通信模块的设计62-64
• 5.6 数据库模块的设计64-65
• 5.7 负载控制模块65-67
• 5.8 自定义坡度路况模块67-69
• 5.9 生成报表模块69
• 5.10 本章小结69-70
• 6 性能测试结果及分析70-77
• 6.1 启动测试系统70-71
• 6.2 选择测试项目71-76
• 6.2.1 电机转速测试71-72
• 6.2.2 负载试验72-73
• 6.2.3 温升试验73-75
• 6.2.4 整车跟随路况试验75-76
• 6.3 本章小结76-77
• 7 总结与展望77-79
• 7.1 全文总结77-78
• 7.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果83-84
• 致谢84-85

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