电动汽车热系统协同管理试验平台开发与研究

电动汽车具有能量利用率高、环保效应好、改善能源结构等优点,得到了各国各地区政府和企业的大力发展支持,整体保有量不断提升。电动汽车热系统协同管理对电动汽车的安全和高效运行至关重要,既要保证三电系统工作在高效安全的温度区间内,也要尽可能地减少热管理系统的整体能耗,以提高整车的能量利用率。通过试验研究可以充分掌握电动汽车热系统在实际运行条件下的真实状况。本课题研究的电动汽车热系统协同管理试验平台正是基于实际需求,实现对整车热系统关键物理参数和能耗状况的实时测试监测,为电动汽车热系统的协同管理开发和先进热管理技术的设计验证提供可靠的数据支持。本课题的主要研究内容如下:(1)基于试验平台的功能需求分析,设计试验平台开发流程。在分别对动力电池热系统、驱动电机及大功率电气元件热系统和空调系统的产热原理、传热机制和热负荷需求的研究基础上,整理得出试验平台所需测量的关键物理参数。结合信号采集方法研究,归纳得出各物理参数对应的测试方法,完成试验平台总体架构的设计。(2)基于试验平台硬件系统的功能需求分析,对各类传感器原理进行研究,结合试验平台所需和实际使用环境选取相应的传感器系统,整理得出传感器系统的信号类型,并依此完成相应的CompactRIO虚拟仪器系统和其他设备的选型设计,整理得出试验平台硬件系统的总体架构。(3)基于试验平台软件系统的功能需求分析,使用LabVIEW开发环境完成软件系统的开发工作,通过采用标准功能模块设计模式,合理分配FPGA终端、实时控制器终端和上位机终端的程序任务,并依据整理得出的试验平台软件系统总体架构完成软件系统各功能模块的开发。(4)对试验平台选用的数据采集系统和传感器系统分别进行性能指标分析和标定与误差分析,计算归纳得出各物理参数测试系统的综合系统误差,以及传感器测试信号和输出信号的线性关系方程。最后对该试验平台进行功能应用验证研究,测试了某电动汽车三电系统在不同试验工况下达到热平衡时的产热功率和温度状况,验证了该试验平台的功能性和可靠性。