新能源汽车技术 第4章 纯电动汽车2.2.ppt

《新能源汽车技术 第4章 纯电动汽车2.2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新能源汽车技术 第4章 纯电动汽车2.2.ppt（70页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现1.电压采样的实现 电压采样是对电动汽车电池组的电压进行采样，每个电池组由10个单体电池构成。本系统中一共有14个电池组组成电动汽车的动力电池。原理如下图所示，每个电池为一个电池组。电压数据采集方案硬件框图 ATMEGA8L通过逻辑控制单元，控制高压开关阵列的通断来采样电池组电压，电压信号在经过线性隔离器件，再经放大后输入到ATMEGA8L的A/D。新能源汽车技术

2、 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现2.电流采样的实现 电流的采样是估计电池SOC的主要依据，因此对其采样的精度，抗干扰能力，零飘、温飘和线性度误差的要求都很高。在这里采用电流传感器LT308（LEM），该电流传感器是基于霍尔原理的闭环（补偿）电流传感器，具有高的精度、良好的线性度和最佳的反应时间，同时也具有很好的抗干扰能力。其原边的额定电流为300A，满足系统设计的要求。副边的额定电流

3、为150mA，其转换率为1:2000。供电电源为正负12V或正负15V。其测量电路如下图所示。新能源汽车技术 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现电流采样部分示意图新能源汽车技术 第 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统

4、的硬件实现电池管理系统的硬件实现LEM的输入电流经过可调电阻R2转换为电压信号，可调电阻用于调节电流与其对应的电压之间的比例关系。由于从LEM过来的电流是双向的，因此其转换得到的电压是以地（GND）为中心变化的一个正负电压，而选用的模数转换器是单向的，因此必须将其电压提供至0V以上。为此，设计以一个加法器（前端的运算放大器），它的功能是将以0V为中心的正负电压提升至以2.5V为中心的正电压。后端的运算放大器为一个反相器，将有加法器得到地负电压转换为正电压，同时起到功率发大的作用。通过两级运放，最终将信号变为05V的标准信号进入A/D转换器。电阻R1前端的2.5V电压是通过稳压器件调整得到的，它

5、的稳定性关系到系统零点的稳定，对电流采样有重要的意义。采用高精度的电压参考源AD580，其输出精度为2.5V0.4%完全满足设计要求。新能源汽车技术 第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现3温度采样的实现 温度传感器采用美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器DS18B20，它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了

6、更方便的使用和更令人满意的效果。温度采集电路如下图所示。温度检测系统采用直接电源供电方式。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。同时由于读写在操作上是分开的故不存在信号竞争问题。新能源汽车技术 第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现温度测量图无论是单点还是多点温度检测，在系统安装

7、及工作之前，应将主机逐个与DS18B20挂接，读出其序列号。新能源汽车技术 第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现4.抗干扰措施的设计 由于电池管理系统用在情况比较复杂的电动汽车上，所以干扰可以沿各种线路侵入单片机系统。其主要的渠道有三条：即空间干扰、供电系统干扰、过程通道干扰。干扰对单片机系统的作用可以分为三个部位：第一个部位是输入系统，干扰叠加在信号上，使数据采集误差增大，特别在前向通道

8、的传感器接口是小电压信号输入时，此现象会更加严重；第二个部位是输出系统，使各输出信号混乱，不能正常反应单片机系统的真实输出量，导致一系列严重后果；第三个部位是单片机系统的内核，使总线上的数字信号错乱，程序运行失常，内部程序指针错乱，控制状态失灵，单片机中数据被修改，更严重的会导致死机，使系统完全崩溃。新能源汽车技术 第 7 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现（1）硬件抗干扰设计 硬件抗干扰效率高

9、，若硬件措施得当，可以将绝大多数干扰拒之门外。硬件抗干扰技术主要有以下几种：1）电隔离：在输入输出通道上通过光藕器件传输信息可将单片机系统与各种传感器、开关、执行机构从电气上隔离开来，阻挡很大一部分干扰。2）双绞线传输和终端阻抗匹配：长线传输数字信号时利用双绞线，对噪声干扰有较好的抑制效果。可与光藕或者平衡输入接收器和输出驱动器联合使用。在发送和接收信号端必须有末端电阻，双绞线应该与阻抗匹配。新能源汽车技术 第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程

10、学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现3）硬件滤波：RC低通滤波器可以大大消弱各类高频干扰信号（如各类“毛刺”干扰）。4）良好的接地：有两种接地，一种是为人身或设备安全目的，把设备的外壳接地，这种接地叫外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称为工作接地。两种接地系统都要设计合理，同时，系统的数字地与模拟地要分开。5）屏蔽：高频电源、交流电源、强电设备、电弧产生的电火花，甚至雷电，都能产生电磁波，从而成为电磁干扰的噪声源。用金属外壳将器件包围起来，再将金属外壳接地，其对屏蔽各种通过电磁感应引起的干扰非常有效。新能源汽车技术 第 9 页规格严格

11、功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现2）软件抗干扰设计在单片机系统中，充分挖掘软件的抗干扰能力可以将干扰的影响抑制到最小。软件抗干扰设计主要是消除模拟输入信号的噪声，程序运行混乱时使程序重新正常运行。1）数字滤波：数字滤波技术可以有效地消除模拟输入信号的噪声。数字滤波技术有：中值滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波等。2）程序运行监视系统：若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”

12、。通过不断检测程序循环运行时间，若发现它超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，则对其进行出错处理。新能源汽车技术 第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现5车载CAN通讯设计实现 电池管理系统是混合电动车车载电气系统的一部分。它与整车控制系统的通讯联系是通过CAN通讯来实现的。在电池管理系统中，CAN通讯的实现是由外围设置CAN的控制器和接收器组成的通讯模块，它的设计如下图所示。新

13、能源汽车技术 第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现CAN通讯接口设计原理图 新能源汽车技术 第 12 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现从上图中可以看出，电路主要由4部分所构成：微处理器A

14、TMEGA8L、CAN控制器SAJ1000、CAN总线驱动器82C250和高速光电藕合器6N137。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SAJ1000的CAN接口不是直接与82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光藕6N137后与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。同时光藕部分电路所采用的两个电源VCC和VDD也完全隔离，否则采用光藕就失去了意义。电源的完全隔离采用的是两个小功率的隔离电源模块来实现的。这些部分虽然增加了接口电路的复杂性，但是却提高了节点稳定性和安全性。新能源汽车技术 第 13 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTIT

15、UTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.电池管理系统的硬件实现电池管理系统的硬件实现82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30PF的小电容，可起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外，在两CAN总线上与地之间分别接一个防雷击管，可以防止总线与地之间的瞬间干扰。新能源汽车技术 第 14 页规格严格 功

16、夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现 电池管理系统的软件主要包括三个部分：中央处理单元的管理部分、各ECU的测量与控制部分、整个系统的通讯部分。电池管理系统的主要任务是检查电池的电压、电流和温度。通过对测的参数的分析，估计电池的剩余容量并做出各种错误报警。系统软件是基于ATMEGA8L的C语言实现的，主要有以下几部分：（1）系统初始化；（2）参数检测及滤波；（3）剩余容量估计；（4）通讯；（5）数据诊断报警。新

17、能源汽车技术 第 15 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现1系统内存配置ATMEGA8L有两种类型的的存储器：程序存储器(主要包含可执行程序代码)和数据存储器(主要包含外部变量、静态变量、系统堆栈)。有C语一言生成的每一块程序或数据存放于存储器空间的一个连续的段中。在编写软件时，应通过伪指令定义段，并给段分配空间，二进制可执行文件是以段的形式存储的。使用段的好处是模块化编程的需要，可以提供灵活方

18、法来管理代码和目标系统内存空间，编者可以自由的决定把哪些代码归属到那些段。新能源汽车技术 第 16 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现C编译器对C语言编译生成7个可以进行重定位的代码和数据块，这些块叫做段，这些段根据不同的系统配置以不同的方式被放到存储器中。这7个块有两种类型：一种是己初始化的块，另一种是未初始化的块。已初始化的块主要包含数据表和可执行代码，它包括：text，cinit，cons

19、t和switch四种类型，未初始化的块包括：bss，stack和ysmem三种类型，他们用于保留存储空间。程序运行时，利用这些空间创建和存储变量。堆栈机制实现以下功能：保护函数的返回地址、分配局部变量、传递函数变量、保护临时结果。堆栈的大小有全局符号多TACK_SIRE决定（缺省值为1k）。静态变量和全局变量的存储分配。在C程序中说明的每一个外部或静态变量都是被分配给一个唯一的连续空间，空间的地址由链接器决定，编译器保证这些变量空间分配多个字，以便每个变量按字边界对齐。新能源汽车技术 第 17 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSC

20、HOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现使用汇编器可以将汇编语言源程序变为目标文件，用连接器将若干个目标文件连接成可被CPU芯片执行的可执行文件。这些目标文件的格式为通用目标文件格式(coff)。连接器通过连接coff目标文件建立可执行文件，目标文件中的段是连接时的重要依据，连接器可把段定位到用户系统己配置的存储器中。芯片的存储器配置随应用的不同而不同。用户可以通过cmd连接命令文件，用连接器伪指令MEMORY可以确定目标系统的各种内存配置，当决定了存储器的模式后，可以用连接器伪指令SECTIONS

21、确定连接器组合输入端的方法和输出端在存储器中的位置。Coff文件会使模块编程和管理变得更加方便，连接器根据连接命令文件(cmd)，将一个或多个coff文件连接起来将各个文件的各个段配置到目标系统的存储器中对各个符号和段进行重定位。新能源汽车技术 第 18 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现 2.参数检测及滤波电压、电流的检测都是通过AD中断采集的。ADC转换结果为10位，存放于ADC数据寄存器A

22、DCH及ADCL中。默认情况下转换结果为右对齐但可通过设置ADMUX寄存器的ADLAR变为左对齐。在此设计中，采用默认右对齐模式。在读ADCH之前又有一次ADC转换结束，数据寄存器的数据也不会更新，从而保证了转换结果不丢失。ADCH被读出后，ADC即可再次访问ADCH及ADCL寄存器。ADC转换结束可以触发中断。即使由于转换发生在读取ADCH与ADCL之间而造成ADC无法访问数据寄存器，并因此丢失了转换数据，中断仍将触发。向ADC启动转换位ADSC位写“1”可以启动单次转换。在转换过程中此位保持为高，道到转换结束，然后被硬件清零。如果在转换过程中选择了另一个通道，那么ADC会在改变通道前完成这

23、一次转换。新能源汽车技术 第 19 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现使用ADC中断标志作为触发源，可以在正在进行的转换结束后即开始下一次ADC转换。之后ADC便工作在连续转换模式，持续地进行采样并对ADC数据寄存器进行更新。第一次转换通过向ADCSRA寄存器的ADSC写1来启动。在此模式下，后续的ADC转换不依赖于ADC中断标志ADIF是否置位。在此设计中采用连续中断模式，以保证数据更新速度和

24、及时性。在中断服务程序中，采集多组数据，剔除两端极值，然后对数据进行平均滤波。在温度数据采集中也同样经过滤波处理。新能源汽车技术 第 20 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现3剩余容量估计剩余容量估计在系统软件中分三部分：开机参数初始化，数据采集及电流积分，根据估计模型计算。4.CAN通讯CAN通讯是电池管理系统与整车控制单元进行通讯的中介，电池管理系统把电池的SOC、温度及相关报警信息发送到C

25、AN总线上，中央控制单元接收到数据后对数据进行处理，进行对整车的控制。在系统中，CAN总线以报文的为单位进行数据传输，节点对总线的访问采取位仲裁方式。报文起始发送节点标识符分为地址标识符和功能标识符，CAN协议的最大特点是打破了传统的节点地址编码方式，扩展了对系统数据进行编码方式。采用这种方式可视不同的节点同时接收到相同的数据。数据标识符的值越小，帧数据的优先级越高。CAN控制器监听总线的电平决定发送数据是否有效。新能源汽车技术 第 21 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERI

26、NG汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现CAN总线智能节点的软件设计主要包括三大部分：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。熟悉这三部分程序设计，就能编写出利用CAN总线进行通信的一般应用程序。当然，如果将CAN总线应用于比较复杂的系统中，还应该详细了解有关CAN总线错误处理、总线关闭处理等方面的错误。CAN通讯初始化过程只有在复位模式下进行，主要包括工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器和接收代码寄存器的设置等，在完成SJA1000的初始化设置以后，SJA1000就可以回到工作状态，进行正常的通讯任务。新能源汽车技术 第 22 页规格严格

27、功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现 5.数据诊断报警在此电池管理系统中，对电池组相关的数据分析处理是关键，也是电池管理系统的核心所在，这中间涉及到温度的诊断、电压高低的诊断、电池组好坏的诊断等，并且要在危险情况下做出紧急处理和报警。如在温度诊断中，利用一总线式温度传感器对电池温度进行检测，当温度高于设定的上下限后，要断开电池组的充电电路。电压高低也要做相应诊断，以免电动汽车电池组出现过充或坏电池现象，对于电

28、池组中出现坏电池现象，也在程序中做了相应的算法，以发现坏电池所在电池组，并显示在液晶屏中，方便人们换电池组。新能源汽车技术 第 23 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.5 4.5 纯电动汽车经济性评价指标及行驶能耗纯电动汽车经济性评价指标及行驶能耗 1 电动汽车能耗经济性评价指标车辆能耗经济性评价常用的指标都是以一定的车速或循环行驶工况为基础，以车辆行驶一定里程的能量消耗量或一定能量是车辆可行驶的里程衡量。为了使电动汽车能耗经济性评价指标具有

29、普遍性，其评价指标应该满足以下3个条件：（1）可以对不同类型的电动汽车经济性进行比较；（2）指标参数数值与整车储存能量总量无关；（3）可以直接从参数指标进行能耗经济性判断。电动汽车常用评价指标有续驶里程、单位里程容量消耗、单位里程能量消耗、单位容量和单位能量消耗行驶里程、等速能耗经济特性曲线、以及直流比能耗和比容耗等。新能源汽车技术 第 24 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.电动汽车能耗经济性评价指标电动汽车能耗经济性评价指标 1.续驶

30、里程续驶里程是纯电动汽车电池组充满电后可连续行驶的里程，可以分为等速行驶里程和循环工况续驶里程。此项指标对于综合评价电动汽车电池组、电动机及传动效率、电动汽车实用性具有积极意义。但此指标与电动汽车电池组装车容量及电压水平有关，在不同车型和装配不同容量电池组的同种车型间不具有可比性。即使装配相同容量同种电池的同一车型，续驶里程也受到电池组状态、天气、环境因素等使用条件影响而有一定的波动。2.单位里程容量消耗单位里程容量消耗是指电动汽车等速或按工况行驶单位里程消耗的电池组容量。单位为（Ah）/km。它作为经济性的评价参数在不同的电池组使用条件下存在一定的误差，在不同车型间不具有可比性，仅适用于电压

31、等级相同、车型相似情况下能耗经济性能的比较或同一车型能耗水平随电池组寿命变化历程分析。新能源汽车技术 第 25 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.电动汽车能耗经济性评价指标电动汽车能耗经济性评价指标 3.单位里程能量消耗单位里程能量消耗又可分为单位里程电网交流电消耗和电池组直流电量消耗，单位为（kWh）/km。其中交流电消耗受到不同类型充电设备的效率影响。直流电量消耗仅以车载电池组的能量状态作为标准，脱离了充电机的影响，可以比较直接地反映

32、电动汽车的实际性能。4.单位容量和单位能量消耗行驶里程这两种电动汽车能耗经济性的评价指标分别是单位里程容量消耗和单位里程能量消耗的倒数，单位分别为km/（Ah），km/（kWh）。5.等速能耗经济特性曲线通常以测出速度间隔为5 km/h或10 km/h的等速行驶能耗量为标准，在速度能耗曲线图上连成曲线，称为等速能耗经济特性曲线。但这种评价方法不能反映汽车实际行驶中受工况变化的影响，特别是市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速及停车等行驶工况。新能源汽车技术 第 26 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOB

33、ILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.电动汽车能耗经济性评价指标电动汽车能耗经济性评价指标 6.直流比能耗和比容耗不同车型的纯电动汽车总质量相差很大，因此单位里程能量消耗也有很大差别。为了进行不同车型间的能耗水平分析和比较，引入直流比能耗的概念，即单位质量在单位里程的能耗，单位为（kWh）/（kmt）。此参数可以体现不同车型间传动系匹配优化程度和能量利用效果。在电压等级相同的情况下，引入比容耗的概念，即单位质量在单位里程的容量消耗。单位为（Ah）/（kmt）。新能源汽车技术 第 27 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHN

34、OLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.纯电动汽车的能量利用率纯电动汽车的能量利用率 C车辆的动力性和能耗指标是相互矛盾的，为了增加动力性，要求车辆具有更大的后备功率，但后备功率大，必然降低动力系统的负荷率，从而使能耗经济性变差，因而不能片面追求动力性或能耗经济性，必须取得车辆动力性和能耗经济性之间的优化。上述经济性参数都是单纯考虑能耗所得到的评价指标，综合考虑车辆的动力性，采用能量利用率作为纯电动汽车能耗经济性和动力性综合评价指标。电动汽车的能量利用率 可表示为新能源汽车技术 第 28 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HA

35、RBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.纯电动汽车的能量利用率纯电动汽车的能量利用率式中，为电池组放电效率；为电机效率；为传动系效率；为道路阻力利用系数；为电动汽车的重力利用效率；为电动汽车驱动力利用效率。道路阻力利用系数是汽车在一个行驶循环中所需的驱动功与克服实际道路阻力所做的功之比。其表达式为 式中，为车轮滚动阻力系数；为道路阻力系数；为道路滚动阻力系数；为汽车行驶的道路坡度。电动汽车的重力利用效率是汽车克服载重量产生的道路阻力所作的功与克服汽车总重力产生的道路阻力所作的功之比。

36、其表达式为新能源汽车技术 第 29 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.纯电动汽车的能量利用率纯电动汽车的能量利用率式中，为电动汽车的有效载重量；为电动汽车总重力。电动汽车驱动力利用效率是汽车克服汽车总重量产生的道路阻力所做的有用功与汽车驱动轮产生的驱动力所做的功之比。在汽车等速行驶时，其表达式可近似表示为能量利用率已经把电池组、电机、传动系的固有特性与电动汽车实际使用条件相结合，既反映了电动汽车具有的能力，又反映了电动汽车的实际使用效果。

37、因此用它作为电动汽车动力传动系统匹配和经济性的综合评价指标，既反映了电动汽车动力传动系统与使用工况的匹配程度，又能提示传动系统改善的潜力和途径。新能源汽车技术 第 30 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.纯电动汽车的能耗纯电动汽车的能耗 电动汽车采用单位里程电能消耗来评价能耗。式中，为电动汽车单位里程能耗（kWh/km）；为电池组充满电时的总能量（kWh）；为电动汽车的续驶里程（km）；为电池组标称总能量（kWh）；为由于行驶工况和使用环

38、境差别引起的电池组实际可利用总能量占标称总能量的百分比。去除整车质量的影响，电动汽车比能耗的计算表达式为 式中，为比能耗（Wh/kmt）；为整车质量（kg）。新能源汽车技术 第 31 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.纯电动汽车的能耗纯电动汽车的能耗则续驶里程为对于电动公交车，整车质量由整车整备质量和载荷质量两部分组成。式中，为整备质量（kg）；为载荷质量（kg）；为乘客数目；为乘客的人均统计质量（kg）。公交车在市区行驶，载荷量和乘客数

39、受上下班高峰期、节假日以及沿途的商业布局、停靠站点、路况等因素的影响，是随机性很强的量，载荷量的合理确定关系到电动公交车比能耗计算结果的准确性。新能源汽车技术 第 32 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.纯电动汽车的能耗纯电动汽车的能耗电动汽车续驶里程又可写成 对从停靠站点 到停靠站点 间的站间行驶，能量消耗量为式中，为站间行驶里程（km）；为站间行驶消耗能量（kWh）。对公交车行驶一个单程，有式中，为公交车单程停靠站点数目。新能源汽车技

40、术 第 33 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.纯电动汽车的能耗纯电动汽车的能耗式中，为单程行驶总里程（km）；为单程行驶平均比能耗（Wh/kmt）得到令新能源汽车技术 第 34 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.纯电动汽车的能耗纯电动汽车的能耗式中，为市区行驶等效载荷（kg）；为市

41、区行驶等效乘客数。公交车市区行驶等效乘客数和等效载荷从能量平衡的角度反应了公交车的平均运载量和平均有效载荷，具有重要的现实意义。若以全天或全年的行驶里程作为评价基准，则可完全反映出运营线路的平均载荷能力，有利于公交运营的经济性核算、电动公交车的比能耗计算和使用成本核算。新能源汽车技术 第 35 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.6 4.6 电动汽车车载数据采集系统电动汽车车载数据采集系统为了配合电动汽车示范运营，探讨电动汽车在我国的运行模式和

42、产业发展前景，考核电动汽车技术适应性，以及在实际运行中的社会效益和经济效益，必须设计电动汽车车载数据采集系统。这套系统能详细记录电动汽车运行过程中的各种参数，通过对运行数据分析研究，可以准确、客观地了解电动汽车运行中的速度、里程、蓄电池的电流、电压、功率以及所消耗的能量和容量等实际状态，以便对示范运营阶段的电动汽车进行科学合理的性能分析与评估。下面以纯电动公交车为例，介绍其车载数据采集系统的开发。新能源汽车技术 第 36 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽

43、车工程学院1.1.系统主要功能描述系统主要功能描述整个系统由车载测试与桌面数据处理两部分组成，其中车载测试部分又由动力蓄电池工况测试子系统、车辆运行参数测试子系统、驾驶员操作记录子系统和数据记录与传输子系统组成，主要实时测试记录车辆实际运行的各种参数，并将结果通过GPRS网络传回数据中心；桌面数据处理部分由个人计算机完成，主要功能是对车辆运行数据进行分析和管理，并为用户提供数据服务。系统拓朴结构如下图所示。新能源汽车技术 第 37 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车

44、工程学院汽车工程学院1.1.系统主要功能描述系统主要功能描述系统网络拓朴图 新能源汽车技术 第 38 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.系统主要功能描述系统主要功能描述蓄电池工况测试子系统主要完成蓄电池工作时各参数的测量及阶段性数据的保存工作，基于RS485网络分布式测量，数据集中管理的方案。测试电池组工作参数包括工作电压、充放电电流、环境温度等参数的测量。整车运行参数测试子系统和驾驶员操作记录子系统主要实时监测和记录车辆行驶过程中的各种

45、运行数据和驾驶员的操作，如车速、位置、车辆的发车、收车时间、行驶时间、行驶距离、平均车速、中途停车时间等运行数据，并具有故障诊断功能。数据的传输运用了GPRS技术，将车辆运行的各种参数实时传回数据服务器，用户可通过Internet登录数据服务器获取所需的数据；新能源汽车技术 第 39 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.电池管理系统的软件实现电池管理系统的软件实现桌面数据处理部分由通用个人计算机完成，主要对车辆行驶记录器所记录的实时数据进行

46、分析处理，并根据用户需要，产生各种统计表，为管理者提供真实的、有效的车辆运行情况，为车辆管理者提供科学的安全有效的管理办法。车载部分采用智能终端，程序用C语言编写；自动实时采集车辆运行信息，并进行初步加工存于内存中；桌面数据处理程序采用VC编写，车载的数据主要通过Internet登录数据服务器获取，也可以采用CF卡、优盘转存，或通过RS232接口直接与车载系统通讯获得。桌面数据处理服务系统通过对历史数据的分析研究，可准确、客观地再现车辆运行的实际状态，为电动车生产厂家优化电动汽车动力装置和控制策略，提供准确真实的数据，这对推动我国电动汽车产业化、促进电动汽车的推广应用有十分重要的意义。新能源汽

47、车技术 第 40 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.系统主要特点系统主要特点（1）智能化设计：车载终端采用高可靠的AM80188工业CPU为核心，无需主机干预自动完成采集、处理、存贮与传输功能；（2）网络化设计：采用工业级EIA RS-485通讯协议，异步半双工通讯模式，模块的通讯采用ASCII字符实现，并有多种数据校验方式可选；（3）模块化设计：采用模块功能单一化设计，模块功能没有交叉，互换性强、易维护；（4）远程遥测：车载终端采集数据

48、皆通过GSM网络传输至数据服务中心，监控人员可以直接通过软件的操作界面实时获取车辆的各类参数；（5）WEB数据服务：电车运行数据经数据服务中心处理后在INTERNET上发布，任何授权用户可在经过中心身份验证后，自由获取车辆运行数据；新能源汽车技术 第 41 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.系统主要特点系统主要特点（6）宽电源设计：系统电源电源输入范围为+10V +30VDC非稳压直流电源电源，具有反接保护、过压保护和过载保护；（7）高可

49、靠性：内置双看门狗，硬件狗复位时间1.6s，软件狗设定时间0.9s，保证了系统可靠运行；各端口皆采用3000Vdc光电隔离，避免了电车调速系统的高压冲击可能造成的损害；（8）高适应能力：工作温度为-25 75，存储温度为-40 85，湿度为5 95%，无凝露；（9）易于安装：车载终端可采用直接安装、DIN导轨安装、面板安装、自我堆叠安装等多种安装方式；使用螺丝接线端子来作信号连接，便于接线；服务器软件可在任何一台个计算机上运行。新能源汽车技术 第 42 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE EN

50、GINEERING汽车工程学院汽车工程学院3.3.系统设计系统设计 系统分为车载终端与数据中心两部分，车载终端根据功能用途和软硬件结构又可分为模拟量采集模块、数字量采集模块、GPRS数据传输模块、RS485和电源模块等四部分；数据中心则由数据传输、数据处理、数据库、人机操作界面和WEB服务器等五部分组成。设计系统采样间隔为每秒一次。1.车载终端设计 车载终端采用高可靠的AM80188工业CPU为核心，自动完成采集、处理、存贮与传输功能；各子模块设计总结了工业自动化测量技术的经验，采用单一功能设计，即模拟量测量模块仅进行模拟量的采集，频率量模块仅进行频率量的测量，而通信模块仅负责与数据中心的数据