純電動乘用汽車電驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)測試系統(tǒng)的研究

【摘要】：隨著電動汽車的快速發(fā)展,人們對電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能提出越來越高的要求。作為純電動汽車的核心部件,驅(qū)動系統(tǒng)的各項性能包括動力性能、安全性能以及經(jīng)濟(jì)性能關(guān)系到電動汽車的整體性能。在電動汽車的設(shè)計和開發(fā),以及電動汽車的市場化中,測試電驅(qū)動系統(tǒng)的性能是一個非常重要的環(huán)節(jié)。購買國外的測試系統(tǒng)價格昂貴,國內(nèi)存在技術(shù)壟斷現(xiàn)象。所以,自主開發(fā)一款適用于測試純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的自動化檢測監(jiān)控系統(tǒng)對電動汽車的研發(fā)具有很重要的意義。針對純電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)測試平臺開展了研究工作,在電動汽車原理的基礎(chǔ)上設(shè)計了測試系統(tǒng)總體方案,開發(fā)了負(fù)載控制器和測試軟件,搭建了動態(tài)測試系統(tǒng),主要研究了以下內(nèi)容:首先,對純電動汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,根據(jù)電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)性能測試進(jìn)行功能需求分析,進(jìn)而設(shè)計了動態(tài)測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。根據(jù)被試電機(jī)的參數(shù)對測功電機(jī)進(jìn)行了選型;分析了消耗型負(fù)載PTC的溫度曲線特性,對PTC進(jìn)行了選型。分析了汽車行駛動力學(xué)模型、電機(jī)的四象限運(yùn)行狀態(tài)以及增量式PID算法,最終得出負(fù)載系統(tǒng)的控制策略。其次,從軟硬件兩個方面對負(fù)載控制器進(jìn)行了設(shè)計。硬件方面,對各模塊功能進(jìn)行原理圖的設(shè)計并對元器件選型。軟件方面,基于CAN總線協(xié)議的規(guī)定設(shè)計了負(fù)載控制器的通信協(xié)議,并對各功能進(jìn)行模塊化設(shè)計,設(shè)計了軟件整體程序流程。再次,對比代碼編程開發(fā)上位機(jī)的方法與采用圖形化編輯的方法,最終確定上位機(jī)的開發(fā)軟件為NI公司的LabVIEW開發(fā)平臺。整理各部分的功能并進(jìn)行了模塊化分析設(shè)計。采用與Matlab混合編程的技術(shù),對PID控制器進(jìn)行了設(shè)計并仿真。最后,通過電機(jī)轉(zhuǎn)速試驗、負(fù)載試驗、溫升試驗、整車路況試驗對測試系統(tǒng)進(jìn)行了驗證,驗證了測試系統(tǒng)可以有效的完成驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)測試,達(dá)到了設(shè)計要求。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 測試系統(tǒng) LabVIEW 增量式PID
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-15
• 1.1 課題的背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 電驅(qū)動測試系統(tǒng)國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 電驅(qū)動測試系統(tǒng)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 2 測試系統(tǒng)總體方案設(shè)計15-28
• 2.1 純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2 測試系統(tǒng)設(shè)計原則及功能分析17-19
• 2.2.1 設(shè)計原則17-18
• 2.2.2 測試系統(tǒng)的功能需求18-19
• 2.3 總體方案設(shè)計19-23
• 2.3.1 系統(tǒng)構(gòu)架19-20
• 2.3.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計20-23
• 2.4 測功電機(jī)的選型23-25
• 2.5 負(fù)載電阻PTC的選型25-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 負(fù)載的控制策略28-37
• 3.1 汽車動力學(xué)模型28-30
• 3.2 電機(jī)的四象限運(yùn)行30-31
• 3.3 增量式PID算法31-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 負(fù)載控制器的軟硬件開發(fā)37-52
• 4.1 負(fù)載控制器的硬件開發(fā)37-44
• 4.1.1 負(fù)載控制器總體框架37-38
• 4.1.2 單片機(jī)的選型38-39
• 4.1.3 最小系統(tǒng)設(shè)計39-40
• 4.1.4 電源模塊40-41
• 4.1.5 繼電器開關(guān)電路41-42
• 4.1.6 電壓采集電路42-43
• 4.1.7 CAN總線硬件設(shè)計43-44
• 4.2 負(fù)載電阻控制器軟件開發(fā)44-51
• 4.2.1 通信協(xié)議的設(shè)計44-46
• 4.2.2 負(fù)載電阻控制器程序結(jié)構(gòu)46-48
• 4.2.3 程序初始化48-49
• 4.2.4 CAN總線程序設(shè)計49-50
• 4.2.5 負(fù)載電阻控制器的實現(xiàn)50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 5 上位機(jī)的設(shè)計52-70
• 5.1 LabVIEW簡介52-53
• 5.2 測試軟件的功能需求53
• 5.3 軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計53-59
• 5.4 軟件的實現(xiàn)59-62
• 5.5 通信模塊的設(shè)計62-64
• 5.6 數(shù)據(jù)庫模塊的設(shè)計64-65
• 5.7 負(fù)載控制模塊65-67
• 5.8 自定義坡度路況模塊67-69
• 5.9 生成報表模塊69
• 5.10 本章小結(jié)69-70
• 6 性能測試結(jié)果及分析70-77
• 6.1 啟動測試系統(tǒng)70-71
• 6.2 選擇測試項目71-76
• 6.2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測試71-72
• 6.2.2 負(fù)載試驗72-73
• 6.2.3 溫升試驗73-75
• 6.2.4 整車跟隨路況試驗75-76
• 6.3 本章小結(jié)76-77
• 7 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 全文總結(jié)77-78
• 7.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果83-84
• 致謝84-85

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