纯电动城市微型物流车能源与动力系统设计

摘要

山西省立足煤、电、气产业优势，具有得天独厚的新能源汽车推广应用环境。为了解决煤炭产能过剩，消纳富裕电能，我省提出重点打造电动、甲醇、燃气三大新能源汽车产业基地的发展思路，分别出台了《山西省加快推进新能源汽车产业发展和推广应用的若干政策措施》及《山西省新能源汽车产业重大项目布局推进意见》，决定从2015年起全面推动新能源汽车产业发展和推广应用。
　　考虑到随着城市的不断发展和规模的不断扩大，城区内政府、企事业单位公务商务短距离通勤、物流配送、邮政服务、医疗、巡逻执法等对轻型商用车的需求日益增大。而且由于这些应用具有区域运行、距离较短等特征，可以有效规避电动汽车充电不方便、续行里程短等瓶颈问题，同时由于纯电动汽车具有运行成本低，噪声和空气污染小，符合国家及我省新能源车支持和补贴范围等优势，因此在这些领域具有良好的推广前景。为此，我们与山西省成功汽车有限公司联合提出了本项目的研发。
　　本课题是在山西省经济和信息化委员会技术创新项目（CX2014-45）的资助下，与山西省成功汽车制造有限公司汽车研究院合作，基于成功汽车6430型号燃油微客车平台，针对城市物流特点，研发的纯电动城市微型物流车。本文主要针对纯电动城市微型物流车能源与动力系统进行了设计，主要工作如下：
　　1)完成了纯电动城市微型物流车动力系统设计和原型系统的制造。通过调研和分析相关资料，总结了城市物流车运行工况特点，根据分析结论对纯电动城市微型物流车动力系统进行了总体设计，完成了整车动力电机、传动系统、动力电池的选型和参数匹配。
　　2)设计并实现了整车能源管理系统。基于动力电池匹配结果，设计了能源管理系统硬件架构；进行了电池总控模块硬件电路的设计，主要包含总控MCU选型、电源供给电路、电流采集电路、CAN通信电路以及部分MCU外围电路；完成了电池组测控模块硬件电路的设计，主要包含电压采集电路、温度采集电路以及均衡控制电路。
　　3)基于 C语言完成能源管理系统核心软件模块的设计，主要包含电池信息采集、电池状态判断、电池均衡控制、电池 SOC估算以及CAN通信设计；结合城市物流车运行特点，采用了SOC初始值修正和安时积分的综合SOC估算方法，提高了SOC估算精准度；参考SAEJ1939协议，分配了能源管理系统、整车控制器、车载充电机的CAN通信节点源地址，并制定了本能源管理系统的 CAN网络应用层协议，基于 HMI人机界面平台开发了能源管理系统C AN通信显示屏。
　　4)完成了纯电动城市微型物流车原型车的试制，对纯电动城市微型物流车能源与动力系统进行了初步试验验证。试验结果表明整车最高车速可达95km/h，0-50km/h加速时间5.6s，模拟城市物流工况、电池放电深度85％情况下，整车续驶里程90km，达到整车动力系统设计要求；能源管理系统实现了电池充电均衡功能并具有良好的SOC估算准确度，在整车试验测试以及后续使用过程中，能源管理系统完成了电池数据采集、分析、通信、显示及报警功能。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 电动汽车国内外发展现状

1.3 国内城市物流行业发展现状

1.4 纯电动车能源与动力系统的重要性

1.5 本文主要研究内容

第二章 纯电动城市微型物流车动力系统总体设计

2.1 纯电动城市微型物流车动力系统总体设计要求

2.2 纯电动城市微型物流车动力系统总体布置设计

2.3 纯电动城市微型物流车动力传动系选型及参数匹配

2.4 纯电动城市微型物流车动力电池选型及参数匹配

2.5 本章小结

第三章 纯电动城市微型物流车能源管理系统硬件设计

3.1 能源管理系统硬件设计方案

3.2 总控模块硬件电路设计

3.3 电池测控模块硬件设计

3.4 本章小结

第四章 纯电动城市微型物流车能源管理系统软件设计

4.1 软件设计总体方案

4.2 电池信息采集

4.3 电池状态判断

4.4 电池均衡控制

4.5 电池SOC估算

4.6 CAN通信

4.7本章小结

第五章 纯电动城市微型物流车能源与动力系统性能试验

5.1 动力性能试验

5.2 模拟城市物流工况续驶里程试验

5.3 能源管理系统功能试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及参与项目