CN110261136A

CN110261136A - 电动赛车动力***测试及匹配试验台

Info

Publication number: CN110261136A
Application number: CN201910596275.9A
Authority: CN
Inventors: 田哲文; 袁宇飞; 邹晓楠
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2019-09-20

Abstract

本发明公开了一种涉及电动赛车动力***测试及匹配试验台，通过对测功机施加一定的负载来模拟车辆在不同路面上行驶时所受到的行驶阻力，磁粉制动器在通电时通过自身形成的磁粉链来对电机轴施加大小不同且连续变化的扭矩，模拟车辆在实际行驶当中的负载并且起到制动效果；上位计算机通过电机控制器进行控制，根据控制指令，为电机供给电能，不断改变电机的输出转速和转矩，模拟电动赛车在各种路况上行驶。试验台具有通用性，可以满足不同型号电机，赛车参数改变时，可通过上位机改变整车质量，质心高，车轮半径、轮距、轴距、迎风面积等参数，输出控制电机、磁粉测功机部分随之改变，从而使试验台具有通用性。

Description

电动赛车动力***测试及匹配试验台

技术领域

本发明涉及一种电动赛车动力***测试及匹配试验台，具体涉及能对电机效率、电机控制策略进行测试，对电动巴哈赛车越野赛道路面模拟，进行动力性以及续航里程的测试台架。

背景技术

电动巴哈赛车的设计研发需要进行大量前期工作，而一台电动巴哈赛车的核心部分是它的电机，选择合适的电机至关重要。电动巴哈赛车的行驶路况十分复杂，其赛道有单驼峰、炮弹坑、泥坑、轮胎阵、石块路等十几种路况，赛道单圈长度达到3.5km。显然，在这种复杂的行驶条件下，离线仿真有其局限性。使用实车进行测试工作量较大，效率较低，因此不宜直接采用实车进行测试。

电机的台架试验可以用于进行电动汽车动力***匹配方案、电机控制策略、动力***可靠性等方面的研究，是设计研发汽车的重要前期工作。

而常用的电动赛车试验装置无法简单适用到电动巴哈赛车，因而，如何针对性进行电动巴哈赛车测试和调制，还需要进行后续工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种电动赛车动力***测试及匹配试验台，可以实现电动巴哈赛车电机性能试验，进行电动巴哈赛车动力性续航能力等试验。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

一种电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于至少包括两部分：

设置于试验台上的动力电池组、电机、电机控制器、库伦传感器、转矩转速传感器、磁粉制动器；

和控制柜，在控制柜中集成有数据采集卡和上位计算机，上位机与数据采集卡连接；

电机、磁粉制动器成直线同轴顺次连接设置在试验台上，中间通过转矩转速传感器与机械传动装置连接，在试验台内部还设置对电机供电的动力电池组，电机控制器和动力电池组之间设置库伦传感器，用于采集电机运行时的电信号；

控制柜放置在试验台的一侧，通过数据采集卡与试验台上各个传感器和电机控制器相连接；

磁粉制动器在通电时通过自身形成的磁粉链来对电机轴施加大小不同且连续变化的扭矩，模拟车辆在实际行驶当中的负载并且起到制动效果；上位计算机通过电机控制器进行控制，根据控制指令，为电机供给电能，不断改变电机的输出转速和转矩，模拟电动赛车在各种路况上行驶。

进一步的，电机输出端通过联轴器与转矩和转速传感器连接，转矩转速传感器输出端通过联轴器与磁粉制动器相连。

进一步的，转矩转速传感器和磁粉制动器之间的连接部分采用中间支撑加强。

进一步的，转矩转速传感器采集电机输出轴的转矩信号和转速信号，提供给数据采集卡用于得到电机的输出转矩和转速。

进一步的，库伦传感器安装在动力电池组和电机控制器之间，用于同时测量电压和电流信号，计算出设定续航里程下电机所需的用电量，为合理选择动力电池提供重要参考。

进一步的，控制柜还设置显示器、信号调理装置、控制开关、指示灯，并对采集的信号进行实时监控，控制各个传感器和电机控制器之间通讯，将实时数据不断地采集并进处理，最后利用上位计算机进行数据分析，计算出电机的性能数据，并将计算后的电机的性能数据用于对电机进行性能调教。

进一步的，所述数据采集卡用于将电机控制器和传感器采集到的信号收集起来，将数据输入到上位计算机，用来分析电机输出的转矩和转速能否满足电动赛车的动力性要求，并根据电机的输入电流和电压，计算出电动赛车所需要的动力电池的规格；同时，可以根据用户需求，发出负载和油门控制信号的模拟输出量，控制试验台运行。

本发明电动赛车动力***测试及匹配试验台工作原理如下；

上位计算机可以发出指令经采集板卡的模拟输出端口输出控制信号给电机控制器，直接控制电机运行，也可输出信号给磁粉制动器加载模拟道路负载，同时还可检测实时控制整个***，显示测试结果。采集板卡可以采集传感器的转速信号输入给上位机中整车模型计算车速，并与参考车速与测量车速作差，作为PI的输入，由此计算需要改变的油门量，实现车速跟随控制。同时实时调节磁粉制动器负载输入，建立道路模拟***。

相对于现有技术，本发明的优点是：电动巴哈赛车电机试验台不仅可以实现电机效率、电机控制策略等试验功能，还可以对电动巴哈赛车越野赛道路面模拟，通过对测功机施加一定的负载来模拟车辆在不同路面上行驶时所受到的行驶阻力，测试电动巴哈赛车电机动力性和经济性，进行动力性以及续航里程测试，能够较好地模拟出车辆的即时工况，试验精度较高，为之后的车辆设计提供参考。同时，试验台具有通用性，可以满足不同型号电机，赛车参数改变时，可通过上位机改变整车质量，质心高，车轮半径、轮距、轴距、迎风面积等参数，输出控制电机、磁粉测功机部分随之改变，从而使试验台具有通用性。

附图说明

图1为本发明电动赛车动力***测试及匹配试验台总布置说明图。

图2为本发明电动赛车动力***测试及匹配试验台的立体示意图。

图中：1.电机控制器、 2.电机、 3.联轴器、4.转矩转速传感器、5.中间支撑、 6.磁粉制动器、 7.控制柜、8.动力电池组、9.库伦传感器。

具体实施方式

如图1-2所示，根据本发明实施的电动赛车动力***测试及匹配试验台主要包括：用于电动巴哈赛车的电机控制器1、电机2、动力电池组8、转矩转速传感器4、库伦传感器9、磁粉制动器6、联轴器3、控制柜7。

电动巴哈赛车电机2和电机控制器1安装在试验台的一端，磁粉制动器6安装在试验台的另一端，中间通过机械传动装置连接。控制柜7放置在试验台的一侧，其内部的数据采集卡通过信号线与试验台上各个传感器和电机控制器1相连接。

具体的，所述电机控制器1通过紧固件固定于试验台一侧，由动力电池组8供电，电机控制器输出端与电机2相连。所述电机2通过电机支撑架安装在试验台表面，电机输出轴通过联轴器3与转矩转速传感器4输入轴相连。电机控制器1根据档位、油门、刹车等指令，为电机2供电，从而改变电机输出的转矩和转速，控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，模拟实车行驶场景。

所述动力电池组8为由3.6V、5Ah的三元锂电池单体组成的63v锂电池组，位于试验台下的空间内部。

所述库伦传感器9安装于动力电池组8和电机控制器1之间，用于采集电机2运行时电压和电流信号，且自带芯片和液晶显示器，可以显示电压、电流、功率、消耗电量、电池剩余电量等信息，从而计算出电动巴哈赛车在规定的续航里程下的用电量，为动力电池组的选择提供参考。

所述转矩转速传感器4输入轴通过联轴器3与电机2输出轴相连，转矩转速传感器4输出端通过联轴器3与磁粉制动器6相连，由于输出端过长，采用中间支撑5加强。转矩和转速传感器4实时地采集电机2输出端的转矩和转速信号，并将数据提供给控制柜中的数据采集卡用于分析电机的动力性能和速度性能。

所述磁粉制动器6相对于电机控制器1放置于试验台另一端，其内部的磁粉制动器控制器与控制柜7上的调节旋钮连接，如此通过控制柜7上的调节旋钮直接调节磁粉制动系的负载力矩，可以快速模拟出车辆行驶的实际工况。同时，磁粉制动器6也可以通过上位机发出控制信号进行控制。磁粉制动器6内部设有水冷装置。

所述电机控制器1、库伦传感器9、转矩转速传感器4分别通过通讯线连接控制柜7中的数据采集卡。

控制柜7中主要包括信号调理装置、数据采集卡、计算机、显示器以及若干开关和指示灯。其中，信号调理装置、数据采集卡以及各个传感器和电机控制器之间相互配合通讯，将电动巴哈赛车电机的实时数据不断地采集并进处理，最后利用计算机进行数据分析，计算出电机的一系列性能数据，由此可以对电机进行性能调教。其中显示器和控制开关以及指示灯安装在控制柜的控制面板上，数据采集卡、计算机以及信号线、电源线均置于控制柜内部。

所述数据采集卡采用USB 数据传输，12位数据采集分辨率，采样率为250KS/s，8路模拟量电压输入，2路模拟量电压输出，12路数字/O，一个32位计数器。采用的数据采集卡通道分别为：AI0-模拟输入量-采集扭矩信号；AI1-模拟输入量-采集转速信号；AI2-模拟输入量-采集电压信号；AI3-模拟输入量-采集电流信号；AO0-模拟输出量-发送负载信号；AO1-模拟输出量-采集油门信号。

巴哈赛车电机通过电机控制器1进行控制，根据控制指令，为电机2供给电能，不断改变电机2的输出转速和转矩，模拟电动巴哈赛车在各种路况上行驶。

转矩和转速传感器4采集电机2输出轴的转矩转速信号，提供给数据采集卡用于得到电机的转矩转速信号，用于分析电动巴哈赛车电机在不同负载工况下的动力性能和速度性能。

磁粉制动器6在通电时通过自身形成的磁粉链来对试验台上的传动轴施加大小不同且连续变化的扭矩，模拟车辆在实际行驶当中的负载并且起到制动效果。

试验台动力电池组8使用锂离子电池单体，通过串并联的方式组合而成，为试验台供电。

本试验台可以实现对电机效率、电机控制策略的试验，同时可以用于进行电动巴哈赛车的路况模拟试验，通过对测功机施加一定的负载来模拟车辆在不同路面上行驶时所受到的行驶阻力，测试电动巴哈赛车电机动力性和经济性，为之后的车辆设计提供参考。上位机可以发出指令经采集板卡的模拟输出端口输出控制信号给电机控制器，直接控制电机运行，也可输出信号给磁粉张力控制器加载模拟道路负载，同时还可检测实时控制整个***，显示测试结果。采集板卡可以采集传感器的转速扭矩信号输入给上位机中整车模型计算车速，并与参考车速与测量车速作差，作为PI的输入，由此计算需要改变的油门量，实现车速跟随控制，同时实时调节调节负载输入，建立道路模拟***。同时，试验台具有通用性，可以满足不同型号电机，赛车参数改变时，可通过上位机改变整车质量，质心高，车轮半径、轮距、轴距、迎风面积等参数，输出控制电机、磁粉测功机部分随之改变，从而使试验台具有通用性。

本发明还可以有其他的实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims

1.一种电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于至少包括两部分：

2.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于电机输出端通过联轴器与转矩和转速传感器连接，转矩转速传感器输出端通过联轴器与磁粉制动器相连。

3.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于转矩转速传感器和磁粉制动器之间的连接部分采用中间支撑加强。

4.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于转矩转速传感器采集电机输出轴的转矩信号和转速信号，提供给数据采集卡用于得到电机的输出转矩和转速。

5.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于库伦传感器安装在动力电池组和电机控制器之间，用于同时测量电压和电流信号，计算出设定续航里程下电机所需的用电量，为合理选择动力电池提供重要参考。

6.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于控制柜还设置显示器、信号调理装置、控制开关、指示灯，并对采集的信号进行实时监控，控制各个传感器和电机控制器之间通讯，将实时数据不断地采集并进处理，最后利用上位计算机进行数据分析，计算出电机的性能数据，并将计算后的电机的性能数据用于对电机进行性能调教。

7.根据权利要求1所述的电动赛车动力***测试及匹配试验台，其特征在于所述数据采集卡用于将电机控制器和传感器采集到的信号收集起来，将数据输入到上位计算机，用来分析电机输出的转矩和转速能否满足电动赛车的动力性要求，并根据电机的输入电流和电压，计算出电动赛车所需要的动力电池的规格；同时，根据用户需求，发出负载和油门控制信号的模拟输出量，控制试验台运行。