新能源汽车用车载测试系统开发

论文摘要

汽车道路试验是进行汽车研究开发的重要手段,要了解汽车各方面的性能特性,必须利用测试系统对汽车的各种运行数据进行采集。随着近年来新能源汽车的逐步发展完善,应用其上的车载测试系统的使用环境也更加复杂,从而对测试系统的设计开发提出了更高的要求。由此,本论文工作基于虚拟仪器技术,设计开发了一套新能源汽车用车载测试系统。道路试验的相关规范及测试方法是汽车道路试验的基础。本论文对道路试验的相关规范及测试方法进行了分析,并对需要检测的蓄电池电压和电流、转速、车速、油耗等重要参数的传感器的原理进行了分析,选择了适当的传感器并对其连接方式进行了总结。结合道路试验的相关规范的要求和传感器的特性,总结出车载测试系统的设计需求,为测试系统的实际开发奠定了基础。本文采用一体化虚拟仪器结构设计了车载测试系统。测试系统包括了利用系统总线、通讯总线、通讯接口或通讯卡的三种数据采集方式,实现了对不同信号的采集。以嵌入式PC为核心设计了测试系统的硬件,实现了模块化结构。在XPE操作系统与LabVIEW虚拟仪器软件开发环境下设计了测试系统的软件。本测试系统采用了模块化设计思路,即根据不同的传感器信号,设计不同的调理及测量单元。基于多周期同步测频法,设计了频率调理测量单元;针对多种模拟量信号,利用仪器运算放大器配合滤波整形电路设计了信号调理单元;分别采用了电桥原理与恒流源原理,设计了铂电阻温度传感器信号的调理电路,其中恒流源电路解决电桥电路的非线性问题。本文所设计的测试系统,可以根据不同的测量需求,选择不同的调理及测量单元,实现了测试系统的模块化设计。最后,在高低温试验箱进行了测试系统的环境性能试验,在发动机台架及转鼓试验台上对本测试系统进行了测量及标定,并在传统汽车与新能源汽车上进行了实车试验,试验结果表明,车载测试系统工作稳定,系统性能指标满足测量要求,能够适用于传统汽车与新能源汽车的道路试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 新能源节能环保型汽车的发展现状
• 1.1.2 汽车道路试验意义及其法规
• 1.1.3 课题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 测试仪器的发展
• 1.2.2 总线技术的发展
• 1.2.3 国内外产品调研
• 1.3 课题任务
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 车载测试系统需求分析及传感器选型
• 2.1 道路试验测量参数及其要求
• 2.2 道路试验方法分析
• 2.2.1 经济性测试方法
• 2.2.1.1 传统汽车的经济性测试方法
• 2.2.1.2 电动汽车的经济性测试方法
• 2.2.1.3 混合动力汽车的经济性测试方法
• 2.2.1.4 燃料电池汽车的经济性测试方法
• 2.2.2 动力性测试方法
• 2.3 传感器工作选型及接口分析
• 2.3.1 高电压大电流传感器
• 2.3.2 转速传感器
• 2.3.3 踏板力及拉绳位移传感器
• 2.3.4 车速传感器
• 2.3.5 油耗传感器
• 2.3.6 其他传感器
• 2.4 车载测试系统需求分析
• 2.4.1 测量信号需求分析
• 2.4.2 供电需求
• 2.4.3 环境适应性需求
• 2.5 小结
• 第3章 车载测试系统总体设计
• 3.1 基于一体化虚拟仪器的车载测试系统结构设计
• 3.1.1 一体化虚拟仪器系统
• 3.1.2 数据采集方案设计
• 3.1.3 系统结构设计
• 3.2 基于嵌入式PC的测试系统硬件设计
• 3.2.1 嵌入式PC系统
• 3.2.2 车载测试系统硬件设计要求
• 3.2.3 车载测试系统硬件设计
• 3.3 测试系统软件设计
• 3.3.1 嵌入式操作系统
• 3.3.2 虚拟仪器软件开发平台
• 3.3.3 车载测试系统的软件设计
• 3.3.4 数据采集及通讯软件模块的设计
• 3.4 测试系统供电方案设计
• 3.5 机箱设计
• 3.6 车载测试系统总体设计方案
• 3.7 小结
• 第4章 信号调理及测量单元设计
• 4.1 基于单片机的频率测量单元设计
• 4.1.1 多周期同步测频法测量原理及精度分析
• 4.1.2 频率测量单元的单片机实现
• 4.1.3 频率测量单元性能测试
• 4.2 通用模拟信号的信号调理模块设计
• 4.3 温度传感器的信号调理模块设计
• 4.3.1 基于电桥原理的铂电阻传感器信号调理电路设计
• 4.3.2 基于恒流源的电阻信号调理电路设计
• 4.3.3 温度传感器的软件线性补偿
• 4.4 高电压大电流传感器的信号调理模块设计
• 4.5 小结
• 第5章 车载测试系统调试及试验
• 5.1 系统性能测试
• 5.1.1 系统测量精度及线性度测试
• 5.1.2 系统稳定性测试
• 5.1.3 系统温度稳定性测试
• 5.2 发动机台架及转鼓试验
• 5.2.1 蓄电池组电压测量
• 5.2.2 发动机转速测量
• 5.2.3 发动机油耗测量
• 5.2.4 车速测量
• 5.3 实车试验
• 5.3.1 传统汽车实车试验
• 5.3.2 新能源汽车实车试验
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 压缩系数表
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果