基于Labview的纯电动汽车电力驱动测试系统平台研究（软件部分）

闫亚林

（杭州职业技术学院 青年汽车学院，浙江 杭州 310000）

基于Labview的纯电动汽车电力驱动测试系统平台研究（软件部分）

闫亚林

（杭州职业技术学院 青年汽车学院，浙江 杭州 310000）

经过对市面上不同电力驱动试验平台模型进行对比，设计出符合用户需求的纯电动汽车电力驱动测试系统平台模型。根据设计的测试系统模型自行设计硬件电路、通信模块，以Labview2012编程软件为平台，实现上位机控制编程。上位机界面主要包括用户登录、参数设计、数据采集及存储、信号处理与报表打印，起到工况模拟及实时监控作用。

Labview；纯电动汽车；电力驱动；测试系统平台

1 整体模型设计

纯电动汽车的电力驱动系统是纯电动汽车整车控制的核心部分［1］。电力驱动系统的工作原理是以驾驶人操作为输入信号，经电力驱动控制器变换后，输出转矩给逆变器，从而驱动电动机的输出转矩，实现以驾驶人预期的状态行驶［2-3］。如图1所示。

图1 纯电动汽车电力驱动系统的工作原理

经过对市面上不同种类试验平台的优劣势对比分析，发现最大区别之处在于选择采用测功机作为系统负载还是电机作为系统负载。结合测试系统控制要求，选择永磁同步电机为本控制系统的负载，结合不同种类试验平台模型所具备特点，设计出符合实际需求的试验平台模型。如图2所示。

图2 纯电动汽车电力驱动测试系统平台结构框图

2 通信模块设计

为了保证数据信号的正常传递，首先确保数据采集信号端的信号稳定，即保证数字量输出电路以及模拟量输出电路输出信号的稳定性。以数字量输出电路设计为例，为了确保系统的输出电压稳定，当数据信号从单片机输出端出来之后，加入采用TLP521芯片的隔离单元，以确保输出电压的稳定，避免因信号不稳定而影响系统正常运行。在电路信号输出端加入对管，起到防止出现由于外部给定电压的方向的不一致而引起电路毁坏。数字量输出设计电路如图3所示。

通信模块设计核心芯片采用MAX485作为通信芯片，它具有编程控制容易、价格相对便宜的优势，但也存在实际应用过程中易出现故障现象的不足之处。MAX485采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通信方式，它完成将TTL电平转换为RS485电平的功能［4］。根据对系统控制要求的分析，通信模块核心控制芯片采用MAX485，能够按照需求实现数据之间的通信。电路及实物如图4、5所示。

图3 数字量输出设计电路

图4 通信模块设计电路

图5 通信模块设计电路PCB电路板实物

3 上位机设计

系统平台上位机设计以Labview2012为平台，对测试系统平台采用3种经典设计模型之一生产者-消费者模型，系统以数据采集为生产者，以数据存储、分析、显示为消费者，上位机界面主要包括用户登录、参数设置、数据采集与显示、数据存储与报表打印，不同上位机界面完成不同相应作用，进而实现对系统运行状态实时监控。

3.1 用户登录和参数设置界面设计

用户登录即人机交互界面，该界面需要使用者按照规范操作，若使用时参数或指令错误，将对系统硬件设备产生损害。结合系统具体的需求设计该交互界面，可同时实现在线调试和离线调试两种情况下对数据采集卡所采集数据的查询与展现。如图6、7所示。

图6 上位机登录界面

图7 上位机开关信号及状态指示界面

3.2 数据采集系统的数据采集与显示界面设计

此界面设计的目的在于实现对所采集数据的实时状态指示，方便用户对系统需要采集的信号进行直观观察，其中信号数据通过数值与仪表等不同的样式对用户展现，如果单片机核心控制器检测出采集信号为故障现象信号，该故障的指示灯会被置为点亮。如图8、9所示。

图8 上位机模拟信号及故障状态指示界面

图9 上位机实时监测界面

3.3 数据采集系统的数据储存与报表打印界面设计

上位机存储界面通过对所得数据进行分类储存，从而实现对已有数据的实时调用，并且该界面可显示所得数据及相应曲线。此外，系统能够在数据查询的过程中实现对已有数据的擦除处理，以完成上位机界面的初始化操作，为再次进行数据采集做准备。为了满足使用者的需求，该系统的报表生成部分可选择html网页、word文档、excel表格，共3种方式进行数据展示。如图10、11所示。

4 调试结果分析

4.1 系统通信模块调试

对数据采集卡的硬件电路调试成功后，再对数据采集卡的通信模块电路进行调试，实际输入输出测试波形。如图12所示。

图10 上位机数据查询界面

图11 上位机生成报表界面

图12 数据采集卡的通信模块测试波形

4.2 上位机与数据采集卡通信界面调试

当整个测试系统设定好相应端口之后，打开所对应的串口，对接收区已有的采集数据进行清空工序，之后开始循环采集数据，进入系统正式测试的工序，对采集所获得的16进制数据进行有效存储，并在接收区实现实时监控。通过界面的曲线可以观察出T、n、U、I、t等不同物理量与采集时间之间的变化，同时采集的数值以表格的形式存储在存储数据库，实现随时对已有的采集数据进行查询、分析及应用。如图13所示。

图13 系统实时采集实时监控界面

当运用系统数据查询界面时，某一项目在Y轴意义上选择20种数据类型中相应的1种，在单轴坐标轴上显示出采集数据所形成的曲线，可以方便用户更好地分析系统采集的数据和实际预期结果能否保持一致。如图14所示为采集的转速的数据。当系统对相应数据采集完毕，将通过报表的形式展现给用户。如图15所示。

图15 实时采集生成报告界面

5 总结

测试系统借助Labview2012为上位机编程平台，自行设计数据采集系统硬件电路，结合实际搭建纯电动汽车电力驱动测试系统平台。运用数据采集系统硬件电路完成对系统不同种类信号的采集，上位机实时监控，并将采集的各类信号及传感器的所有信号传送给控制器，驱动系统负载工作。

［1］ 郭康泽.纯电动轿车动力性优化设计及研究［D］.合肥：合肥工业大学，2012.

［2］ 何海.混合动力汽车控制系统设计与仿真［D］.武汉：华中科技大学，2005.

［3］ 李若贤.基于LabVIEW的电动汽车驱动系统测试平台的控制［D］.北京：北方工业大学，2010.

［4］ 宋禹.大功率半导体激光器功率实时监测与控制系统的研究［D］.北京：北京工业大学，2010.

（编辑 陶定邦）

Research on Electrical-driven Testing System Platform for Pure-electric Vehicle based on Labview（Software）

YAN Ya-lin
（Young Automobile Institute， Hangzhou Vocational & Technical College， Hangzhou 310000， China）

Based on comparison and analysis of different test platform models in market， the electric vehicle driving test system platform model is designed to satisfy customer requirements. The hardware circuit and communication module are designed based on previous model， also the PC interface control using Labview2012 programming software is realized in this paper. The PC interface is composed of user login， parameter design， data acquisition and storage， signal processing and report printing models， which can be used to simulate and monitor the working condition.

Labview； pure-electric vehicle； electrical-driven； testing system platform

U469.72

A

1003-8639（2017）05-0010-04

2017-02-07；

2017-04-06

2016年浙江省教育厅一般科研项目：基于Labview的纯电动汽车电气驱动测试系统平台研究（Y201635864）

闫亚林（1987-），女，山东阳谷人，硕士，助教，研究方向为新能源汽车电子。