基于LabVIEW的电动汽车驱动电机性能测试系统设计与研究

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作为电动汽车的主要动力源,驱动电机的性能对电动汽车的运行能力和安全性起着决定性作用。目前对电动汽车驱动电机性能的测试方法不够完善,不能充分模拟电动汽车在行驶中驱动电机的工作状态,导致驱动电机性能测试数据准确度不高。本文以电动汽车驱动电机性能测试为研究对象,搭建电动汽车驱动电机性能检测及转速精确控制的试验系统,分析驱动电机恒转速控制及行车状态模拟效果,验证驱动电机转速控制的稳定性、行驶工况模拟跟踪效果,以满足新能源电动汽车对驱动电机的要求,为电机工作者研究更适合于电动汽车的多态驱动电机提供理论依据和技术支撑。如下为研究的内容及成果:1、分析了电动汽车驱动电机的结构及特点,针对纯电动汽车进行受力及转动惯量分析,推导出驱动电机在电动汽车行驶中的等效力矩;深入研讨了驱动电机性能测试需要进行的测试项目,研究并分析了美国UDDS工况、欧洲NEDC工况、日本JC08工况以及我国最新推出的中国CLTC-P工况等四种行驶工况的优缺点,确定了适合现代驱动电机性能测试的试验工况。2、对电动汽车驱动电机试验台测试系统进行了总体设计及模块分析;依据对实车运行环境及系统需求,给出了测功电机具体型号参数及高度挠性联轴器的选型,针对三角框架结构支撑轴箱、对称锁紧装置的缺陷,结合驱动电机性能检测特点,完成高度旋转支撑轴箱、电机零速锁死装置设计,极大的降低了试验台架高速运转产生的机械振动,减小了测试系统因电机在高速运转时剧烈振动带来的测量误差;针对传统的电机测试平台能量损耗的问题,在测功电机制动时,通过能量回馈型变频驱动装置及直流电源模块实现制动能量回馈至电网;搭建了室内测试系统硬件平台,保证了室内测试与室外实车测试环境的高度一致性。3、分析了电动汽车驱动电机性能测试流程,完成了软件功能程序的编写;为保障驱动电机性能测试过程中的安全性,基于LabVIEW的视频采集技术和Web的远程监控,设计了电动汽车驱动电机性能测试的远程监控方案;研究驱动电机常用的加载控制策略,提出了基于恒转速的模糊PID控制算法,设计了恒转速控制器,通过Matlab/simulink建模仿真分析可知,经模糊PID调节的永磁同步电机转速启动调节时间为0.125秒,转速超调为2.1%,当负载转矩突变时,转速的动态速降为3 rpm,调节时间为0.04s,稳态误差为1.7%,表明此控制算法能够提高整个测试系统响应速度及稳定性,满足驱动电机恒转速控制需求;通过对拆分的行驶工况进行受力加载分析,完成测功电机施加力矩的设置,设计了行驶工况加载流程及工况数据输入程序。4、针对已完成的各个软件模块及设备模块,根据项目测试方法,进行了基于LabVIEW开发环境下的软件集成和驱动电机性能测试试验台的硬件集成;完成了温升试验、效率测试试验、转速精度控制试验、行驶工况模拟试验,试验结果验证了测试系统的可靠性,表明测试系统能实现对驱动电机的转速精确控制及性能测试,满足电动汽车驱动电机性能测试系统的设计要求。
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