電動(dòng)汽車測(cè)試技術(shù)綜述

1　測(cè)試新的生態(tài)駕駛解決方案[1]

減少能源消耗已成為電動(dòng)車日益關(guān)注的問題。主要目的是教授高效的駕駛策略，并通過多種反饋方式為駕駛員的決策過程提供便利，以幫助提高駕駛效率并降低能耗。在本研究中，將生態(tài)駕駛系統(tǒng)與觸覺反饋油門踏板相結(jié)合，在真實(shí)駕駛條件下進(jìn)行了測(cè)試，以回答關(guān)于其在電動(dòng)汽車中的有效性、效率、工作量和可接受性的一些問題。

選擇三十名年輕但經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)，在開放的公路軌道上行駛，可能會(huì)遇到幾種可能的情況，如彎道，交叉口或環(huán)形道，限速變化。每圈測(cè)量平均速度，主要結(jié)果表明，駕駛時(shí)獲得的效率收益取決于所提供的事件類型和反饋形式。例如，觸覺反饋似乎特別適用于環(huán)形交叉路口。在真實(shí)駕駛條件下測(cè)試和驗(yàn)證全生態(tài)駕駛系統(tǒng)和電動(dòng)汽車觸覺式油門踏板，全生態(tài)駕駛系統(tǒng)的視覺反饋，為節(jié)約能源提供了最佳指導(dǎo)，并在許多情況下提高了安全性。全生態(tài)駕駛系統(tǒng)視覺反饋是速度管理和能源效率最值得推薦的方式，因?yàn)樗鼮樯鷳B(tài)駕駛策略的決策和學(xué)習(xí)過程提供了有益的幫助。以往的研究結(jié)果表明，視覺反饋比觸覺反饋更有效，但增加了主觀工作量，而這項(xiàng)研究表明，與觸覺反饋相比，視覺反饋并沒有增加工作量：兩者同樣有效。

2　電動(dòng)車中鏡面光伏玻璃的分體式太陽(yáng)能電源的設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試和性能研究[2]

太陽(yáng)能光伏板被集成到電動(dòng)汽車車頂上，為電池組充電。本文采用光伏系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真軟件對(duì)電動(dòng)汽車傳統(tǒng)太陽(yáng)能電源結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了分析。傳統(tǒng)太陽(yáng)能電源的局限性是通過一種新型的鏡面光伏玻璃和分體式太陽(yáng)能電源結(jié)構(gòu)來解決的。介紹了分離式太陽(yáng)能電源的設(shè)計(jì)，制造和結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。使用MATLAB進(jìn)行驗(yàn)證。隨后，使用光伏系統(tǒng)實(shí)時(shí)模擬器來研究分離式功率太陽(yáng)能源的性能。從材料要求、重置成本、耐受能力、空間利用率、功率損耗、跟蹤機(jī)制的可行性和性能等方面進(jìn)行了比較研究。

車頂面積和電池組電壓是決定太陽(yáng)能電源及其連接布局的決定性因素。車輛的空氣動(dòng)力學(xué)是決定電動(dòng)汽車車頂太陽(yáng)能電池板的主要因素。電動(dòng)汽車車頂?shù)拿娣e為8平方米，電池板有1200 W額定功率，又分為4個(gè)小部分，每部分300W。每?jī)蓚€(gè)子部分串聯(lián)連接以產(chǎn)生58V的電壓，以對(duì)48V電池組進(jìn)行充電。旁路二極管連接在每個(gè)太陽(yáng)能電池串兩端，以使故障條件下的功率損失最小化。為了阻止反向電流進(jìn)入太陽(yáng)能電源，在太陽(yáng)能電源和電池之間設(shè)置阻塞二極管。具有低生產(chǎn)成本，能夠承受多個(gè)熱點(diǎn)，高溫超過180℃的特點(diǎn)，成功解決了太陽(yáng)能電池板面臨的障礙。在8平方米有限的區(qū)域內(nèi)將功率容量提高到1306 W，并將重置成本降至1.39美元，功率損失最小化為4.186W。

所以，通過比較研究，得出了分體式電源架構(gòu)作為電動(dòng)汽車最佳可行的太陽(yáng)能電源設(shè)計(jì)。

3　電動(dòng)汽車輔助設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試方法[3]

本文開發(fā)并建立了由軟件起動(dòng)器和現(xiàn)代測(cè)控裝置控制的異步電動(dòng)機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)用于研究和教學(xué)。由于對(duì)相關(guān)軟件產(chǎn)品的了解是必要的，所以對(duì)軟件起動(dòng)器和PLC的運(yùn)行原理進(jìn)行了研究。本文提出了一種測(cè)試方法，并給出了一些實(shí)驗(yàn)。因此，對(duì)所開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)為研究和實(shí)踐提供了各種可能性。開發(fā)了不同測(cè)試的方法。可以檢查軟件起動(dòng)器設(shè)置對(duì)驅(qū)動(dòng)性能和能量參數(shù)修正的影響。因此已經(jīng)對(duì)所描述的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。如果這種系統(tǒng)涉及電動(dòng)汽車對(duì)輔機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，則能效和可靠性將會(huì)提高。與電機(jī)直接連接的電網(wǎng)相比，起動(dòng)電流將減小，功率因數(shù)可以得到優(yōu)化。每個(gè)特定情況下的軟起動(dòng)器的最佳設(shè)置必須提前完成。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以立即發(fā)現(xiàn)任何故障或損壞，控制中心的操作員可以立即關(guān)閉電機(jī)

通過安裝在PC上的相關(guān)軟件產(chǎn)品Powerconfig V3.7進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制、監(jiān)視和參數(shù)追蹤和捕捉。因此，這個(gè)系統(tǒng)提供了各種測(cè)試和研究的可能性。例如，研究啟動(dòng)和減速時(shí)間對(duì)傳動(dòng)性能的影響，綜合用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)控制的算法，評(píng)估PLC在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用它的可能性，以優(yōu)化效率。

4　鋰離子電池老化研究：電池壽命測(cè)試和基于物理模型的電動(dòng)汽車模擬[4]

論文為汽車應(yīng)用的大型商業(yè)單元提供了一個(gè)廣泛的壽命測(cè)試矩陣，包括日歷和循環(huán)老化。構(gòu)建測(cè)試矩陣來研究溫度、電池以1/Xh完全放電或充電的速率。研究充電狀態(tài)（SOC）水平、測(cè)試程序和放電深度（DOD）。構(gòu)建了包括固體電解質(zhì)膜SEI形成、膜電阻增加和電極體積分?jǐn)?shù)損失（作為循環(huán)次數(shù)的函數(shù)）的物理模型，通過使用校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)化模型來確定老化參數(shù)。

壽命周期測(cè)試的結(jié)果顯示了90%的DOD預(yù)期溫度依賴性，更高的溫度使電池更快地老化，而10%的DOD則獲得了不同且有趣的觀察結(jié)果。在SOC最大值低于50%的情況下，溫度依賴性幾乎沒有影響。只有在高于40℃的溫度下，預(yù)期的溫度依賴性首先可以在50%以上的SOC上觀察到。當(dāng)比較Hyzem Rural駕駛循環(huán)時(shí)，與完全放電的RMS（Root Mean Square）電流的CC（常電流）周期相比，終身循環(huán)測(cè)試結(jié)果顯示Hyzem Rural駕駛循環(huán)無(wú)害。該研究還證實(shí)，在高SOC水平下運(yùn)行導(dǎo)致更快的老化;在低SOC間隔時(shí)間內(nèi)只能觀察到適度的老化，而SOC間隔高于40%的SOC則更快速地老化。對(duì)于60%以上的SOC和沒有大的差異。在低SOC間隔時(shí)間內(nèi)的幾個(gè)10%DOD測(cè)試顯示初始容量下降，然后恢復(fù)并穩(wěn)定容量，因此總體上僅經(jīng)歷最小的老化。

5　實(shí)驗(yàn)室電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[5]

本文開發(fā)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力總成系統(tǒng)，這是一系列電動(dòng)車輛的典型特征。該系統(tǒng)由電動(dòng)車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的典型部件組成，包括電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電機(jī)以及類似于現(xiàn)有電動(dòng)車輛上常見的規(guī)格的控制器。該系統(tǒng)被安裝到設(shè)備車上，并提供對(duì)主要和次要部件的可視訪問。本文介紹了實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試。設(shè)計(jì)過程采用自下而上的方法，包括組裝電池組、整合BMS來調(diào)節(jié)電池組，整合系統(tǒng)級(jí)控制器來管理車輛功能并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。項(xiàng)目成果包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件、系統(tǒng)原理圖、以及從實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)進(jìn)行充電和放電測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)。

電池系統(tǒng)和BMS位于底部，電機(jī)控制器和電機(jī)位于中間架子上，為了防止高壓短路和操作系統(tǒng)人員的傷害，在電池組上方有一個(gè)透明的塑料蓋，作為預(yù)防措施。BMS也直接位于電池系統(tǒng)蓋上，它已經(jīng)被配置為與電池組密切相關(guān)以保持模塊化。為了調(diào)節(jié)目的，BMS需要與電池組一起工作，因此必須緊密安裝，以便在需要時(shí)可以從測(cè)試裝置中取出。測(cè)試裝置的12V輔助部件位于測(cè)試裝置車的頂部。連接在主電池組的負(fù)端子和主接觸器的正端子之間的72V-12VDCDC轉(zhuǎn)換器向所有12V組件供電。當(dāng)BMS和控制器允許電池系統(tǒng)放電時(shí)，主接觸器閉合，從而為12V組件供電。這些組件包括前照燈，轉(zhuǎn)向指示燈和車輛喇叭，以演示如何連接電動(dòng)車輛上常見的幾個(gè)主要12V輔助部件。

6　使用AVL CRUISE軟件在新的測(cè)試循環(huán)中仿真電動(dòng)車輛模型[6]

在本文中，將在AVL Cruise軟件中創(chuàng)建電動(dòng)汽車模型。與真實(shí)車輛不同，所提出的模型具有不同的特性，因?yàn)樗侨妱?dòng)車輛。該車輛只有一個(gè)電池，該模型將被模擬，以獲得關(guān)于新的WLTC測(cè)試周期中的車輛性能，能量消耗和范圍的數(shù)據(jù)。所獲得的技術(shù)訣竅將有助于電動(dòng)模型的后續(xù)改進(jìn)，從而在新的WLTC測(cè)試周期中增加車輛的行駛距離。

這輛車被選為基礎(chǔ)車型，因?yàn)樗且豢羁扇菁{五名乘客的低成本車輛。它還為電氣設(shè)備提供了足夠的空間；轉(zhuǎn)換后，乘客的空間不受影響。在去除了汽油動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，燃油系統(tǒng)和排氣）特有的所有元件后，安裝了電動(dòng)推進(jìn)部件。液冷式電機(jī)由瑞士MES-DEA制造，具有正常和升壓兩種運(yùn)行模式。在正常模式下，在2850-9000轉(zhuǎn)/分之間，最大輸出功率為18kW（24.5HP），在2850轉(zhuǎn)/分時(shí)最大扭矩為90N·m。在升壓模式（短時(shí)間）內(nèi)，最大功率輸出為31kW（42 HP），在2850-9000轉(zhuǎn)/分之間，在1400轉(zhuǎn)/分時(shí)最大扭矩為160N·m。傳動(dòng)裝置具有固定的減速比并具有用于停車的換檔鎖。電動(dòng)機(jī)的電子管理單元是TIM 400（牽引逆變器模塊），由電機(jī)制造商生產(chǎn)，它是專門為電動(dòng)和混合動(dòng)力車輛設(shè)計(jì)的。電池組的標(biāo)準(zhǔn)電壓為205V，最小電壓為179V，最大電壓為256V。

在AVL Cruise的幫助下使用計(jì)算機(jī)模擬提供了許多優(yōu)點(diǎn)，例如減少車輛開發(fā)的時(shí)間和成本，它有助于在整個(gè)過程的任何階段完善模型。與其他電動(dòng)汽車相比，獲得的結(jié)果顯示出相對(duì)較小的范圍，但是測(cè)試條件苛刻：全負(fù)載車輛和嚴(yán)重的短暫狀態(tài)。由于范圍很小，所以這種車型顯然適用于通勤或城市駕駛。它不適合在高速公路上行駛，所呈現(xiàn)的模型顯示了電動(dòng)車輛的能量消耗，并且可以在之后確定范圍。獲得的結(jié)果將有助于電動(dòng)模型的后續(xù)改進(jìn)，例如通過使用更高容量的電池或空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)來增加續(xù)駛里程的方法。

7　四輪驅(qū)動(dòng)汽車（4WDEV）的質(zhì)子交換膜燃料電池在不同工況下的行為[7]

帶電池的電動(dòng)車輛的供應(yīng)受限于充電狀態(tài)（SOC）和所使用的電池技術(shù)的類型。為了克服在多種速度和道路拓?fù)錀l件下能量變化的問題，將質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為能源管理的最佳解決方案。在本文中，作者著重介紹了基于直接扭矩控制的、空間矢量調(diào)制（SVM-DTC）控制的4WDEV的PEMFC行為，控制策略圖見圖1，控制系統(tǒng)見圖2。所提出的控制器法則對(duì)于電力牽引系統(tǒng)是非常合適的。為了測(cè)試PEMFC的性能，作者對(duì)4WDEV進(jìn)行了幾次測(cè)試。提出了基于空間矢量調(diào)制（SVM-DTC）的直接轉(zhuǎn)矩控制方法。在MATLAB/Simulink下得到的結(jié)果令人滿意。DTC-SVM法在幾種情景考慮下增加了4WDEV自主駕駛的效果。而且，未來的工業(yè)車輛必須將所得到的結(jié)果納入設(shè)計(jì)過程中。

圖1　SVM-DTC控制策略圖

圖2　驅(qū)動(dòng)輪控制系統(tǒng)

它分為兩個(gè)階段，第一階段是在各種高級(jí)策略下進(jìn)行DTC-SVM控制的4WDEV的性能測(cè)試，第二階段是PEM在五個(gè)階段的駕駛行為。本文研究的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由五個(gè)階段組成（圖3）：

圖3　特定路駕駛拓?fù)鋱D

第一階段：曲線道路上行駛，速度為80 km/h

第二階段：為直線道路，速度為80 km/h

第三階段：4WDEV在10%以下的斜坡道路上向上移動(dòng)，速度為80 km/h

第四階段：車輛在直路上行駛，

最終：車輛在不改變參考速度的情況下在逆坡道路上行駛。

本文概述的車輛能量策略已經(jīng)證明，4WDEV的降壓DC-DC變換器控制的PEMFC行為，可以通過基于空間矢量調(diào)制的直接扭矩控制策略來改善，可以預(yù)測(cè)不同道路拓?fù)錀l件下的PEMFC動(dòng)態(tài)行為，為4WDEV的控制和功率管理奠定基礎(chǔ)。

8　混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[8]

本文提出了一種半公交車的試驗(yàn)臺(tái)，能夠重現(xiàn)駕駛過程中駕駛的實(shí)際工況。測(cè)試臺(tái)能夠通過適當(dāng)?shù)刂噶钬?fù)載發(fā)生器/電機(jī)驅(qū)動(dòng)來模擬斜坡、附著條件、天氣條件。介紹了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)的測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)和軟件，電動(dòng)客車的傳動(dòng)系統(tǒng)使用所提出的測(cè)試臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果比較了所選傳動(dòng)系統(tǒng)在不同路面/車輪附著條件下電動(dòng)客車的性能。

測(cè)試臺(tái)允許在不同的粘附條件、坡度和駕駛周期條件下測(cè)試各種傳動(dòng)系統(tǒng)，測(cè)試平臺(tái)由一個(gè)硬件部分和一個(gè)軟件部分組成。

硬件部分包括：

a）要測(cè)試的全電動(dòng)/混合動(dòng)力傳動(dòng)系，傳動(dòng)系統(tǒng)通過懸掛系統(tǒng)和減速器與車輪連接。

b）道路/車輪仿真系統(tǒng)由以下部分組成：

·滾筒

·減速器

·負(fù)載發(fā)生器/電機(jī)

c）數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，包括：

·一個(gè)dSPACE實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)采集平臺(tái)

·信號(hào)調(diào)理和電路。

連接到負(fù)載發(fā)生器/電機(jī)的滾筒系統(tǒng)被驅(qū)動(dòng)以模擬路面在輪面上的反作用。負(fù)載的參考信號(hào)是實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出。該軟件實(shí)現(xiàn)了車輛的動(dòng)力學(xué)模型和道路/車輪的相互作用。試驗(yàn)臺(tái)已被用于驗(yàn)證電動(dòng)公交車的傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。

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