纯电动汽车动力系统测控技术的研究

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1、纯电动汽车动力系统测控技术的研究第1章绪论1.1课题研究背景近年来，汽车产业的快速发展带动了与其关联的工业和服务业的加快发展，成为了我国经济持续稳定发展的一个最有希望的增长亮点。我国汽车保有量至2013年底已达1.37亿俩，预计到2020年，全国汽车保有量将达到2亿辆。另外，我国汽车产销量也在逐年增加，工信部发布2014年我国汽车产量达到2372.29万辆，同比增长7.3%，销量达到2349.19万辆，同比增长6.9%，蝉联世界第一，中国成为世界第一大汽车生产国和第一汽车销售市场[1]。随着汽车消费的快速增长，石油在交通领域的消费逐

2、年增长，由此带来的能源供给矛盾日益突出。另外汽车在行驶过程中产生大量的有害气体，不但污染环境，还带来温室气体排放问题，严重影响人们的健康[2]。面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力，近年来世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高汽车产业的竞争能力、保持经济可持续发展的重大战略举措。目前，新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始，而且得到各国政府和企业的高度重视，但全球新能源汽车产业仍处于初级阶段。美国政府在2005年出台了《能源政策法》，按纯电动汽车总重划分为四档，根据重量的不同确定不同的减税幅度。同时，美国政府也鼓励以

3、混合动力汽车为代表的其他新能源汽车的使用。美国的混合动力汽车在2004年前后进入商业化推广阶段，2007年5月初美国国内收入局调整针对环保车辆的税收优惠措施，规定消费者购买通用汽车、福特、丰田、日产等公司生产的符合条件的混合动力汽车，可以享受到250~2600美元不等的税款抵免优惠。2007年11月，美国能源部斥资2000万美元增强对插电式混合动力汽车的研发，其中与美国先进电池联盟（USABC）对5个PHEV电池研发项目合作投资1720万美元，并为密歇根大学提供近200万美元PHEV研究经费。2008年混合动力汽车销售32万辆，占美

4、国汽车总销量比例达到2.3%左右。2008年12月，14家美国电池和先进材料企业，在美国阿贡国家实验室的支持下，成立了先进交通运输用电池生产国家联盟，以提高美国车用锂离子电池制造实力。在奥巴马签署生效的经济刺激计划中，把充电式混合动力汽车作为刺激经济和拯救汽车业的一张王牌。.1.2研究意义新能源汽车包括增程式电动汽车、氢发动机汽车、混合动力汽车、纯电动汽车等。本课题测控对象为纯电动汽车的动力系统及装置，纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱，以车载电源为动

5、力，用电动机驱动车轮行驶。目前纯电动汽车还存在速度慢、行驶里程短等诸多问题，主要采用提高动力系统中驱动电机的效率、提高车载电池的性能等方式来解决[6]。需要通过各项试验来对汽车的性能进行测试，汽车的性能都是通过数据来体现的，因此，对试验数据的采集显得非常重要，同时，还必须对实验的对象进行控制，组成一个测控系统。随着电动汽车技术的飞速发展，其结构日益复杂化以及电子化，人们对其安全性、动力性、操纵性、经济性、舒适性、排放性等各个方面的要求不断提高，为了对动力系统进行不断深入的研究，对其测试的效率和精度也有了更高的要求，传统的手工测试方法

6、已无法满足试验需求，仅仅依靠人的感觉或者是以往的经验诊断技术来对整车动力系统进行性能诊断己经成为不可能，在整车的开发过程中，需要对整车的运行状态进行实时的监测、对故障进行诊断、连续记录整车长时间试验运行数据、离线分析等。因此纯电动汽车动力系统测控技术的重要性也日益突出，它能够明显地缩短汽车的设计周期，降低研发的费用，以及优化汽车的性能，因此开发出专用的纯电动汽车动力系统测控软件具有非常重要的意义。伴随计算机技术、通信技术和自动控制技术的发展，以PC机和工作站为基础的网络化测试技术为主的现代化开放式测试系统己成为目前的发展趋势。第2章

7、测控系统方案及硬件设计2.1测控对象根据本课题的需要，本文的测控对象为纯电动汽车的动力系统，纯电动汽车是一种储能动力源采用单一蓄电池的汽车，电动机通过电池获得电能，从而使电机运转，推动汽车行驶。纯电动汽车主要由电机驱动系统、电源系统和辅助系统三部分组成，其组成框图如图2-1（a）所示。本文所要设计的动力测控系统为充电桩单元、蓄电池组单元、驱动电机单元以及测功机单元，如图2-1（b）所示。蓄电池组单元主要包括蓄电池、能量管理系统、蓄电池充电机。驱动电机单元主要包括电机控制器、功率转换器、电动机等。此外充电桩作用是给蓄电池充电，测功机作

8、为负载设备来充当被测电动机的负载。在此设计的基础上，通过工控机操作单元实现对这些单元的监测与控制，构成了一套纯电动汽车动力系统的测控系统。此测控系统对蓄电池组单元、驱动电机单元进行测控管理，经过扩充后，可以对电动汽车的全部系统进行综合