電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模仿真及硬件在環(huán)測(cè)試.pdf

1、隨著不可再生能源的增速消耗和地球環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，政府部門(mén)和相關(guān)研究者對(duì)交通工具的關(guān)注由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛逐漸轉(zhuǎn)移到新能源車(chē)輛上?；谛铍姵毓╇姷碾妱?dòng)汽車(chē)因其工作能效高、供能鏈污染小、技術(shù)相對(duì)成熟并且易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢(shì)，受到人們的青睞。
　　電動(dòng)汽車(chē)的核心部分為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動(dòng)力電機(jī)及其管理系統(tǒng)。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試是保障電動(dòng)汽車(chē)性能的關(guān)鍵工作。為了更方便的研究電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，研究者在設(shè)計(jì)早期通常采用

2、仿真建模技術(shù)將實(shí)物建立成為虛擬模型加以研究。針對(duì)汽車(chē)電子控制系統(tǒng)(Electronic Control Unit，ECU)，采用硬件在環(huán)（Hardware-in-the-Loop，HIL）測(cè)試，可以在臺(tái)架測(cè)試和實(shí)車(chē)測(cè)試之前，及早發(fā)現(xiàn)ECU的設(shè)計(jì)問(wèn)題并降低研發(fā)成本。
　　本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需要，重點(diǎn)圍繞電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型、建模仿真、HIL仿真平臺(tái)的搭建及電機(jī)控制器的HIL測(cè)試開(kāi)展工作。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?、賹?duì)電動(dòng)汽

3、車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類(lèi)型進(jìn)行分析，確定電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置方式。根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)參數(shù)和能性指標(biāo)，進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配設(shè)計(jì)。對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品選型和特性試驗(yàn)，為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真建模獲取參數(shù)和指標(biāo)。
　?、诜治鲵?qū)動(dòng)電機(jī)基于坐標(biāo)系變換的的數(shù)學(xué)模型。介紹永磁同步電機(jī)（PMSM）矢量控制原理及電動(dòng)汽車(chē)用 PMSM驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制方法。列舉并說(shuō)明電池的幾種建模方法。基于等效電路模型的方法，提出一種方便設(shè)置仿真參數(shù)的鋰離子電池模型。

4、　?、劾肕ATLAB/Simulink軟件，構(gòu)建電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)的仿真模型。重點(diǎn)介紹車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型、駕駛員系統(tǒng)模型、永磁同步電機(jī)模型、動(dòng)力電池模型在軟件中的建模方法。針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。對(duì) NEDC循環(huán)工況下的實(shí)際車(chē)速與目標(biāo)車(chē)速、油門(mén)/剎車(chē)踏板開(kāi)度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際扭矩與目標(biāo)扭矩、驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際功率以及動(dòng)力電池SO C的變化規(guī)律進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果說(shuō)明了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與動(dòng)力電池設(shè)計(jì)選型的正確性以及建模方法的合理性，證明了建立的整車(chē)仿

5、真模型的響應(yīng)是良好的。整車(chē)離線仿真模型可以用做HIL仿真測(cè)試的基礎(chǔ)模型。
　　④介紹HIL仿真測(cè)試基本原理，提出基于Simulink Real-Time實(shí)時(shí)環(huán)境的宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的“雙機(jī)”實(shí)時(shí)仿真方法。描述了Simulink Real-Time實(shí)時(shí)環(huán)境的搭建步驟，包括宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軟硬件配置、目標(biāo)機(jī)啟動(dòng)盤(pán)的制作、“雙機(jī)”通訊方法和通訊測(cè)試。以電機(jī)控制器的測(cè)試信號(hào)為依據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集板卡和C AN通信卡的選型。介紹Simulink中

6、S-function的編寫(xiě)方式，并以Simulink Real-Time環(huán)境下編寫(xiě)PCI-1716板卡DI驅(qū)動(dòng)為例，給出完整驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)步驟和驅(qū)動(dòng)模塊的封裝方法。設(shè)計(jì)HIL測(cè)試系統(tǒng)底層硬件架構(gòu)，闡述HIL測(cè)試系統(tǒng)工作方式和信號(hào)傳輸路徑。
　　⑤根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)控的需求，設(shè)計(jì) HIL測(cè)試系統(tǒng)上位機(jī)界面。以設(shè)計(jì)的電機(jī)控制器系統(tǒng)功能為依據(jù)，編寫(xiě) HIL測(cè)試用例，并通過(guò)測(cè)試用例對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)別的功能測(cè)試。主要測(cè)試項(xiàng)為：電動(dòng)汽車(chē)加速時(shí)電