纯电动汽车动力系统试验台研究

【摘要】：根据不同型号、用途车辆对驱动系统的动力性能的要求，纯电动汽车要求在研发过程中对动力系统进行差异性设计并进行试验，以尽可能提高研发速度。电动汽车动力系统试验台是通过电动机提供负载力矩来进行驱动系统测试、电动汽车惯量和车辆行驶阻力模拟；试验台作为实物仿真平台，能够在纯电动汽车研发的中前期为研发提供所需要的试验数据，缩短纯电动汽车开发时间。论文主要做了以下方面的工作： 论文分析了影响纯电动汽车行驶的各种阻力，在此基础上进行了纯电动汽车动力学建模；纯电动汽车的惯量模拟要求把电动汽车的惯量折算到驱动电机侧；但是在工程中通常使用旋转质量折算到平动质量的折算系数折算到平动惯量的方法，论文按照惯量折算前后能量守恒原则，经公式推导得到电动汽车惯量折算到驱动电机侧转动惯量的折算公式。 针对纯电动汽车动力系统试验台具有小转动惯量、自身复杂阻力特性以及试验台驱动单元与力矩加载单元不同轴产生的扰动力难以精确建模研究的特点，论文在试验台力矩加载单元采用转速闭环矢量控制策略，来实现惯量模拟和对试验台自身阻力、试验台不同轴产生扰动力自动补偿，并解决了转矩控制法中控制程序中采用的试验台理论转动惯量与实际转动惯量差值产生的模拟误差；试验台采用转速控制法的工作原理为：试验台驱动单元模拟车辆驱动系统，转速闭环的力矩加载单元模拟车辆运动速度，两者进行同时控制，则力矩加载单元提供负载力矩使试验台的运动速度与车辆的速度一致。 根据建立的纯电动汽车模型，对于已知参数的纯电动汽车，基于车辆动力学公式，通过已知驱动力矩计算出力矩加载单元的速度给定，从而实现电动汽车运行的模拟。根据上述理论，建立了试验台Matlab软件仿真模型，进行了驱动系统的测试试验仿真、惯量模拟仿真以及对某一型号纯电动汽车的启动、运行、刹车的模拟进行了仿真，并仿真了具有不同自身惯量试验台对纯电动汽车的模拟和试验台自身阻力的自动补偿。 根据上述方法搭建了试验台，通过试验台力矩加载单元模拟实际车辆惯量和车辆行驶阻力，进行了驱动系统的测试试验和汽车惯量模拟试验，并进行了数据分析。 【关键词】：纯电动汽车 试验台 惯量模拟 模拟试验
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U467.52
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 纯电动汽车动力系统试验方法9-11
• 1.1.1 计算机仿真研究9-10
• 1.1.2 底盘测功机试验10
• 1.1.3 室外道路实车试验10-11
• 1.2 纯电动汽车动力系统试验台的研究背景及意义11-14
• 1.2.1 快速发展的电动汽车产业背景11-13
• 1.2.2 纯电动汽车动力系统试验台研究意义13-14
• 1.3 纯电动汽车动力系统试验台研究现状14-15
• 1.4 本课题主要研究内容15-16
• 2 纯电动汽车及试验台动力学分析与建模16-28
• 2.1 汽车动力学概述16
• 2.2 纯电动汽车的动力学建模16-19
• 2.3 纯电动汽车惯量折算19-21
• 2.4 纯电动汽车试验台阻力分析21-22
• 2.5 试验台控制方式选择22-26
• 2.5.1 试验台转矩控制法及其缺点22-24
• 2.5.2 试验台转速控制法24-26
• 2.6 本章小结26-28
• 3 纯电动汽车动力系统试验台控制方式与仿真28-48
• 3.1 矢量控制28
• 3.2 异步电机动态数学模型和坐标变换28-33
• 3.2.1 非线性数学建模28-29
• 3.2.2 坐标变化和变换矩阵29-30
• 3.2.3 两相坐标系下电动机的动态模型30-31
• 3.2.4 转子磁链定向的矢量解耦31-32
• 3.2.5 转子磁链模型32-33
• 3.2.6 基于动态数学模型的矢量控制33
• 3.3 电压空间矢量 PWM(SVPWM)控制33-36
• 3.3.1 电压与磁链空间矢量34
• 3.3.2 电压空间矢量的线性组合与 SVPWM 控制34-36
• 3.4 纯电动汽车动力系统试验台仿真及分析36-47
• 3.4.1 试验台仿真系统搭建36-39
• 3.4.2 试验台动力系统测试试验仿真39-42
• 3.4.3 试验台惯量模拟仿真42-43
• 3.4.4 试验台模拟纯电动汽车运行仿真43-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 纯电动汽车动力系统试验台硬件与软件设计48-59
• 4.1 纯电动汽车动力系统试验台48-49
• 4.2 动力电池及其管理系统49
• 4.3 力矩加载控制系统49-53
• 4.3.1 力矩加载控制系统总体结构49-50
• 4.3.2 转速采样电路50-51
• 4.3.3 转矩采样硬件51-52
• 4.3.4 CAN 网络接口设计52-53
• 4.4 CAN 通信系统53-54
• 4.5 试验台控制系统软件设计54-58
• 4.5.1 LabVIEW 软件系统概述54
• 4.5.2 试验台主界面54-56
• 4.5.3 上位机试验界面56-57
• 4.5.4 监视界面57-58
• 4.5.5 上位机动力电池组界面58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 纯电动汽车动力系统试验台试验与结果分析59-67
• 5.1 纯电动汽车动力系统试验台组成59-61
• 5.2 试验方案61
• 5.3 试验结果与分析61-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 总结和展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 后续研究工作展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录73
• A：作者在攻读学位期间发表的论文目录73

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