纯电动汽车是指利用动力电池作为储能动力源,通过动力电池向驱动电机提供动能,驱动电机运转,从而驱动电动汽车前进的一种新能源汽车,其基本结构如图2-1所示。
图2-1 纯电动汽车典型的基本结构
与燃油汽车比,纯电动汽车具有以下优点:
①零排放,零污染,噪声小。
②结构简单,使用维修方便。
③能量转换效率高,同时可回收制动和下坡的能量,提高能量的利用效率。
④可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,起到平抑电网的峰谷差的作用。
纯电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、信息技术等多种高新技术的集成,是典型的高新技术产品,其最终目标是实现智能化、网联化和轻量化。目前,研制和开发的关键技术主要有动力电池、驱动电机、电机控制、车身和底盘设计及能量管理技术等。新能源汽车的数据对提高这些关键技术的研发速度、降低研发成本及验证技术可靠性等方面的作用是十分显著的,因此获取和统计新能源汽车的数据便尤为重要。车辆的数据采集也是实现车联网的第一步,包括信息采集与识别、数据传输和信息处理。下面我们以纯电动汽车为例介绍所采集的类型多样的数据信息。
如图2-2所示,纯电动汽车整车数据采集项一共有11项,包括:车辆状态、充电状态、运行模式、车速、累计里程、总电压、总电流、SOC、DC/DC变换器状态、档位及绝缘电阻。
图2-2 整车数据采集实物图(www.xing528.com)
针对纯电动汽车的驱动特点,数据采集应该包含驱动电机的数据,共10项:驱动电机数量、总成信息、状态、序号、控制器温度、转速、温度、转矩、输入电压及电机控制器直流母线电流。
对于新能源汽车,动力电池的使用寿命及安全性问题是整车成本控制及安全监控的关键。为了保证在车辆行驶过程中,动力电池能够稳定高效地提供动力,在电池即将发生内部故障时能及时地检测并实时预警,在车辆的全寿命周期内分析电池工作状态,为动力电池生产企业、动力电池管理系统提供足够丰富的数据反馈……这就要求对动力电池的数据进行全面的数据采集。对于动力电池数据采集的信息项目主要为与电池相关的极值数据,如图2-3所示。
图2-3 电池状态信息示意图
电池状态信息数据包括:电池电压、电池电流、电池温度探针数、探针温度值、高压DC/DC变换器状态、电池最低单体电压、电池最低单体箱号、当前最大允许放电电流、锂电池系统故障等级等。
车辆的道路行驶信息对于安全事故追踪、交通路网优化及智慧城市交通设计都有着重要的作用,因此对于车辆位置数据信息采集的需求便应运而生。车辆的位置信息可以由定位芯片采集,精度应达到5m,由此处理得到的经纬度的精度可以确定为5~20m的数量级,同时可以根据GPS的数据计算得到车辆行驶方向及行驶速度,对车辆位置、行驶轨迹及行驶速度进行监控,如图2-4所示。
图2-4 车辆位置信息示意图
为了更加准确地对车辆行驶状态进行监控,整车数据应被详细完备地记录并传输,如图2-5所示。这些整车数据信息将为车辆数据分析提供准确可靠的数据依据,如通过纵向加速度的记录可以分析路面坡度、电机驱动特性及车辆质量对于车辆轴向加速度的影响。通过转向盘转角的记录可以计算出方向角速度,结合速度、转向盘转角及横向加速度可以对车辆的转弯状态进行判断,同时也可以反应驾驶员在转弯过程中的驾驶习惯。
图2-5 整车数据信息
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