纯电动汽车电气性能匹配及可靠性研究

摘要

随着地球资源环境问题的日益凸显，政府政策的大力支持和各大汽车公司的重点研究都推动着新能源汽车的快速发展。其中纯电动汽车依靠其环保节能的特性得到了快速普及。但根据事故统计，由于电动汽车电气安全引起的自燃或碰撞的交通事故都会造成巨大的损失。负载高电压动力电池的电动汽车的电气安全性是不容忽视的问题。其电气安全可靠性是需要迫切解决的问题。
　　为解决电动汽车电气安全问题，通过在电动汽车设计前期利用先进的仿真手段对电动汽车的动力参数与电气参数进行匹配分析与反馈，完成参数选择的修正。该研究不仅可以缩短电动汽车的开发周期，还可以保证电动汽电气安全及线束指导选型。
　　首先根据传统电动汽车电气参数计算方法，通过对电动汽车初期外形参数计算并匹配动力参数，确定每个电气系统的初步参数。分不同模块在LabVIEW中建立关于动力电池、电机、仪表、灯光、雨刮、空调的电气系统。在前面板中搭建仿真子系统展示图并实时显示各系统的参数曲线变化;在程序框图中搭建控制程序与控制方法。
　　然后在StarSim软件中建立关于动力电池及电机子模型，以LabVIEW子VI形式嵌入到LabVIEW电气模型中去，以PID调节控制动力电池模型的输入参数，利用卡尔曼滤波与安时积分法结合估算电池荷电状态，以空间矢量脉冲调制控制调节电机，并完善各个子模型的相互联系，构建电动汽车电气系统集成环境。根据电气耦合特性，分三大类特征工况(即瞬态冲击、稳态行驶和极限工况)构建典型工况，用于系统匹配分析的输入加载条件，完善整车电气模型。
　　最后，利用LabVIEW软件进行模拟该系统仿真，并将电动汽车核心部件的动力电池电气系统、电机电气系统仿真曲线与电气平台测试的实际曲线作对比分析，验证其电气模型的可靠性及准确性。验证后对该模型进行电流安全匹配分析。仿真结果表明，所建立的模型及设计的控制系统准确性较高，并且可以在电动汽车设计初期就对其电气安全进行匹配分析，得到合理的电器参数选择及线束选型指导，能够在加速电动汽车开发的同时方便快捷的保证电气系统的安全性。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究的背景及意义

1．3 国内外研究现状及发展趋势

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究思路与内容

第2章 整车电气模型简述

2．1 引言

2．2 基本动力参数匹配

2．2．1 基本参数

2．2．2 驱动电动机参数选择

2．2．3 动力电池参数选择

2．3 动力电池电气模型

2．3．1 简化电化学模型

2．3．2 等效电路模型

2．3．3 神经网络模型

2．3．4 特定因素模型

2．3．5 SOC估算

2．4 电机电气模型

2．4．1 电机类型选择

2．4．2 模型建立条件

2．5 其它电气模型简述

2．6 本章小结

第3章 电动汽车电气匹配模型

3．1 LabVIEW与StarSim简介

3．1．1 LabVIEW简介

3．1．2 StarSim概述

3．2 电气性能匹配总体设计

3．3 动力电池电气系统

3．3．1 StarSim中的动力电池模型

3．3．2 LabVIEW中的动力电池模型

3．4 电机电气系统

3．4．1 StarSim中的电机模型

3．4．2 LabVIEW中的电机模型

3．5 仪表灯光电气系统

3．5．1 LabVIEW前面板仪表系统

3．5．2 LabVIEW程序框图仪表系统

3．6 雨刮电气系统

3．6．1 雨刮系统参数及模型

3．6．2 LabVIEW前面板雨刮系统

3．6．3 LabVIEW程序框图雨刮系统

3．7 变速器电气系统

3．8 车载空调电气系统

3．9 本章小结

第4章 典型工况构建及仿真分析

4．1 典型工况构建

4．2 系统仿真验证

4．2．1 电动汽车电气平台

4．2．2 电池模型验证

4．2．3 电机模型验证

4．3 系统匹配分析

4．3．1 整体原理分析

4．3．2 电流匹配分析

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文及专利