【《纯电动汽车电耗数据采集系统设计案例》2700字】

纯电动汽车电耗数据采集系统设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u5775纯电动汽车电耗数据采集系统设计案例 191951.1电耗数据采集系统介绍 1289131.2传感器简介 37651.3信号采集方案 661911.4试验方案 9如果想要得到纯电动乘用车电能的流动情况，就需要知道电能的分配情况，本次试验的纯电动乘用车为北汽新能源汽车EC180，我们需要知道该车的动力总成结构，从而设计合适的试验方案。本章首先对试验采用的数据采集系统和试验设备进行了介绍，然后阐述了信号采集方案和试验方法。电耗数据采集系统介绍本次试验使用的数据采集系统硬件是美国国家仪器有限公司（NI）的开发的数采模块，型号分别为cDAQ-9185及NI9220。cDAQ-9185是​专​为​小型​或​分布​式​传感器​测量​系统​设计​的​总​线​供电​CompactDAQ​以太​网​机​箱。​该​机​箱​还​可​控制​C​系列​I/​O​模​块​与​外部​主机​之间​的​定​时、​同步​和​数据​传输，cDAQ-9185可以提供4个插槽。NI9220模块是可以实现同步输入的16​通道​C​系列​电压​输入​模块，NI‑9220模块​可​执行​同步​差分​模拟​输入，本次试验采集的信号都是差分信号。该模块能够测量模拟电压信号的范围是-10V-10V。本次试验的所有模拟信号都用NI9220模块进行采集，将NI9220模块安装到cDAQ-9185的插槽中，通过cDAQ-9185​可以把NI9220模块采集的信号传输到电脑上。我们将两个模块加上外壳，添加好散热风扇，并安装好BNC信号接口。图3.1展示了数据采集系统硬件的外观图。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s11数据采集系统硬件外观图本次试验使用的数据采集系统软件则是由LABview编写[14]，LABview由美国国家仪器有限公司（NI）开发，可以实现数据采集以及仪器控制的软件，LABview为用户提供了图形化的编程方法，能够将程序可视化。本次试验中cDAQ-9185​模块把采集到的信号传输到电脑,我们利用LABview软件采集纯电动车行驶过程中所发出的速度信号以及运行过程中各个部件的电压电流信号，在电脑上可以通过编写好的LABview程序观测信号的变化情况，并且可以把相关信号数据记录到excel表格中。图3.2为本次试验采取的LABview程序截图图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s12试验采取的LABview程序截图传感器简介本次试验所采用的传感器有三类，分别是测试车辆行驶速度的光感非接触式五轮仪，测试高电压的差分探头和测量电流的高精度卡钳。测量电流的高精度卡钳是由日本HIOKI公司设计生产，该卡钳利用霍尔效应对线束中流经的电流进行测量，由于试验车内不同部件的线束直径不同，所以一共使用了三种不同型号的传感器，分别为3273,3275以及3275[15-16]。测量DC-DC转换器输入电流以及输入到空调的电流使用的是型号为3273的电流传感器；测量DC-DC转换器的电流使用的是型号为3274的电流传感器；测量动力电池输出电流使用的是型号为3275的电流传感器。电流传感器如图3.3所示图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s13试验采取的电流传感器测试高电压的差分探头也是由日本HIOKI公司设计生产，型号为P5200A。该传感器测试温度限制为0℃~40℃[17]，电压传感器如图3.4所示图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s14试验采取的电压传感器而测试速度信号的非接触式光感五轮仪则是由日本ONOSOKKI公式设计生产的[18]，该传感器可以不用与地面接触就可以测试出试验车行驶过程中的速度。速度传感器如图3.5所示，该五轮仪在试验车的安装情况如图3.6所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s15试验采取的速度传感器图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s16五轮仪在试验车的安装情况本次试验采用的纯电动乘用车为北汽新能源汽车EC180，图3.7为该车外观图。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s17EC180外观图该车的相关参数如下表3.1所示[19]，其中总质量为该车的整备质量与车上人员质量和相关测试仪器质量之和。该车制动时动力电池会由放电状态改为充电状态，从而实现制动能量的回收。表3.1EC180参数表项目参数类型数值整车参数长×宽×高（mm）3675×1630×1518轴距（mm）2360总质量（kg）1270最小离地间隙（mm）120前后轮胎尺寸165/60R14动力性能电机最大功率（kW）30电机最大扭矩（N·m）140最高车速（km·h）100电池参数电池类型三元锂电池电池容量（kW·h）20.3220V电压下充电时长（h）7NEDC综合续航里程（km）156信号采集方案本次试验是要采集纯电动汽车的能量流动情况，所以我们要将试验车动力电池流出的能量流经哪些部件进行系统的梳理，这样才能知道能量的流向以及测出各个部件消耗能量的大小。本次试验车采用的是北汽新能源汽车EC180，在试验车行驶过程中，该车动力电池电能通过高压配电盒分配给DC-DC转换器、驱动电机系统、空调系统和PTC加热器。高压配电盒内部结构如图3.8所示图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s18高压配电盒内部结构由于本次试验只使用到空调系统，没有使用PTC加热器，所以并没有采集PTC加热器的电流。DC-DC转换器的输出电流可以给12V蓄电池充电，并满足其他低压附件的工作。本次试验主要监测了动力电池的输出电压和输出电流、驱动电机的输入电流，DC-DC转换器的输入输出电流，空调系统的输入电流以及12V蓄电池的电压。本次试验主要是采集纯电动乘用车在运行状态时内部的电能流动情况，采取的信号采集方案如图3.9所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s19信号采集方案示意图我们用电压为12V的铅酸电池为电耗数据采集系统供电，由于传感器工作需要220V的交流电，所以本次试验中传感器的电能是由该电池经过逆变器提供的。由于本次试验采用的电流传感器为钳式传感器，电压传感器为接触式传感器，所以测试电流时不需要输电线的金属线裸露，而测试12V蓄电池电压时则需要电压传感器探头与蓄电池正负极金属直接接触，测量动力电池电压时则是从高压配电盒中引出高压信号线，并用差分探头接触信号线。实际的电流电压传感器安装情况如图3.10所示图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s110电流电压传感器安装情况图值得注意的是本次实验中测量12V蓄电池电压采用了两种方法，一种是直接将电压传感器探头与蓄电池正负极金属直接接触，电压传感器信号输入数采系统后用LABview对信号乘一定系数，该系数为1000，进而得到12V蓄电池的电压数据，另外一种是将3个5000欧姆的精密电阻串联，并接到12V蓄电池上，将其中一个5000欧姆电阻的电压信号输入信号采集系统，并用LABview对信号乘一定系数，该系数为3，我们将两种方式采集到的12V蓄电池电压数据进行对比，可以得出第二种方式采集到的电压数据更加准确，所以本次试验结果数据采用的也是第二种方式采集的12V蓄电池电压数据。试验方案本次试验为实际的上路试验，本次试验的环境温度为28℃，试验日期是2021年6月4日。此次试验的纯电动乘用车的行驶路线为清华大学汽车研究所进入四环路到达地铁东风北桥站，开始行驶时空调并未开始工作，当车辆行驶一段时间后空调系统开始工作。在本次纯电动汽车行驶过程中实时采集各个部件的电压电流数据，并通过LABview查看信号的波动情况。试验过程中信号较平稳，所以得出的数据也具有参考价值。试验中的数据采集情况如图3.11所示图STYLEREF1\s3.SEQ图\*AR