电动车辆电池-驱动器-电机高速数据采集系统的设计与实现

摘要

世界范围内的能源短缺和环境污染的压力，使电动车辆的发展日益迅速，在全世界范围内都有巨大的潜力，电动汽车已成为21世纪汽车工业的重要发展方向。研究热点主要集中在电能分析技术、电力信号高速采集技术、车辆运行参数检测技术等方面。需要进行各项试验来对汽车的性能进行分析，汽车的性能都是通过数据来体现的，所以对试验数据的采集显得十分重要，同时还需要对试验对象进行控制，组成一个完整的测试平台。因此开发出一套完整的测试平台和高速数据采集系统对电动车辆运行参数的检测具有重要意义。
　　电池-驱动器-电机是目前电动设备中使用的常见系统，为了方便对该系统进行数据采集分析，需要搭建一个完整的测试平台，测试平台主要包括电机驱动器和数据采集系统。为了使电池-驱动器-电机平台正常运行，我们首先设计并制作电机控制驱动器，该驱动器主要包括电源模块、主控制器模块、桥式驱动器模块、逆变器模块等；同时还需要针对电机运行场景设计配套的软件控制程序，完成实验平台的建立，方便数据采集模块进行数据采集存储。为分析该系统的工作状态，需要对系统中多个点的瞬态电流和瞬态电压信号进行高速采集。对此类电流信号和电压信号进行采集处理需要高速的A/ D转换系统，同时又要求多路的数据采集系统具有良好的同步性,以完成各个电池系统测量等功能。数据采集系统通过传感器模块、调理电路对电压和电流信号进行采集、滤波、放大后，通过高速A/D转换器转换成数字信号后，使用FPGA进行数字滤波处理，然后将数字化的信号存储在SD卡中。
　　根据系统需求，设计完成电路原理图后进行PCB板制作，对各个模块电路进行焊接调试，调试无误后进行测试分析。经测试得出：霍尔传感器反应时间小于2ns，可以满足对电流信号中的高频成分进行采集；电机运行过程中输出信号较平稳；高速数据采集系统具有较高的采样频率，采样速率最高为65MBPS；各采样点时钟信号基本一致，满足了多点同步测试的要求；经测试本系统具有高稳定性、高抗干扰性，完全满足系统需求。

目录

声明

第1章前言

1.1研究背景

1.2数据检测的一般方法

1.3国内外研究现状

1.4驱动器与数据检测的难点

1.5本课题所做的工作

1.6本章总结

第2章 电动车辆数据采集理论分析

2.1电动车辆电机驱动方式分析

2.2滤波器的设计

2.3模拟信号的数字化流程

2.4 本章总结

第3章系统硬件方案设计

3.1系统整体硬件结构

3.2电机驱动器电路设计

3.3数据采集系统方案设计

3.4本章总结

第4章 系统软件方案设计

4.1电机驱动器软件设计

4.2数据采集系统软件程序设计

4.3本章总结

第5章 数据检测系统测试

5.1电路可靠性设计

5.2电机控制器测试

5.3信号采集点设置

5.4信号同步信号测试

5.5本章总结

第6章 结论

参考文献

致谢

附录