哈工大 纯电动汽车

HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第1页第4章纯电动汽车(二)4.5纯电动汽车经济性评价指标及行驶能耗4.6纯电动汽车车载数据采集系统4.7纯电动汽车车型实例HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第2页4.5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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。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第3页1.电动汽车能耗经济性评价指标1).续驶里程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。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（A·h）/km。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第4页1.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。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。5).等速能耗经济特性曲线通常以测出速度间隔为5km/h或10km/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。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第5页1.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。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。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第6页2.纯电动汽车的能量利用率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。电动汽车的能量利用率可表示为EdegtmbEHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第7页2.纯电动汽车的能量利用率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ifffssgHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第8页2.纯电动汽车的能量利用率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tDdGAuC15.21112HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第9页3.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。去除整车质量的影响，电动汽车比能耗的计算表达式为sEsEenEsEsEenEmee/0HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第10页3.纯电动汽车的能耗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。0meEeEsppmnmmmm010HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第11页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。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。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第12页1.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。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第13页1.系统主要功能描述系统网络拓朴图HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第14页1.系统主要功能描述⑴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。⑵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运行数据和驾驶员的操作。⑶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；HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第15页⑷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。⑸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。1.系统主要功能描述HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第16页2.系统主要特点（1）智能化设计；（2）网络化设计；（3）模块化设计；（4）远程遥测；（5）WEB数据服务；HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第17页2.系统主要特点（6）宽电源设计；（7）高可靠性；（8）高适应能力；（9）易于安装。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第18页3.系统设计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，通信模块采用透明传输方式，与测量模块之间采用工业RS485总线通信，波特率为960bps。采用ASCII码格式。数据格式=1个起始位+8个数据位+1个停止位+无奇偶校验HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第19页3.系统设计（1）GPRS数据传输模块车载终端采集数据皆通过上海毅加智能设备有限公司生产的EP220P型GPRSmodem，能满足系统对无线数据业务的需求，为远程数据通讯提供无线接口，实现RS485与GPRS网络透明转换的专用产品，只需设置一些参数就可以实现将嵌入式系统直接与Internet相连，实现网络的互连互通。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第20页3.系统设计通讯状态下，EP220P一旦接收到载荷规定长度的数据或持续130毫秒时间没有新的数据到来立刻开始处理，将数据打UDP包并发送到指定的服务器IP和端口号上去。反之，EP220P接收网络发来的UDP包，并将UDP数据包内的有效数据解包，从串口按规定波特率依次发送出去。在持续一定的时间内无串口数据发送，为了保持网络连接，EP220P自动生成“心跳数据包”并发送到服务器，以测试和保持车载终端与数据服务中心的链路连接。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第21页3.系统设计链路检测与恢复有四种方式：即上电复位、远程呼叫复位、终端强制复位、链路检测复位。模块自动的在每15分钟就PING服务器一次，若PING不通，则自动复位。终端与服务均采用动态IP接入模式，终端每半小时一次登陆域名服务器查询域名对应的IP地址。在服务器（数据服务中心）接入模式选择动态IP接入模式。服务器域名栏内填写已经数据服务中心的动态域名，填写服务器端口，并填写“网络服务中心信息”栏内的“DNS服务器IP”。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第22页3.系统设计（2）开关量测量模块14路共源光隔输入；电路原理如课本图4.19所示，主要用于测量驾驶员操作及电车机构动作。隔离电压：3750V；输入阻抗：3K欧姆；电源电压：DC10-30V；消耗功率：0.2W；逻辑电平0：1V；逻辑电平1：3.5-30V。（3）模拟量测量模块8路光隔独立输入；电路原理如课本图4.20所示，主要测量电池端电压和工作电流。隔离电压为3000V；输入阻抗为1Mohms；输入耐压为±240V；电源电压为DC10~30V；消耗功率为1.3W；采样率为10/s。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第23页3.系统设计（4）频率量测量模块2路光隔独立输入；电路原理如课本图4.21所示，主要用于测速和计程。隔离电压为3000V；输入阻抗为3K欧姆；电源电压为DC10-30V；消耗功率为2W；测量范围为1-100KHz；逻辑电平0为1V；逻辑电平1为3.5-30V。（5）传感器及其电源模块电流传感器采用绵阳维博电子有限责任公司生产WB-I221F型电流传感器，WB-V121S电压传感器，其线性误差小于0.08%，响应频率为25Hz～5kHz。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第24页3.系统设计2）.数据中心设计（1）中心服务器配置根据运行车辆的多少和采集数据的大小，合理配置中心服务器。车辆运行数据传输采用UDP/IP协议，服务器端口为2009；WEB数据服务采用http协议，服务器端口为88。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第25页3.系统设计数据中心硬件配置：CPU主频1.7G，内存512M，双80G硬盘RAID1冗余，RAID卡为PROMISE公司生产的FastTrak100TX2阵列卡：支持200MB/秒传输速度，支持“热”插拔；采用了3COM公司生产的3C950TX型高性能10M/100M自适应网卡。硬件还配置了1200W不间断电源，可在保证电网掉电后数据中能继续工作15分钟。数据中心操作系统采用Windows2003server版，从实际运行看比WindowsNT4.0更加稳定，运行速度更快。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第26页3.系统设计（2）数据中心的Internet接入由于费用关系，目前数据服务中心以公网动态IP接入，采用动态IP+DNS域名解析服务，终端则采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，并建立连接。目前数据中心INTERNET接入方式可满足50辆车辆运行时数据采集的带宽需要，如果将来监测车辆增多，可考虑采用固定IP接入，这样可大大提高中心数据处理能力和实时性。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术第27页3.系统设计（3）数据中心防火墙配置数据中心防火墙采用Windows2003自带防火墙系统，为安全起见，仅打开相关的服务端口。防杀毒软件采用RISING最新杀毒软件，设置为自动在线升级。（4）数据中心软件体系与数据流数据中心软件编写是在三维力控公司新推出的PCAUTO3.62上二次开发而成，主要可分为数据传输、数据处理、数据库、人机操作界面和WEB服务器等模块。HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车