摘 要

随着化石能源的日渐枯竭，研发新能源汽车刻不容缓。近些年来电动汽车的发展日新月异，电动汽车试验台的研发也在紧锣密鼓地进行着。本文结合电动汽车试验台的相关标准，提出了电动汽车试验台的结构方案和控制方案，并且画出了控制台布置方案图。依据模块化的思想，按照试验台的功能要求，将动力总成试验台分成了四个大模块，并且主要介绍了其中电机控制及其测试模块和行驶阻力控制模块以及由CAN通讯总线连接的控制系统。提出了电动汽车动力性的测试方法和理论依据，键部件的选型和试试技术。本文还提出了测功机加论依据。提出了基于通讯总线的采集、处理系统，并且画出了的接口电路图。并且给出了控制器主程序以及中断程序的程序框图。

关键词：电动汽车试验台；电动机；CAN总线；控制系统

Design of Control System for Electric Vehicle Powertrain Test Bench

Abstract

With the depletion of , the vehicles is an urgent task. In recent years, the development of electric vehicles has been changing with each passing day, and the research and development of electric vehicle test stands is also in full swing. This paper combines the relevant standards of electric vehicle test bench, puts forward the structural scheme and control scheme of the electric vehicle test bench, and draws a diagram of the console layout scheme. modular idea, functional requirements of test , the powertrain test bench is divided into four large modules, and the motor control and its test module and driving resistance control module are also introduced, and the CAN communication bus is connected. Control System. The test method and theoretical basis for the dynamic performance of electric vehicles, the selection of key components of the test bench and the testing techniques of the relevant parameters of the test bench are proposed. This paper also proposes the dynamometer loading resistance. The acquisition and processing system based on CAN communication bus is proposed, and the interface circuit diagram of CAN bus is drawn. And the block diagram of the controllerprogram is given.

Key words: electric vehicle; test bench; electric motor; CAN bus; control system

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外电动汽车研究现状 1

1.3电动汽车动力总成控制系统 3

1.4电动汽车动力总成试验台 4

1.5本论文研究的主要内容 4

第二章 电动汽车试验台 5

2.1试验台功能 5

2.1.1电动汽车试验台的功能技术要求 5

2.1.2电动汽车试验台的划分 6

2.2电动汽车试验台的结构方案 7

2.2.1试验台各主要部件 9

2.3电动汽车试验台的控制方案 11

2.4数据采集处理系统 13

第三章 电动汽车试验台动力性试验 14

3.1最高车速试验 14

3.2加速时间试验 15

3.2.1最高档位的加速性能试验 16

3.2.2连续换档加速性能试验 16

3.3最大爬坡度试验 17

3.4行驶阻力的模拟 17

3.4.1电动汽车在道路上行驶消耗的功率 18

3.4.2电动汽车在试验台上消耗的功率 20

3.4.3功率平衡 21

3.5电动汽车电机控制器可靠性试验 21

3.5.1电动汽车起动性能可靠性试验 21

3.5.2每小时车速测试 23

3.5.3控制器最大负荷试验 24

第四章 电机及其控制系统台架试验方案 26

4.1试验台布置 26

4.2电机驱动控制策略 26

4.2.1电策略 28

4.2.2转速控制策略 28

4.2.3力矩控制策略 28

4.3电机测试系统的结构组成 29

4.3.1控制程序设计 29

4.3.2控制器主程序的设计 29

4.3.3序设计 31

第五章 试验台CAN通信网络总线 32

5.1 CAN总线分层结构 32

5.2 CAN通信总线网络结构 34

5.3 CAN总线接口电路以及纯电动汽车CAN通讯网络 35

第6章 试验台报警保护、精度分析及成本预算 37

6.1试验台报警及保护 37

6.2影响电动汽车试验台精度的因素分析 37

6.3解决措施 38

6.4成本预算 38

6.4.1硬件方面 39

6.4.2软件方面 39

第七章 总结与展望 40

7.1总结 40

7.2展望 41

参考文献 42

致谢 44

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

汽车自从诞生以来，得到了越来越广泛的应用，技术不断创新，已经成为当代人日常生活中不可缺少的一部分。人们享受着汽车带来的方便、舒适、快捷的生活体验。伴随着汽车产业的高速发展，能源消耗引发了全世界范围对原油需求的快速扩张，从而使新能源汽车的研究提上了日程。电动汽车由于能够实现低排放的要求，被许多国家和企业高度重视，成为了现代汽车开发领域中最炙手可热的一个焦点。为了能够更好的研发和试验电动汽车的性能，试验台架成为了电动汽车产业不可缺少的一部分。

1.2国内外电动汽车研究现状

电动汽车的设计、开发是一个非常复杂的工程，它包含了机械原理、电子控制技术、蓄电池以及新能源技术，并且结合了高等数学、计算机仿真等各学科的交叉，从而实现系统的集成优化。目前国外电动汽车以美国、日本、德国、法国等几个国家为代表，发展的最为迅速，技术最为先进。国外部分电动汽车技术数据如下表所示。

       美国一直是世界电动汽车行业的领跑员。从上世纪末开始，美国便开始进行新能源汽车的研究，并且对电动汽车和混合动力汽车的研究、开发投入了大量的资金。与此同时各汽车厂商也在汽车改革的大浪潮中抓住机会，往电动汽车的研发中投入了大量的精力与财力，并且取得了突破性的进展。对当时的电动汽车产业造成了不小的冲击，诞生了许多在现在看来也极为优秀的电动汽车，如福特公司的电动轻卡车，THINK城市车，通用公司的EV1等等。
  日本的汽车工业的发达是世界公认的，但由于其国土面积狭小，化石能源短缺，所以日本很早就开始研究新能源电动汽车。早在上个世纪70年代便有相关的研究，并且在混合动力汽车领域取得了不错的进展。尤其以丰田、本田两个公司为代表，在混合动力汽车产业内实现重大突破，也是目前唯一两家能够量产混合动力汽车的公司。
  欧洲方面的电动汽车研究主要以德国和法国为主，尤其是总部位于法国的雪铁龙公司，依靠政府和企业家的相互合作生产了大量的电动汽车，占据着欧洲电动汽车市场75%的份额。
  我们国家在“十三五”专项规划中，继续坚持研究电动汽车，以“三横”关键技术为重中之重。近几年来，在国家政府、国有企业、外资企业、民间企业等众多组织的鼎力合作，取长补短，在电动汽车领域已经逐渐形成了一个市场经济链。我国开发部分电动汽车参数如下表1-2所示。

清华大学是我们国家最早研究电动汽车的单位之一，其综合实力一直处于国家领先水平，领头研制了许多种类的电动车，制定了许多电动汽车行业的新标准比如：整车框架技术、综合控制系统技术等一整套的检验标准、研究手段和技术开发等，在电动汽车领域内的许多方面都有借鉴意义。是我们国家电动汽车行业的领头羊，具有很强的开拓、创新精神。
  东风集团与湖北一些高校展开深层次合作，研制出了在国内领先，国际持平的混合动力城市公交车，目前已经大量向用户交付，标志着东风集团研制的电动汽车已经可以在市场上进行商业销售。
  我们国家大力支持新能源汽车，并且出台了许多有利于电动汽车发展的政策，支持电动汽车的开发、研究。通过这些重大的科技专项的实施，我们国家电动汽车的发展取得了长足的进步，自主研发的整车产品都有各自的特点，拥有自己的知识产权，达到了预期规定的目标。

1.3电动汽车动力总成控制系统

动力总成是电动汽车最为重要的一部分，它是电动汽车的神经中枢，它传输着由电动机输出的动力到驱动轮。是电动汽车传输动力的体系内不可缺少的一环。而动力总成控制系统则能够对电动汽车的运行情况进行监视、反馈，控制着动力输出的大小，一旦发现问题就能够根据系统软件设定好的措施并且对系统内各部件进行在线诊断，将发现的问题报告给驾驶员，出现故障时则采取整车失效运行措施，确保整车的安全。它收集来自驾驶员、汽车状况、道路状况、环境温度等的每一个信号。然后根据设定好的控制策略合理地调配和使用汽车的资源和能量，来对整辆汽车进行控制，不断的协调汽车中的各类部件，来达到汽车的稳定，解决出现的问题，使汽车按照规定安全正常地行驶，满足人们对汽车动力性和舒适性的要求。控制系统的灵敏度、反应速度、执行力将直接影响着电动车的性能，它控制着电动车的前进、后退、加速、减速等等一系列操作。

1.4 电动汽车动力总成试验台

电动汽车依靠动力总成试验台可以准确试验出想要测试的关键部位的属性，比如电动汽车的电动机，通过实验就可以得到电动机的动力输出，输入、输出的电流、转速变化范围、转矩的大小等等；比如可以用测功机模拟汽车的行驶阻力、通过数据显示出电动汽车的动力性是否达到规定的要求；又比如利用电动汽车试验台可以对电动汽车的传动系统进行测试，可以测试出其传动效率、功率损失、齿轮磨合震动等等。
  当我们利用动力总成试验台对电动汽车进行试验时，电动汽车相对于地面是保持静止不动的，但车轮或者电动机是转动或者工作的，我们通过一些技术手段，比如调整汽车俯仰角度，或者改变汽车重心的前后位置，或者左右倾斜，来模拟各种可能发生的、真实的道路状况；通过加载飞轮可以试验出电动汽车负载时的动力表现；或者通过测功机加载到车轮上来模拟汽车在实际行驶时的受到的行驶阻力等，并及时、准确、无误地收集各个传感器以及汽车内仪表数据，为了能够更加真实地模拟外界环境，室内温度也要尽可能地接近外界。同时，试验时的噪音可能较大，试验室要做好隔音处理。

1.5 本论文研究的主要内容

（1）提出电动汽车试验台的整体方案；
（2）提出电动汽车试验台的结构方案和控制方案；
（3）做出电机控制方案以及台架布置；
（4）提出电动汽车动力性测试方法；
（5）设计试验台CAN通讯网络结构；

第二章 电动汽车试验台

2.1试验台功能

在的试验了和真实道路行驶试验两者相结合的方法，既能够快速准确计算出所需数据，又能够精准无误的模拟出真实环境下电动汽车的行驶状态。电动汽车试验台不仅可以在电动汽车开发出来之前对它的各个主要部件进行动力匹配、强度测试、磨损勘测等研究，还能够在其上市前进行舒适度、电控系统、车载智能系统进行测试。从而寻找到一条最全面、最严格的研发道路，这样就可以避免一些失误，从而有目的、有方法的研发电动汽车。不仅如此，试验台甚至还可以检查、测试那些已经上市的电动汽车，学习到更先进的电动汽车技术，可以通过逆向建模从而使电动汽车的研究更为全面，提高电动汽车的技术含量，早日达到国际。

2.1.1 电动汽车试验台的功能技术要求

根据技术的要求，以及研究动成的目对的，并且电车动成的：
（1）电车情况；
能成电动汽车的；
能成电动汽车及其控制技术的试验研究；
（4）试验台应该能够完成电动汽车驱动参数测试的试验；

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：