汽车实验中的应用

1UA302/H数据卡在辅助混合动力汽车实验中的应用APPLICATIONONTHEROADTESTOFUA302/HDATACARDBASEDONAUXILIARYPOWERHEV北京工业大学环境与能源工程学院(北京100022)么居标周大森吴斌摘要：本文辅助混合动力电动汽车，是指在电动汽车上配置小型汽油机和发电机组成发电机组，用以带动空调压缩机等电气系统，将蓄电池的能量全部用于驱动汽车。本文应用UA302/H数据采集卡，对电动汽车蓄电池性能的道路试验数据进行了采集分析处理，准确高效的测定出辅助混合动力能有效地缓解电池电压下降过快，延长电动汽车续驶里程的结论。Abstract:Theauxiliaryhybridelectricvehicles,whichmeansthatthesmallgasolineengineontheallocationofgeneratingunitsandmakesupthegeneratingsetontheelectricautomobile,inordertodriveelectricsystemssuchasthecompressorofairconditioner,etc.,useallofenergyofthebatteryfordrivingthecar.Inthispaper,UA302/Hdataacquisitioncard,theelectricvehiclebatteryperformanceroadtestdatawerecollectedanalysis,accurateandefficientdeterminationtosupporthybridcaneffectivelyeasethebatteryvoltagedropstoofastandextensionofelectricvehiclescontinuedtodrivemilestotheconclusion.关键词：数据卡混合动力蓄电池路试Keywords:datecard;HEV;storagebattery;roadtest中图分类号：TP274+.2；U469.72文献标识码：B1.引言为了提高对现有的电动汽车续航里程，本课题在辅助混合动力电动汽车方面主要做了如下工作：在装有电池作为主要动力电源的电动汽车上，配备小型电控汽油机和发电机组成发电机组，发动机主要是带动转向助力电动机和空调压缩机，将蓄电池解放出来，使其能量全部用于驱动汽车。同时，辅助动力发动机可以为蓄电池补充充电，充电器还可以为电量不足的不均衡蓄电池补充充电。这样可以提高电动汽车的续驶里程，提高蓄电池的使用性能，增强蓄电池的使用寿命。本文应用UA302/H数据采集卡，在辅助混合动力电动汽车的纯电动、辅助混合动力、停车充电等工作模式下，对蓄电池性能的道路试验数据进行了采集分析处理。UA302/A型A/D采集器是一种USB总线数据采集产品，可与带USB接口的各种台式计算机、笔记本机、工控机连接构成高性能的数据采集测量系统。该产品采用美国新型16位A/D转换芯片，设计讲究，测量精度高，速度快，编程简便，且具有USB设备体积小巧，连接方便，无需外接电源，即插即用，可带电拔插，抗干扰能力强等特有优点，可广泛应用于科学实验,工业测量控制领域，尤其适合像电动汽车这样干扰比较严重的场合。2.蓄电池性能数据系统2.1辅助混合动力电动汽车如图2.1所示，在装有水平铅布电池作为主要动力电源的电动车上，配置一台宗申125cc水冷、四冲程电控发动机和一台发电机组成发电机组，发动机主要是带动转向助力电动机和空调压缩机，并给蓄电池充电，蓄电池的能量全部用于驱动汽车。辅助动力发动机在满足工作需求的同时，将发动机控制在一个噪声和尾气排放较好的工况下。这种结构方式既可以避免了串联式中的机械效率低的缺陷，也可以避免并联式中的发动机排放高、蓄电池续驶里程PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建短等缺点。图2.1辅助混合动力电动汽车的结构2.2辅助动力系统控制如图2.2所示，辅助动力控制系统上电后，首先进行系统初始化，然后通过RS232串行通信口驱动液晶显示屏显示初始画面。通过在每个主程序循环中，对电池组电压、电流霍耳传感器进行AD采样，检测电池组状态。霍耳传感器输出0－5V的模拟信号，信号值与电池组实际电压、电流成线性关系。控制系统采用10位的AD转换，可以满足数据采样精度要求。采用每次连续采样10次，去掉最大和最小值后求平均值的软件滤波算法。控制系统通过检测数字量输入端口的状态变化来监测电动汽车当前的工作模式，如果处于纯电动驱动状态，则在LCD显示屏上调用相应页面，并实时显示电池组的电压和电流变化。如果处于辅助动力启动后的混合动力模式，则驱动发动机油门控制直流力矩电机，使发动机在恒转速下稳定运转，为电池组充电。发动机转速控制系统是一个复杂的非线性系统，转速的控制采用了增量式PID控制算法。测量发动机的转速反馈信号时，采用了80C196特殊功能端口T2CAP，捕捉速度信号的边沿触发信号，在允许范围内测量速度变化情况。系统初始化驱动LCD显示初始页面对电池组电压、电流监测采样监测电动车当前工作模式是否起动辅助动力系统YN对发动机节气门开度和转速进行采样电控调节节气门开度驱动LCD显示相应页面及电压电流值图2.2控制程序框图2.3蓄电池性能数据采集系统如图2.3所示，数据采集系统对调理、隔离后的蓄电池电压、电流信号进行实时采样和运算，采样频率为20k，运算结果可以通过连接上位机进行记录，也可在车载LCD显示器上PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建直接进行显示。图2.3数据采集系统采用UA302/H型A/D数据采集卡，其主要功能和特点为分辩率16bit；16或32模入通道；实用最高采样频率200KHz；带有程控放大器方便测量小信号；任意设定采样通道数,可通道自动扫描采集；32KB先进先出(FIFO)缓冲存储器,可实现自动数据块采集；软件或定时器触发采样,可任意设定采样频率；3-16bit数字量I/O；可连续大数据量采集；带DC/DC隔离电源,精度稳定；丰富的软件支持。传感器主要包括电池组电压传感器，电池组电流传感器，充电电流传感器，电池组温度传感器。3.数据采集VB主要程序3.1数据采集卡初始化程序PrivateSubCommand3_Click()'multi_pointmode1---timer1husb=OpenUA300()打开数据采集卡fcode1=6000/60'20khz/chn设置通道数及采样频率fcode=fcode1Timer1.Interval=10设置计时器Timer1.Enabled=NotTimer1.Enabledk=0IfTimer1.Enabled=TrueThen设置打开和关闭程序按钮OpenText1.TextForOutputAs#1'outputfromadCommand3.Caption=startElse:Close#1CloseUA300(husb)Command3.Caption=stopEndIfEndSub3.2采样数据程序PrivateSubTimer1_Timer()tmp1=0tmp2=0tmp3=0minithusb,0,3,0'0-2通道，放大倍数1设置通道数readdatahusb,ad(0),fcode,320Fori=0To99采集数据PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建(i)=ad(i*3)/32767*10md1(i)=ad(i*3+1)/32767*10md2(i)=ad(i*3+2)/32767*10tmp1=tmp1+md0(i)tmp2=tmp2+md1(i)tmp3=tmp3+md2(i)Nextibattery_v=(tmp1/100)*50–8设置传感器参数battery_a=tmp2/100*90charging_a=(tmp3/100)*10Text3.Text=battery_vText4.Text=battery_aText5.Text=charging_aWrite#1,k,battery_v,battery_a,charging_a采集并记录数据EndSub4.典型试验数据分析如图4.1所示，在纯电动模式与混合动力模式下，比较一次充电续驶里程性能。实验条件为相同电压压降、车速30km/h，纯电动模式行驶里程38.4km，辅助混合动力电动汽车模式行驶里程42.4km，后者的续驶里程提高了10%。图4.1一次充电续驶里程比较在辅助动力发动机以20km/h连续工作时辅助动力发动机每百公里油耗为5L；以30km/h连续工作时辅助动力发动机每百公里油耗为6.3L；以40km/h连续工作时辅助动力发动机每百公里油耗为6.5L。5.结论1）测量精度高，速度快，编程简便，且具有USB连接，即插即用，抗干扰能力强，尤其适合像电动汽车这类电磁干扰比较严重的设备实验场合。2）在满足车辆续驶里程要求的同时通过引入辅助动力发动机，车辆一次充电续驶里程可提高10%，辅助动力发动机连续工作时每百公里油耗约6.5L，有效热效率有所提高。3）需进一步利用UA302/H数据采集卡，实现蓄电池组单体蓄电池的检测和自动充电启动装置，增强蓄电池组一致性。本文作者创新点：在电动汽车上配备小型发动机和发电机组成发电机组，发动机主要是带动转向助力电动机和空调压缩机，并可以为蓄电池补充充电，使蓄电池的能量全部用于驱动电动汽车，提高电动汽车的续驶里程，增强蓄电池的使用寿命；应用UA302/H数据采集卡，PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建在辅助混合动力电动汽车的纯电动、辅助混合动力、停车充电等工作模式下，对蓄电池性能的道路试验数据进行了采集分析处理。参考文献[1]周大森吴斌张博彦辅助混合动力电动汽车的技术研究（I）北京工业大学学报200430207-209[2]张博彦,吴斌,周大森.辅助混合动力电动汽车的技术研究（Ⅲ）——辅助动力控制系统.北京工业大学学报(2006,No6)[3]吴爱华，茅靖峰．混合动力汽车ISG参数在线监测系统［J］．微计算机信息，2008，7-2：267-269。[4]UA302/H系列数据采集卡说明书作者简介：么居标（1960－），男（汉族），北京市人，副教授，在读博士生，主要从事机械、车辆技术方面的科研和教学工作。联系电话：[phone]Biography:YaoJubiao(1960--),Male(Han),Beijing,Doctor,AssociateProfessor,Major:researchandteachingofmechanicalandautomobileengineering.通讯地址:(100029北京朝阳区太阳宫芍药居甲1号北京电子科技职业学院)么居标ID:200809151408206153PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建