CN109060369B - 一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 - Google Patents
一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109060369B CN109060369B CN201810689157.8A CN201810689157A CN109060369B CN 109060369 B CN109060369 B CN 109060369B CN 201810689157 A CN201810689157 A CN 201810689157A CN 109060369 B CN109060369 B CN 109060369B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dynamometer
- real
- distributed
- tested
- rotating speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 74
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 37
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 23
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011981 development test Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种分布式电传动***测试方法、装置及台架，该方法包括：获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速。测功机通过联轴器与被测驱动电机输出轴机械连接，为被测***提供分布负载。根据所述预期转速对测试台架的各测功机分别进行转速控制，进而在各被测电机输出轴端产生实时、准确的等效分布负载，以完成分布式电传动***在环的动态工况测试。
Description
技术领域
本发明涉及分布式电动汽车电传动***在环测试领域，尤其涉及一种分布式电传动***测试方法、装置及台架。
背景技术
分布式驱动电动汽车是随着汽车电动化而产生的一种具有新型驱动形式的车辆，主要结构特征是将驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近，可实现各驱动轮驱动力的独立控制，可以通过控制策略实现转向电子差速、驱动力分配等功能，该结构具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等突出优点。在***研发前期，急需相应的测试***，在台架上模拟整车的分布式动态负载，以便于进行各种动态工况下的硬件在环测试，测试***的效率和能耗，检验驱动力分配控制策略等。
目前市场上或已授权专利的电传动***测试台架普遍针对传统的单电机电传动结构。针对分布式电传动***测试，尤其是可以准确模拟电传动***转向工况下的动态分布负载的专用试验台架仍旧十分缺乏。能够根据测试规范中的标准工况和标准轨迹，进行分布式电传动***的全工况动态硬件在环测试也是产业界迫切的需求。现有底盘测功机并不能满足这一需求，普遍缺乏基于实时计算的分布负载动态模拟算法，只能模拟等分负载或完成静态负载测试。
因此，分布式驱动电动汽车在环测试方面，如何实时计算分布负载并进行动态模拟，是行业亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种分布式电传动***测试方法、装置及台架，该方法实时计算各驱动轮的目标速度，对测功机进行控制，产生实时、准确的等效分布负载，完成动态工况测试。
作为本发明的第一方面，涉及一种分布式电传动***测试方法，包括：
获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；
根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载。
在一个实施例中，在获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令之前，所述方法还包括：
获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
在一个实施例中，所述方法还包括：
实时展示所述分布式电传动***的所有测试数据。
在一个实施例中，根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；包括：
根据所述转矩控制指令，获得各驱动转矩指令Te；
将所述各驱动转矩指令Te，代入分布式电传动***的动力学传递函数Ge-system再经虚拟车辆模型G7-d-vehicle&Gtires，得各驱动轮计算轮速ωw。
在一个实施例中，根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推各所述被测驱动电机输出轴端的预期转速；包括：
根据所述计算轮速ωw，通过车辆机械传动***的传动比G，按照公式一，获得各所述被测驱动电机输出轴端的预期转速
公式一：
在一个实施例中，根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载；包括：
根据所述预期转速
和各测功机的当前转速ω，对各测功机进行转速控制，根据公式二，产生等效的分布负载Td；
公式二：
Gcontrol为测功机转速PI控制的传递函数。
在一个实施例中，所述生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号过程，包括：
将车辆在预设时间内的行驶简化为纵向运动速度为vx的匀速运动，侧向运动为初速度为vy的匀加速运动；
在车辆行驶坐标系下，把预期轨迹离散成点集，获得预期点
设预期侧向偏差为yp，根据牛顿运动定律计算得到预期侧向加速度
公式三：
根据侧向加速度增益Gay得到所需方向盘转角信号：
公式四：
公式四中，L为车辆轴距；C是不足转向参数，C>0，isteering为转向传动比，δsteering为方向盘转角；
油门开度Input由下述公式计算：
其中，Tr是传递到车辆驱动电机的总体阻力；m是车辆质量；g是重力常数；θ是道路坡度；f是道路滚动阻力系数；CD是空气阻力系数；A是车辆迎风面积；21.25是一个公知常数，(计算风阻，物理意义是与空气密度有关)，dt是时间微分；vx是车辆纵向速度；δ是考虑转动惯量后的质量系数；η是传动***的机械效率；G是传动比；R是车轮转动半径；Kp，Ti和Td是PID控制器的参数，sat(x)表示饱和值；E是速度误差，Terror是修正速度误差所需的电机驱动转矩和；Tmax表示当前转速下最大油门输入所对应的所有被测驱动电机的最大输出扭矩和。
第二方面，本发明还涉及一种分布式电传动***测试装置，包括：
获取模块，用于获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
计算模块，用于根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
控制模块，用于根据所述转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载。
在一个实施例中，所述装置还包括：
生成模块，用于在获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令之前，获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
发送模块，用于将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
在一个实施例中，所述装置还包括：展示模块，用于实时展示所述分布式电传动***的所有测试数据。
第三方面，本发明还涉及一种分布式电传动***测试台架，包括：模拟电池组、被测分布式电传动***、分布负载模拟***、数据采集***和台架控制实时***；
所述模拟电池组分别与所述被测分布式电传动***和所述分布负载模拟***电气连接；
所述被测分布式电传动***包括：一个被测整车控制器、至少两个被测电机和被测电机控制器；所述被测整车控制器通过CAN总线与所述被测电机控制器连接，所述被测电机控制器与所述被测电机电气连接；
所述分布负载模拟***包括：与所述被测电机相同数量的测功机和测功机控制器，所述测功机与所述测功机控制器电气连接；
所述被测电机的输出轴通过联轴器与所述测功机机械连接；
所述数据采集***分别与所述被测电机控制器和所述测功机控制器通讯连接；
所述台架控制实时***通过CAN总线分别与所述被测整车控制器和所述测功机控制器通讯连接；
所述台架控制实时***包括如上述实施例任一项所述的分布式电传动***测试装置，对所述测试台架进行实时控制，产生等效分布负载。
在一个实施例中，所述模拟电池组分别与所述被测电机控制器和所述测功机控制器电气连接；
所述数据采集***，包括：功率分析仪、电压/电流传感器和转矩/转速传感器；
所述被测电机控制器与所述被测电机通过三相导线连接，所述电压/电流传感器按使用规范安装在所述三相导线上；
所述被测电机的输出轴通过联轴器与所述测功机连接；在所述测功机和联轴器之间安装有所述转矩/转速传感器；
所述功率分析仪分别与所述电压/电流传感器和所述转矩/转速传感器通讯连接，接收各传感器信号。
在一个实施例中，还包括：用于显示测试数据和输入测试指令的监控上位机；
所述监控上位机分别与所述功率分析仪和所述台架控制实时***连接。
在一个实施例中，还包括：台架基座；
所述被测电机和所述测功机安装在所述台架基座上。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种分布式电传动***测试方法，包括：获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；根据所述预期转速，对测功机控制器进行转速控制，在被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载。本发明提供的分布式电传动***测试方法，通过对整车控制器反馈的实时转矩控制信号进行高速采集和处理，计算在该实时转矩控制信号下分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数，得到各驱动轮计算轮速，并根据车辆机械传动***的传动比反推被测驱动电机输出轴端的转速，根据此转速，对测功机组的测功机控制器分别进行转速控制，进而在被测驱动电机输出轴端产生实时、准确的等效分布负载，以完成分布式电传动***在环的动态工况测试。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的分布式电传动***测试方法的流程图；
图2为本发明提供的分布式电传动***测试台架的框图；
图3为本发明提供的分布式电传动***测试台架的结构图；
图4为本发明提供的台架控制实时***中的台架控制算法流程图；
图5为本发明提供的分布式电传动***测试装置的框图；
其中：1-模拟电池组，2-被测分布式电传动***，21-被测整车控制器，22-被测电机，23-被测电机控制器，3-分布负载模拟***，31-测功机，32-测功机控制器，4-数据采集***，41-功率分析仪，42-电压/电流传感器，43-转矩/转速传感器，5-台架控制实时***，501-生成模块，502-发送模块，51-获取模块，52-计算模块，53-控制模块，54-展示模块，6-监控上位机，7-台架基座。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供了一种分布式电传动***测试方法，下面结合附图说明。
参照图1所示，包括下述步骤：
S101、获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
S102、根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；
S103、根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
S104、根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载。
本实施例中，通过对整车控制器反馈的实时转矩控制信号进行高速采集和处理，计算在该实时转矩控制信号下分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数，也就是得到各驱动轮的计算轮速，并根据车辆机械传动***的传动比反推被测驱动电机输出轴端的预期转速，根据此预期转速，也就是预估转速，对测功机组的各测功机分别进行转速控制，进而在被测驱动电机输出轴端产生实时、准确的等效分布负载，该等效分布负载可以与分布式驱动电动汽车实际行驶时电传动***所受的动态分布负载吻合，可用于实现分布式电传动***在环的动态工况测试。
进一步地，参照图1所示，在步骤S101之前，还包括步骤：S100，包括两个子步骤：
S1001、获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
S1002、将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
本实施例提供的一种分布式电传动***测试方法，基于测试台架，参照图2、3所示，应用在分布式电传动***测试中，构成包含被测硬件的测试闭环，可对台架信息进行实时采集，其中步骤S1001、步骤S102～S104依靠台架控制算法进行实时控制。台架控制算法为基于模型轮速跟踪的等效分布负载模拟方法，该算法可使分布负载模拟***产生等效的动态分布负载，模拟分布式驱动电动汽车实际行驶中的惯量和变化的阻力。
本实施例中，步骤S1001根据预设的路径、工况和当前车辆状态参数，通过预瞄跟随方法产生模拟方向盘转角信号，根据车速误差利用PID控制方法产生油门踏板信号。另外在考虑轮胎滑移、侧偏和车辆操纵动力学的基础上，步骤S102、S103根据整车控制器的转矩控制指令同步计算分布式电动汽车各驱动轮的计算轮速，进而得到测功机转速目标值。
进一步地，该方法还可以包括：实时展示上述分布式电传动***的所有测试数据。在测试过程中，所有测试数据都被实时展示，比如上传到监控上位机，在显示界面上进行可视化。使整个测试过程更加直观，大大提高了测试方法的可读性和人机交互的友好性。
本发明所涉及的一种分布式电传动***测试方法，可应用的台架，参照图2、3所示，包括模拟电池组1、被测分布式电传动***2、分布负载模拟***3、具有通讯功能的数据采集***4、运行“人-车-路”计算模型的台架控制实时***5、监控上位机6、台架基座7及机械连接部件。被测电机22与测功机31分别通过螺栓固定在台架基座7上。被测电机22通过联轴器与转矩/转速传感器43一侧相连，测功机31布置在转矩/转速传感器43的另一侧，图3中两个被测电机22、相对应的两个测功机31，构成了具有两组电机对拖的双回转轴系，模拟分布式电传动***的工作状态。台架控制实时***5，产生模拟方向盘转角信号和油门踏板信号，通过CAN总线发送给被测整车控制器21；台架控制实时***5发送的转速控制指令，通过CAN总线发送给测功机控制器32。通过CAN总线将被测整车控制器21和测功机控制器32的信号反馈给台架控制实时***5。
以两驱动轮电动车辆为例，在实际测量时，在监控上位机6的台架测试界面中输入本次测试的工况、目标轨迹，并启动测试。上述“人-车-路”计算模型包括：转向驾驶员模型、分布式驱动电动汽车七自由度动力学模型及Dugoff轮胎模型，转向驾驶员模型根据预设的路径、工况和实时模型中的车辆状态参数，通过预瞄跟随方法产生模拟方向盘转角信号，根据车速误差利用PID控制方法产生油门踏板信号，将产生的驾驶控制信号(方向盘转角信号、油门踏板信号)一并输入被测分布式电传动***2。被测整车控制器21根据输入的实时驾驶控制信号对被测电传动***进行控制，比如向两分布驱动电机控制器发出各自的转矩控制指令，并将此信号反馈回台架控制实时***5中。运行“人-车-路”计算内核，同步计算分布式电动汽车各驱动轮的计算轮速，进而得到各测功机31转速目标值，并同步刷新上述两个模型中的车辆状态参数，上传到监控上位机6的显示界面进行可视化。分布驱动式被测电机控制器23根据被测整车控制器21的转矩控制指令对被测电机22进行转矩控制，测功机控制器32根据台架控制实时***5计算的各自转速指令，对测功机31进行转速控制，产生实时、准确的等效分布负载。台架基座7上的两组电机对拖回转轴系，按实际的测试工况进行运转，转矩/转速传感器43采集被测分布式电传动***2的实时转速转矩，电压/电流传感器42采集实时的电流电压，将各传感器信号传递给功率分析仪41进行实时的机械功率、电功率、效率的计算与显示，并上传给监控上位机6，在监控上位机6的显示界面上进行可视化。
随着路径和工况的变化，“人-车-路”计算内核中的转向驾驶员模型会模拟真实驾驶员产生方向盘转角信号和踏板量输入信号，被测整车控制器21会根据其驱动力分配算法分配驱动力，该测试台架则同步读取该分配驱动力的控制信号，输入到“人-车-路”计算模型中，考虑车辆动力学和轮胎与地面的作用，预估车辆下一时刻的驱动轮轮速，进而推导得到测试模拟点的转速，并对测功机31进行转速控制，此算法运用等效方法，可以模拟分布式驱动电动汽车在转向过程中真实的分布负载。同时考虑了轮胎滑移的实际情况，在测功机控制器32内部转速控制算法转速环中加入了最大路面附着力的饱和函数限制，使产生的等效分布负载不会超过实际路面能提供的最大附着力，防止负载模拟的失真。同时，因为台架负载模拟算法基于模型前馈控制，在被测***产生实际驱动力输出之前就进行了前馈模型预测，保证了负载模拟的实时性，加快了负载模拟***的响应速率，使整个分布式电传动***的硬件在环测试效果更接近实车测试。
上述实施例通过预瞄跟随方法产生模拟方向盘转角信号，根据车速误差利用PID控制方法产生油门踏板信号，以及计算实时等效分布负载，具体计算过程如下：
以两驱动轮的车辆为例，参照图4所示，将车辆在短时间内(比如1秒内)的行驶简化为纵向运动速度为vx的匀速运动，侧向运动为初速度为vy的匀加速运动。在车辆行驶坐标系下，把预期轨迹离散成点集S(xkyk)k＝1,2,3......的一系列坐标点，从xk＝x1开始按搜索方程(xk-vxT)(xk+1-vxT)≤0搜索，判断预瞄时间T后，与车辆到达位置最近的预期轨迹上的点
当搜索方程成立时，所得P即为预瞄点。预期侧向偏差则为yp，根据牛顿运动定律计算得到预期侧向加速度
根据侧向加速度增益Gay得到所需的方向盘转角信号，其中L为车辆轴距；C是不足转向参数(C>0)，isteering为转向传动比，δsteering为方向盘转角。
油门开度Input由下式计算。
其中，Tr是传递到车辆的总体阻力；m是车辆质量；g是重力常数；θ是道路坡度；f是道路滚动阻力系数；CD是空气阻力系数；A是车辆迎风面积；21.25是一个公知常数，(计算风阻，物理意义是与空气密度有关)，dt是时间微分；vx是车辆纵向速度；δ是考虑转动惯量后的质量系数；η是传动***的机械效率；G是传动比；R是车轮转动半径；Kp，Ti和Td是PID控制器的参数，sat(x)表示饱和值；E是速度误差，Terror是修正速度误差所需的电机驱动转矩和；Tmax表示当前转速下最大油门输入所对应的所有被测驱动电机的最大输出扭矩和。
在上述方案中，所设计的车辆动力学模型及Dugoff轮胎模型在考虑轮胎滑移、侧偏和车辆操纵动力学的基础上，根据被测整车控制器21的转矩控制指令同步计算分布式电动汽车各驱动轮的计算轮速，进而得到测功机31转速目标值。具体方法如下：
同样是以两驱动轮的车辆为例，参照图4所示，将驱动转矩指令Te1Te2代入分布式电传动***的动力学传递函数Ge-system再经虚拟车辆模型G7-d-vehicle&Gtires，得驱动轮理论轮速ωw1ωw2。
被测试车辆的机械传动部件传动比为G，按下式(6)推得台架模拟参考点(即：被测电机输出轴端)的预期转速
即分布负载模拟***的目标转速。
在上述方案中，根据模型计算的当前各驱动轮的计算轮速，进而得到测功机31目标转速，对各测功机31进行转速控制，产生等效的分布负载Td1Td2。
以图3为例，式中ω1ω2为两个测功机31(测功机1和测功机2)的实际转速，
为双测功机组的目标转速。Gcontrol为测功机转速PI控制的传递函数。整个台架控制算法概括为基于轮速跟踪的等效分布负载模拟方法，可准确实时地模拟实际行驶中被测***的真实负载。
在上述方案中，参照图3所示，各传感器具有足够的采集精度，可以用于测试被测分布式电传动***2的动态工况和瞬时性能参数，转矩/转速传感器43和电压/电流传感器42将其信号传递给功率分析仪41进行瞬时机械功率、电功率、效率的计算与显示，并实时上传到监控上位机6监控界面进行可视化。台架控制实时***5基于Xpc计算平台，具有实时计算和快速控制的功能。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种分布式电传动***测试装置和测试台架，由于该测试装置和测试台架所解决问题的原理与前述实施例一种分布式电传动***测试方法相似，因此该测试装置和测试台架的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
第二方面，下述为本发明实施例提供的一种分布式电传动***测试装置，可以用于执行上述一种分布式电传动***测试方法实施例。
参照图5所示，一种分布式电传动***测试装置，包括：
获取模块51，用于获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
计算模块52，用于根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
控制模块53，用于根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载。
在一个实施例中，所述装置还包括：
生成模块501，用于在获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令之前，获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
发送模块502，用于将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
在一个实施例中，所述装置还包括：展示模块54，用于实时展示所述分布式电传动***的所有测试数据。
第三方面，参照图2、3所示，本发明实施例还提供一种分布式电传动***测试台架，包括模拟电池组1、被测分布式电传动***2、分布负载模拟***3、数据采集***4和台架控制实时***5。
其中，上述模拟电池组1分别与被测分布式电传动***2和分布负载模拟***3电气连接；模拟电池组1提供直流电，经过电机控制器或测功机控制器逆变为三相交流电。参照图3所示，其中两条平行实线(两条粗细不一致)表示直流电，三条平行实线表示三相交流电。
参照图3所示，上述被测分布式电传动***2，包括：一个被测整车控制器21、至少两个被测电机22和被测电机控制器23；上述被测整车控制器21通过CAN总线与被测电机控制器23连接，上述被测电机控制器23与所述被测电机22电气连接；参照图3所示，虚线且带箭头表示CAN总线。
上述分布负载模拟***3，包括：与被测电机22相同数量的测功机31和测功机控制器32，测功机31与测功机控制器32连接；
上述被测电机22的输出轴通过联轴器经转矩/转速传感器43与测功机31连接；
上述数据采集***4分别与被测分布式电传动***2中的被测电机控制器23和分布负载模拟***3中的测功机控制器32通讯连接；
台架控制实时***5通过CAN总线分别与被测整车控制器21和测功机控制器32控制连接，且通过监控上位机6与数据采集***4连接；台架控制实时***5包括如上述实施例任一项的分布式电传动***测试装置，对测试台架进行实时控制，产生等效分布负载。
另外，本测试台架可适合于两轮驱动、四轮或多轮的分布式驱动电动汽车的电传动***测试，如需测试四轮或多轮驱动的分布式驱动电动汽车，可在此基础上扩展台架结构，设置相应的测功机、测功机控制器数量。如需大功率***测试，则应增加分布负载模拟***的功率和台架尺寸即可。
本发明提供的一种分布式电传动***测试台架，形成包含被测硬件的测试闭环，在台架控制实时***5的控制下，分布负载模拟***3可以为被测分布式电传动***2提供准确、实时的动态工作负载。测试台架实时监测测试数据，计算实时电功率、机械功率及效率，显示实时模型计算数据。
被测整车控制器21发送转矩控制指令给被测电机控制器23。被测电机22由对应的被测电机控制器23进行转矩控制，测功机31由对应的测功机控制器32,根据台架控制实时***5计算的转速指令进行转速控制。上述各控制器都具有通信功能。
进一步地；参照图3所示，上述数据采集***4，包括：功率分析仪41、电压/电流传感器42、转矩/转速传感器43；
其中：被测电机控制器23与被测电机22通过三相导线连接，电压/电流传感器42按使用规范安装在所述三相导线上；
被测电机22的输出轴通过联轴器与测功机31连接，其中在联轴器外侧还安装有转矩/转速传感器43，测功机31布置在转矩/转速传感器43的另一侧，当被测电机22为两个时，则构成了具有两组电机对拖的双回转轴系，模拟分布式电传动***的工作状态。
功率分析仪41分别与电压/电流传感器42和转矩/转速传感器43连接；
功率分析仪41与监控上位机6通过以太网相连；监控上位机6进一步将台架实时数据反馈给台架控制实时***5。
在上述方案中，数据采集***4具有通讯、监测与反馈功能。台架实时数据由各传感器感知，在监控上位机6显示，并进一步将台架实时数据反馈给台架控制实时***5，进行模型同步运算，台架状态刷新。
同时将传感器信号传递给功率分析仪41进行瞬时机械功率、电功率、效率的计算与显示；台架控制实时***5发送的台架控制信号通过CAN总线网络进行传输，将转速指令发送给测功机控制器32。台架控制实时***5产生的实时方向盘转角信号和油门踏板信号发送给被测整车控制器21。
本实施例中，基于通用实时测试平台，搭建了一套实时***，利用功率分析仪接收并处理实时传感器信号，可以实现任意工况和任意路径的分布式电传动***实时测试，反映被测***效率，验证被测***功能。
进一步地，参照图2、4所示，所有测试数据都被实时上传到监控上位机6，在显示界面上进行可视化。使整个测试过程更加直观，大大提高了测试***的可读性和人机交互的友好性。
参照图3所示，还包括台架基座7，其中被测电机22和测功机31分别通过螺栓安装在台架基座7上。
本实施例中，台架控制实时***5，产生模拟方向盘转角信号和油门踏板信号以及转速控制指令，通过CAN总线分别发送给各节点(比如被测整车控制器21和测功机控制器32)，并通过CAN总线接收各节点的反馈信号。转速/转矩传感器数据进入功率分析仪41中，并通过监控上位机6反馈至台架控制实时***5。
以两驱动轮电动车辆为例，在实际测量时，在监控上位机6的台架测试界面中输入本次测试的工况、目标轨迹，并启动测试。台架控制实时***5根据预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号，输入被测分布式电传动***2。被测整车控制器21根据输入的实时驾驶控制信号(模拟方向盘转角信号和油门踏板信号)，向两分布驱动电机控制器发出各自的转矩控制指令，并将此信号反馈台架控制实时***5中。同步计算分布式电动汽车各驱动轮的计算轮速，进而得到各测功机转速目标值，并同步刷新模型中的车辆状态，上传到监控上位机6的显示界面进行可视化。分布驱动电机控制器根据整车控制器的转矩控制指令对被测电机22进行转矩控制，测功机控制器32根据台架控制实时***5计算的各自转速指令，对进行测功机31进行转速控制，产生实时、准确的等效分布负载。
台架基座7上的两组电机对拖回转轴系，按实际的测试工况进行运转，转矩/转速传感器43采集被测分布式电传动***2的实时转速转矩，电压/电流传感器42采集实时的电流电压，将各传感器信号传递给功率分析仪41进行实时的机械功率、电功率、效率的计算与显示，并上传给监控上位机6，在显示界面上进行可视化。
随着路径和工况的变化，台架控制实时***5会模拟真实驾驶员产生方向盘转角信号和踏板量输入信号，被测的整车控制器会根据其驱动力分配算法分配驱动力，该测试台架则同步读取该分配驱动力的控制信号，输入到台架控制实时***5中，考虑车辆动力学和轮胎与地面的作用，预估了车辆下一时刻的驱动轮轮速，进而推导得到测试模拟点的转速，并对测功机31进行转速控制，此算法运用等效方法，可以模拟分布式驱动电动汽车在转向过程中真实的分布负载。同时考虑了轮胎滑移的实际情况，在测功机控制器32内部转速控制算法转速环中加入了最大路面附着力的饱和函数限制，使产生的等效分布负载不会超过实际路面能提供的最大附着力，防止负载模拟的失真。同时，因为台架负载模拟算法基于模型前馈控制，在被测***产生实际驱动力输出之前就进行了前馈模型预测，保证了负载模拟的实时性，加快了负载模拟***的响应速率，使整个分布式电传动***的硬件在环测试效果更接近实车测试。
本发明实施例提供的一种分布式电传动***测试台架，涉及的具体算法可以参考上述分布式电传动***测试方法中的实施，重复之处不再赘述。该测试台架为分布式电动汽车电传动***的硬件在环测试设计了专用试验台架，能为分布式电传动***提供动态分布负载。可以实时计算电动汽车的动力学状态，预估各驱动轮转速。配合试验台架硬件，实现分布式驱动电动汽车部件研发阶段的功能测试、算法验证及其电传动***原型机的硬件在环试验。
进一步地，基于轮速跟踪控制的等效分布负载模拟方法，可以准确实时地模拟分布式驱动电动汽车在不同工况下各驱动轮所受到的真实道路负载，为分布式电传动***部件级、***级开发试验提供了虚拟环境。
另外，针对分布式电传动的电子差速转向控制功能，当被测分布式电传动***2为两轮驱动时，分布负载模拟***3构成的双测功机***，可以产生不同转速、扭矩的一对负载，可以完成分布式驱动电动汽车差速转向过程的测试。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种分布式电传动***测试方法，其特征在于，包括：
获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；
根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载；
其中，根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载；包括：
根据所述预期转速
和各测功机的当前转速ω，对各测功机进行转速控制，根据公式二，产生等效分布负载Td；
公式二：
Gcontrol为测功机转速PI控制的传递函数。
2.如权利要求1所述的一种分布式电传动***测试方法，其特征在于，在获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令之前，所述方法还包括：
获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
3.如权利要求2所述的一种分布式电传动***测试方法，其特征在于，所述方法还包括：
实时展示所述分布式电传动***的所有测试数据。
4.一种分布式电传动***测试装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令；
计算模块，用于根据所述转矩控制指令，计算分布式驱动电动汽车的实时车辆状态参数；根据所述实时车辆状态参数，得到各驱动轮的计算轮速；根据所述计算轮速，通过车辆机械传动***的传动比，反推被测驱动电机输出轴端的预期转速；
控制模块，用于根据所述预期转速，通过测功机控制器对测功机进行转速控制，在所述被测驱动电机输出轴端产生等效分布负载；
所述控制模块，根据所述预期转速
和各测功机的当前转速ω，对各测功机进行转速控制，根据公式二，产生等效分布负载Td；
公式二：
Gcontrol为测功机转速PI控制的传递函数。
5.如权利要求4所述的一种分布式电传动***测试装置，其特征在于，所述装置还包括：
生成模块，用于在获取被测整车控制器反馈的实时转矩控制指令之前，获取预设的路径、工况和当前车辆状态参数，生成模拟方向盘转角信号和油门踏板信号；
发送模块，用于将所述方向盘转角信号和所述油门踏板信号，发送给所述被测整车控制器。
6.如权利要求5所述的一种分布式电传动***测试装置，其特征在于，所述装置还包括：展示模块，用于实时展示所述分布式电传动***的所有测试数据。
7.一种分布式电传动***测试台架，其特征在于，包括：模拟电池组、被测分布式电传动***、分布负载模拟***、数据采集***和台架控制实时***；
所述模拟电池组分别与所述被测分布式电传动***和所述分布负载模拟***电气连接；
所述被测分布式电传动***包括：一个被测整车控制器、至少两个被测电机和被测电机控制器；所述被测整车控制器通过CAN总线与所述被测电机控制器连接，所述被测电机控制器与所述被测电机电气连接；
所述分布负载模拟***包括：与所述被测电机相同数量的测功机和测功机控制器，所述测功机与所述测功机控制器电气连接；
所述被测电机的输出轴与所述测功机机械连接；
所述数据采集***分别与所述被测电机控制器和所述测功机控制器通讯连接；
所述台架控制实时***通过CAN总线分别与所述被测整车控制器和所述测功机控制器通讯连接；
所述台架控制实时***包括如权利要求4-5任一项所述的分布式电传动***测试装置，对所述测试台架进行实时控制，产生等效分布负载。
8.如权利要求7所述的一种分布式电传动***测试台架，其特征在于，所述模拟电池组分别与所述被测电机控制器和所述测功机控制器电气连接；
所述数据采集***，包括：功率分析仪、电压-电流传感器和转矩-转速传感器；
所述被测电机控制器与所述被测电机通过三相导线连接，所述电压-电流传感器安装在所述三相导线上；
所述被测电机的输出轴通过联轴器与所述测功机连接；在所述测功机和联轴器之间安装有所述转矩-转速传感器；
所述功率分析仪分别与所述电压-电流传感器和所述转矩-转速传感器通讯连接，接收各传感器信号。
9.如权利要求8所述的一种分布式电传动***测试台架，其特征在于，还包括：用于显示测试数据和输入测试指令的监控上位机；
所述监控上位机分别与所述功率分析仪和所述台架控制实时***连接。
10.如权利要求7-9任一项所述的一种分布式电传动***测试台架，其特征在于，还包括：台架基座；
所述被测电机和所述测功机安装在所述台架基座上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810689157.8A CN109060369B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810689157.8A CN109060369B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109060369A CN109060369A (zh) | 2018-12-21 |
| CN109060369B true CN109060369B (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=64817799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810689157.8A Expired - Fee Related CN109060369B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109060369B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109814404B (zh) * | 2019-01-22 | 2022-01-21 | 东风航盛（武汉）汽车控制***有限公司 | 整车控制器的在环仿真标定***及标定方法 |
| CN109932194B (zh) * | 2019-04-02 | 2020-10-30 | 重庆工程职业技术学院 | 一种车辆行驶工况动态模拟方法、装置、***和存储介质 |
| CN109947085A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 苏州华业检测技术服务有限公司 | 一种分布式驱动控制***测试台 |
| CN110411757B (zh) * | 2019-07-30 | 2021-10-29 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 轴头动态载荷计算方法、装置、设备及存储介质 |
| CN111693297B (zh) * | 2020-06-10 | 2021-08-03 | 清华大学 | 车辆驱/制动控制***动态台架测试设备及测试方法 |
| CN111813091B (zh) * | 2020-07-20 | 2022-03-15 | 南京恒天领锐汽车有限公司 | 对拖平台电机控制器自动化检测及实车模拟测试方法 |
| CN111964919B (zh) * | 2020-08-13 | 2023-09-29 | 阳光电源股份有限公司 | 打齿工况的测试方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN112763909B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-08-16 | 中通客车股份有限公司 | 一种车用驱动电机联合工况测试方法及*** |
| CN113029597A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-25 | 北京理工大学 | 无人车全线控底盘测试*** |
| CN113791598B (zh) * | 2021-07-29 | 2024-04-26 | 哈尔滨理工大学 | 极端工况下四轮力矩分配在环测试装置及转矩优化方法 |
| CN113758619A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-07 | 东风汽车股份有限公司 | 纯电动车传动***测试装置及其传动效率测试方法 |
| CN114755026A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-07-15 | 武汉理工大学 | 一种多维度电动整车试验台架及试验方法 |
| CN115078895B (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-02 | 江苏智能无人装备产业创新中心有限公司 | 一种分布式电驱车辆的综合测试方法、装置及介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308325A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-18 | 东莞中山大学研究院 | 电动汽车驱动***半实物仿真平台 |
| CN104596770A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-06 | 天津大学 | 一种车用动力总成综合性能测试*** |
| CN105573303A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-05-11 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种用于电动汽车电机控制***台架的自动测试*** |
| CN106227189A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-14 | 中山大学 | 一种双轴驱动电动汽车硬件在环测试***同步控制方法 |
| CN106970279A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-21 | 福州大学 | 可实现多种行驶工况的纯电动汽车试验***及其试验方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305715A (zh) * | 2011-05-20 | 2012-01-04 | 清华大学 | 一种用于汽车动力***测试的动态负载模拟装置及方法 |
| CN104390793B (zh) * | 2014-10-31 | 2018-04-06 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 一种四驱动力试验台 |
-
2018
- 2018-06-28 CN CN201810689157.8A patent/CN109060369B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308325A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-18 | 东莞中山大学研究院 | 电动汽车驱动***半实物仿真平台 |
| CN104596770A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-06 | 天津大学 | 一种车用动力总成综合性能测试*** |
| CN105573303A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-05-11 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种用于电动汽车电机控制***台架的自动测试*** |
| CN106227189A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-14 | 中山大学 | 一种双轴驱动电动汽车硬件在环测试***同步控制方法 |
| CN106970279A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-21 | 福州大学 | 可实现多种行驶工况的纯电动汽车试验***及其试验方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109060369A (zh) | 2018-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109060369B (zh) | 一种分布式电传动***测试方法、装置及台架 | |
| CN110168340B (zh) | 用于在借助传动系进行传动试验期间对加载机器进行控制的方法和试验台 | |
| CN103176472B (zh) | 一种四轮驱动纯电动汽车硬件在环仿真实验*** | |
| Oh | Evaluation of motor characteristics for hybrid electric vehicles using the hardware-in-the-loop concept | |
| CN104298123B (zh) | 一种整车控制器的在环仿真测试***及测试方法 | |
| CN107209083B (zh) | 用于在试验台上实施测试运行的方法和装置 | |
| CN104504191B (zh) | 基于AMESim的四轮驱动电动汽车仿真建模方法 | |
| CN102305715A (zh) | 一种用于汽车动力***测试的动态负载模拟装置及方法 | |
| CN106406124B (zh) | 一种粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块 | |
| CN104390793B (zh) | 一种四驱动力试验台 | |
| CN104238548B (zh) | 一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟***及测控方法 | |
| CN104777825B (zh) | 轮毂电机***转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架 | |
| CN109975699A (zh) | 电动汽车电驱动***的模拟测试方法 | |
| CN106527400A (zh) | 一种车身电子稳定***实时硬件在环仿真平台及仿真方法 | |
| CN107036827A (zh) | 新能源汽车三电***半物理仿真测试平台 | |
| Zhao et al. | Distributed electric powertrain test bench with dynamic load controlled by neuron PI speed-tracking method | |
| CN110672129A (zh) | 控制力矩陀螺动力特性测试的装置及方法 | |
| Faithfull et al. | An investigation into the use of hardware-in-the-loop simulation with a scaled physical prototype as an aid to design | |
| CN112269093B (zh) | 电驱动总成测试***和电驱动总成测试***的测试方法 | |
| CN109656235B (zh) | 整车控制器在环仿真测试***及其控制方法 | |
| CN103488170A (zh) | 车辆稳定性控制***实时模拟硬件在环试验台 | |
| CN203502823U (zh) | 车辆稳定性控制***实时模拟硬件在环试验台 | |
| JPH03212194A (ja) | 駆動用電動機を有する電気製品の性能模擬試験装置 | |
| JP7175446B2 (ja) | タイヤ試験装置のタイヤ駆動制御装置 | |
| Kreß et al. | Development of single-axis wheel speed sensor hil test bench for vehicle velocity control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201113 |