新能源汽车动力测试系统

【摘要】：随着环境与能源问题的日益突出，加之新能源汽车具有绿色节能环保的特性，其发展受到国内外的高度重视。为了能够更加高效的研究新能源汽车的三大模块（电机、电池及其控制器），建立一套安全稳定可靠的测试系统极为重要。一套可靠的动力测试系统，可以作为实物仿真平台，在新能源汽车动力系统研发的中前期为研发提供所需要的试验数据，缩短新能源汽车的开发时间。论文分别进行了以下几个方面的工作： 第一，分析了国内外新能源汽车动力测试系统的发展现状，特别是工况阻力模拟的发展现状，提出了研发动力测试系统必要性。 第二，进行了新能源汽车动力系统的建模，其主要内容如下：首先，结合国家标准分析了汽车动力性评价指标，并建立了新能源汽车行驶动力学模型，该模型也是阻力模拟的重要理论基础；然后，研究了新能源汽车两大部件——电机与电池的数学模型，分析了它们内部的功率平衡方程，是ADVISOR仿真模型的建模基础；最后，进行了新能源汽车的动力性仿真，仿真目标主要选用动力性的评价指标，仿真车型选用EJ02电动车，仿真结果与实车数据接近，验证了所建模型的正确性。 第三，介绍了新能源汽车动力测试系统的设计要求及硬件组成，主要内容如下：首先，介绍了试验台架的总体技术要求以及预期的功能要求，根据此要求，设计了测试系统的硬件结构及连接；然后介绍了台架系统的主要控制方式以及主要硬件组成的作用及技术参数。 第四，进行了测试系统的上位机软件设计。首先，依次完成了S7-200PLC、DCS800、变频器ACS800以及功率分析仪WT3000的程序设计，基本实现了程序功能；其次介绍了LabVIEW队列技术与状态机技术，分析了它们的优点；最后，依靠LabVIEW队列状态机技术将上述四个程序整合后完成测试系统的软件设计。 第五，进行了测试系统台架的部分试验，主要有电机的转矩与转速阶跃响应试验、电机的性能试验（电机效率试验、电机温升试验以及仿真用电机参数试验）以及台架的阻力模拟试验。试验过程中，测试系统稳定可靠，控制响应迅速，基本实现了设计初要求。 【关键词】：新能源汽车 LabVIEW 动力测试系统 队列状态机 阻力模拟
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 论文研究的背景与意义10-12
• 1.3 新能源汽车动力测试系统的国内外发展现状12-14
• 1.4 测试系统开发环境简介14-16
• 1.4.1 虚拟仪器介绍14-16
• 1.4.2 LabVIEW 简介16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 动力系统的建模与仿真18-31
• 2.1 行驶动力学研究18-22
• 2.1.1 动力性评价指标18-19
• 2.1.2 新能源汽车行驶动力学建模19-22
• 2.2 电机模型22-25
• 2.2.1 异步电机的电压方程22-23
• 2.2.2 异步电机的功率方程和转矩方程23-25
• 2.3 锂离子电池模型25-26
• 2.3.1 锂离子电池的内阻25-26
• 2.3.2 锂离子电池的输出功率26
• 2.4 新能源汽车动力性仿真26-29
• 2.4.1 电机模型与锂离子电池模型27-28
• 2.4.2 动力性仿真28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 新能源汽车动力测试系统的设计要求及组成31-41
• 3.1 新能源汽车动力测试系统的设计要求31-32
• 3.1.1 试验台架总体技术要求31
• 3.1.2 试验台架的功能要求31-32
• 3.2 新能源汽车动力测试系统的结构与主要控制模式32-34
• 3.2.1 测试系统的结构32-33
• 3.2.2 测试系统主要控制模式33-34
• 3.3 功率流部分34-36
• 3.3.1 可编程程控双向电源34-35
• 3.3.2 变频器及变频电力测功机35
• 3.3.3 开关控制柜35-36
• 3.4 传感信号流部分36-37
• 3.4.1 被测电机直流进线出线电流检测36
• 3.4.2 扭矩传感器36-37
• 3.4.3 变频电力测功机转速编码器37
• 3.5 控制流部分37-39
• 3.5.1 基于 MODBUS 协议的 PLC 控制单元37-38
• 3.5.2 CANOPEN 协议的控制 PCI 板卡38-39
• 3.5.3 A/D、D/A 接口板卡39
• 3.6 WT3000 功率分析仪39
• 3.7 本章小结39-41
• 第4章 测试系统的软件设计41-62
• 4.1 测试软件总体构架41-42
• 4.2 CANopen 协议概述42-43
• 4.2.1 设备对象字典42
• 4.2.2 CANopen 通讯42-43
• 4.3 S7-200 PLC 上位机程序设计43-46
• 4.3.1 Modbus 通讯模式43-44
• 4.3.2 LabVIEW Modbus 通讯模块44-45
• 4.3.3 S7-200 上位机程序45-46
• 4.4 DCS800 上位机程序设计46-50
• 4.4.1 DCS800 通讯子函数46-49
• 4.4.2 DCS800 上位机程序49-50
• 4.5 ACS800 上位机程序设计50-52
• 4.5.1 ACS 800 通讯子函数50-51
• 4.5.2 ACS800 上位机程序51-52
• 4.6 WT3000 上位机程序设计52-54
• 4.6.1 常用子 vi 介绍53
• 4.6.2 WT3000 上位机程序53-54
• 4.7 程序的优化设计54-60
• 4.7.1 队列技术介绍54-55
• 4.7.2 状态机技术介绍55-56
• 4.7.3 整合程序整体架构56-57
• 4.7.4 S7-200 队列状态机程序设计57-58
• 4.7.5 DCS 800 队列状态机程序设计58-59
• 4.7.6 ACS800 队列状态机程序设计59-60
• 4.7.7 WT3000 队列状态机程序设计60
• 4.8 本章小结60-62
• 第5章 动力测试系统试验验证62-70
• 5.1 转矩与转速响应试验63-64
• 5.2 电机性能试验64-66
• 5.2.1 电机效率的测定64-65
• 5.2.2 电机温升试验65
• 5.2.3 仿真用电机参数试验65-66
• 5.3 行驶阻力模拟66-69
• 5.3.1 阻力模拟原理66-68
• 5.3.2 台架阻力模拟68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第6章 全文总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 全文展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

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