纯电动城市微型物流车能源与动力系统设计

发布时间：2017-07-07 05:17

  本文关键词：纯电动城市微型物流车能源与动力系统设计

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【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CAN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。
【关键词】：纯电动车 城市物流 动力系统 能源管理系统
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 电动汽车国内外发展现状12-16
• 1.2.1 国外电动汽车发展现状12-13
• 1.2.2 国内电动汽车发展现状13-16
• 1.3 国内城市物流行业发展现状16-17
• 1.4 纯电动车能源与动力系统的重要性17-18
• 1.5 本文主要研究内容18-19
• 第二章 纯电动城市微型物流车动力系统总体设计19-44
• 2.1 纯电动城市微型物流车动力系统总体设计要求19-23
• 2.1.1 城市工况特点19-20
• 2.1.2 物流特点20-21
• 2.1.3 纯电动车成本需求21-23
• 2.2 纯电动城市微型物流车动力系统总体布置设计23-30
• 2.2.1 城市物流原型车整车结构23-25
• 2.2.2 纯电动城市微型物流车动力传动系布置25-27
• 2.2.3 纯电动城市微型物流车动力电池布置27-30
• 2.3 纯电动城市微型物流车动力传动系选型及参数匹配30-38
• 2.3.1 纯电动城市微型物流车受力分析30-32
• 2.3.2 动力传动系电机选型32-33
• 2.3.3 电机参数匹配33-36
• 2.3.4 传动系统参数设计36-38
• 2.4 纯电动城市微型物流车动力电池选型及参数匹配38-43
• 2.4.1 动力电池选型38-40
• 2.4.2 动力电池参数匹配40-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 纯电动城市微型物流车能源管理系统硬件设计44-70
• 3.1 能源管理系统硬件设计方案44-49
• 3.1.1 能源管理系统需求分析44-46
• 3.1.2 能源管理系统硬件总体架构46-49
• 3.2 总控模块硬件电路设计49-56
• 3.2.1 硬件电路设计遵循原则49
• 3.2.2 MCU选型49-50
• 3.2.3 MCU电源供给电路设计50-52
• 3.2.4 MCU电流采集单元设计52-53
• 3.2.5 MCU其余外围电路设计53-56
• 3.3 电池测控模块硬件设计56-69
• 3.3.1 电池检测方案选型56-59
• 3.3.2 电压采集单元设计59-63
• 3.3.3 温度采集单元设计63-64
• 3.3.4 均衡控制单元设计64-69
• 3.4 本章小结69-70
• 第四章 纯电动城市微型物流车能源管理系统软件设计70-85
• 4.1 软件设计总体方案70-71
• 4.2 电池信息采集71-73
• 4.2.1 电池电压、温度采集71-72
• 4.2.2 电池组电流采集72-73
• 4.3 电池状态判断73-74
• 4.4 电池均衡控制74-76
• 4.5 电池SOC估算76-79
• 4.5.1 电池SOC的影响因素76
• 4.5.2 电池SOC的估算方法76-77
• 4.5.3 论文SOC的估算方法77-79
• 4.6 CAN通信79-84
• 4.6.1 CAN底层驱动79-80
• 4.6.2 CAN通信协议80-82
• 4.6.3 CAN通信显示屏82-84
• 4.7 本章小结84-85
• 第五章 纯电动城市微型物流车能源与动力系统性能试验85-91
• 5.1 动力性能试验85-86
• 5.2 模拟城市物流工况续驶里程试验86-87
• 5.3 能源管理系统功能试验87-90
• 5.4 本章小结90-91
• 第六章 总结与展望91-93
• 参考文献93-96
• 致谢96-97
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目97

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