CN110426631B - 新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法。传统实车测试难以完成多种试验项目，动力***测试台架只能测试工作在稳态状态下，不能实现动态的变负载、变工况测试。本发明组成包括：变速箱（3），变速箱两端分别通过联轴器与转矩传感器A（7）连接，转矩传感器A通过联轴器（6）与磁粉制动器（4）连接，磁粉制动器通过导线与励磁控制器（5）连接，变速箱通过离合器A（8）与主测试电机（9）连接，主测试电机通过导线与负载切换器（19）连接，负载切换器分别通过导线与电机控制器A（18）、电阻负载（16）连接，电机控制器A、电机控制器B（13）分别通过导线与直流电源（14）连接。本发明用于新能源汽车动力***复合型测试装置。

Description

新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法

技术领域：

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法。

背景技术：

动力***是新能源汽车的关键组成部分，在汽车运行时，其驱动力就是由动力***输出的，其性能的好坏对汽车整体的性能有着很大的影响。设计新能源汽车时，动力匹配是重要的步骤，电动机的设计是其中的关键因素。随着新能源汽车的发展，对汽车动力性、经济性及舒适性的要求不断提高，对动力***性能和质量指标提出了越来越高的要求，设计开发动力***时对其各项性能的测试越来越全面，精确度和自动化程度的要求也越来越高；

动力***的测试方法大致可分为两种：第一种是将动力***安装在汽车上做试验并记录试验中的数据，受测试环境、测试条件等多方面因素的制约，实车测试难以完成多种试验项目；第二种是在动力***测试台架上记录稳态工况下的参数，但是一般的测试***只能工作在稳态状态下，不能实现动态的变负载、变工况测试；汽车在行驶时，其工况是复杂多变的，包括加速、减速、上坡、下坡等，汽车不会一直保持同一个运行状态，动力***随着汽车的行驶始终处在一个扭矩、转速、功率时变的状态下，因此上述方法已经不能适应对新能源汽车在实际运行工况及动态工况下的研究；

发明内容：

本发明的目的是提供一种新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法，能够完成动力***电驱动模式的测试及制动能量回馈发电性能的测试。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种新能源汽车动力***复合型测试装置，其组成包括：变速箱，所述的变速箱两端分别通过联轴器与转矩传感器A连接，所述的转矩传感器A通过联轴器与磁粉制动器连接，所述的磁粉制动器通过导线与励磁控制器连接，所述的变速箱通过离合器A与主测试电机连接，所述的主测试电机通过导线与负载切换器连接，所述的负载切换器分别通过导线与电机控制器A、电阻负载连接，所述的电机控制器A、电机控制器B分别通过导线与直流电源连接，所述的直流电源连接电网。

所述的新能源汽车动力***复合型测试装置，所述的电机控制器A、所述的电机控制器B、所述的负载切换器、所述的电阻负载分别与CAN总线连接，所述的电机控制器B通过导线与辅助电机连接，所述的辅助电机通过联轴器与转矩传感器B连接，所述的转矩传感器B通过联轴器与离合器B连接，所述的离合器B与所述的主测试电机连接。

所述的新能源汽车动力***复合型测试装置，所述的CAN总线与CAN分析仪连接，所述的CAN分析仪与工控机连接。

一种新能源汽车动力***复合型测试装置及测试方法，该方法包括如下步骤：首先是工控机采用CAN总线通信协议通过CAN分析仪与电机控制器A、电机控制器B、负载切换器、电阻负载进行通信，工控机实时显示电机转速、转矩、电压、电流、功率、温度信息，调节负载所提供的负转矩，根据实验要求切换负载，自动设置电阻负载值，控制离合器的啮合与分离，实时显示CAN总线传输的数据信息，具备故障诊断与报警功能，并以图、表形式存储数据；

所述的复合型测试装置的测试范围及方法：

（1）加速性能测试：

工控机按照设定好的加速度以及最高车速，自动生成加速过程的工况数据，根据工况数据控制主测试电机运行，工控机控制***将主测试电机的实际运行转速代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的加速过程；

（2）上坡性能测试

工控机按照设定好的坡路角度自动生成上坡过程的工况数据，主测试电机输出一个恒定转速模拟汽车稳定车速，由汽车运行动力方程式计算汽车受到的行驶阻力，代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的上坡过程；

（3）循环工况测试

先预设定一个行驶工况，即每一时刻的车速是已知的，作为车速给定，而每一刻所需的阻力由测试平台的车速给定和车辆动态方程计算，此时，车辆设定的移动速度决定于所选的行驶工况，将车速转化为动力电机的转速信号，作为动力***的转速给定，同时根据设定的行驶工况和车辆动态方程，计算出在测试平台上需模拟的阻力，作为***的转矩给定，而后按照此车速—时间曲线循环运行。

有益效果：

1.本发明的结构及方法是鉴于新能源汽车动力***试验台架的多因素、非线性等特点，设计了一种动力***复合型测试装置，该装置可以为动力***的研发提供一个动态仿真环境，测试***可采用电磁制动力或电机负转矩模拟道路负载阻力，且具备制动能量回馈测试功能，该复合型测试***对新能源汽车的研发具有重要的意义。

2.本发明的结构能够完成动力***电驱动模式测试及制动能量回馈发电性能测试；当主测试电机工作于电动模式时，可选择磁粉制动器作为负载，由于调节励磁电流即可控制其制动转矩，可以完成对加速、减速、上坡、下坡等工况的模拟，也可完成循环工况的测试，若设置两磁粉离合器励磁电流不同，则能够完成左右驱动轮行驶于不同路面状况下动力***的性能测试。

3.本发明的结构也可选择辅助电机作为负载，此时两个电机处于对拖模式，辅助电机可将发出的电能通过直流电源反馈至电网，此工作模式采用了能量回馈技术，实现了能量的闭环使用。

4.本发明的主测试电机工作于发电模式时，可通过电机控制器将发出的三相交流电转变为直流电，通过直流电源反馈至电网，也可使用电阻负载，完成定功率点耐久性测试。

5.本发明采用CAN-H高位数据线与CAN-L低位数据线通过电阻连接，能够使CAN总线对电磁干扰不敏感。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明能量流动方式简图之一。

附图3是本发明能量流动方式简图之二。

具体实施方式：

实施例1：

一种新能源汽车动力***复合型测试装置，其组成包括：变速箱3，所述的变速箱两端分别通过联轴器与转矩传感器A7连接，所述的转矩传感器A通过联轴器6与磁粉制动器4连接，所述的磁粉制动器通过导线与励磁控制器5连接，所述的变速箱通过离合器A8与主测试电机9连接，所述的主测试电机通过导线与负载切换器19连接，所述的负载切换器分别通过导线与电机控制器A18、电阻负载16连接，所述的电机控制器A、电机控制器B13分别通过导线与直流电源14连接，所述的直流电源连接电网15。。

实施例2：

根据实施例1所述的新能源汽车动力***复合型测试装置，所述的电机控制器A、所述的电机控制器B、所述的负载切换器、所述的电阻负载分别与CAN总线17连接，所述的电机控制器B通过导线与辅助电机12连接，所述的辅助电机通过联轴器与转矩传感器B11连接，所述的转矩传感器B通过联轴器与离合器B10连接，所述的离合器B与所述的主测试电机连接。

实施例3：

根据实施例1所述的新能源汽车动力***复合型测试装置，所述的CAN总线与CAN分析仪2连接，所述的CAN分析仪与工控机1连接。

实施例4：

一种利用实施例1-3所述的新能源汽车动力***复合型测试装置的测试方法，本方法是：首先是工控机采用CAN总线通信协议通过CAN分析仪与电机控制器A、电机控制器B、负载切换器、电阻负载进行通信，工控机实时显示电机转速、转矩、电压、电流、功率、温度信息，调节负载所提供的负转矩，根据实验要求切换负载，自动设置电阻负载值，控制离合器的啮合与分离，实时显示CAN总线传输的数据信息，具备故障诊断与报警功能，并以图、表形式存储数据；

所述的复合型测试装置的测试范围及方法：

（1）加速性能测试：

工控机按照设定好的加速度以及最高车速，自动生成加速过程的工况数据，根据工况数据控制主测试电机运行，工控机控制***将主测试电机的实际运行转速代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的加速过程；

（2）上坡性能测试

工控机按照设定好的坡路角度自动生成上坡过程的工况数据，主测试电机输出一个恒定转速模拟汽车稳定车速，由汽车运行动力方程式计算汽车受到的行驶阻力，代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的上坡过程；

（3）循环工况测试

先预设定一个行驶工况，即每一时刻的车速是已知的，作为车速给定，而每一刻所需的阻力由测试平台的车速给定和车辆动态方程计算，此时，车辆设定的移动速度决定于所选的行驶工况，将车速转化为动力电机的转速信号，作为动力***的转速给定，同时根据设定的行驶工况和车辆动态方程，计算出在测试平台上需模拟的阻力，作为***的转矩给定，而后按照此车速—时间曲线循环运行；

所述的主测试电机，采用左右两侧双轴输出形式，与所述的辅助电机，二者采取对拖形式连接，该***能够完成对主测试电机的电动与发电性能的检测，

（1）当主测试电机工作于电动状态时，若采用磁粉制动器作为负载，则测试***由直流电源、电机控制器A、负载切换器、主测试电机、离合器A、变速箱、转矩传感器A、磁粉制动器、励磁控制器组成，此时需通过工控机设置离合器A为啮合状态、离合器B为分离状态；电机控制器A将直流电转变为三相交流电，为主测试电机提供能量；工控机能够设置电机控制算法，如直接转矩控制、弱磁控制等；通过励磁控制器调节磁粉制动器的励磁电流，就可以调节负载转矩，进而完成对加速、急减速、上坡、下坡等工况的模拟；若设置两磁粉离合器励磁电流不同，则能够完成左右驱动轮行驶于不同路面状况下动力***的性能测试。

（2）当主测试电机工作于电动状态时，若采用辅助电机作为负载，则测试***由直流电源、电机控制器A、负载切换器、主测试电机、离合器B、转矩传感器B、辅助电机、电机控制器B组成，此时需通过工控机设置离合器A为分离状态、离合器B为啮合状态，负载切换器需设置为主测试电机与电机控制器A连接；此时主测试电机工作于电动状态，辅助电机工作于发电状态，辅助电机可将发出的电能通过直流电源反馈至电网，此工作模式采用了能量回馈技术，实现了能量的闭环使用，能量流动方式如下附图2所示。

（3）当主测试电机工作于发电状态时，根据测试要求设置负载模式，若负载切换器设置为主测试电机与电机控制器A连接，则测试***由直流电源、电机控制器B、辅助电机、转矩传感器B、离合器B、主测试电机、负载切换器、电机控制器A组成，通过工控机设置离合器A为分离状态、离合器B为啮合状态。此时辅助电机工作于电动状态，主测试电机工作于发电状态，主测试电机可将发出的电能通过直流电源反馈至电网，实现能量的闭环使用；该工作模式主要用于测试汽车制动能量回馈时电机的发电性能，能量流动方式如下附图3所示；

（4）当主测试电机工作于发电状态时，若负载切换器设置为电机1与电阻负载连接，则测试***由直流电源、电机控制器B、辅助电机、转矩传感器B、离合器B、主测试电机、负载切换器、电阻负载组成，此时需通过工控机设置离合器A为分离状态、离合器B为啮合状态。该试验装置中采用三相平衡型电阻负载，具备线性调节功能，电阻值由工控机设置，主测试电机输出侧可以直接接入交流输入端，该电阻负载满足动力***最大输出功率要求。发电机转速恒定时，能够输出电压稳定的三相交流电，通过改变电阻负载阻值，即可改变发电机输出电流值，负载电阻值越大，输出电流越小，此时发电机输出功率较小；负载电阻值减小，发电机输出电流增大，输出功率增大；因此，通过电阻负载可以完成定功率点耐久性测试，能够对动力***发电特性进行全面测试。

Claims (2)

1.一种新能源汽车动力***复合型测试装置，其组成包括：变速箱，其特征是：所述的变速箱两端分别通过联轴器与转矩传感器A连接，所述的转矩传感器A通过联轴器与磁粉制动器连接，所述的磁粉制动器通过导线与励磁控制器连接，所述的变速箱通过离合器A与主测试电机连接，所述的主测试电机通过导线与负载切换器连接，所述的负载切换器分别通过导线与电机控制器A、电阻负载连接，所述的电机控制器A、电机控制器B分别通过导线与直流电源连接，所述的直流电源连接电网；

当所述的主测试电机工作于电动模式时，可选择磁粉制动器作为负载，由于调节励磁电流即可控制其 制动转矩，可以完成对加速、减速、上坡、下坡工况的模拟；

所述的电机控制器A、所述的电机控制器B、所述的负载切换器、所述的电阻负载分别与CAN总线连接，所述的电机控制器B通过导线与辅助电机连接，所述的辅助电机通过联轴器与转矩传感器B连接，所述的转矩传感器B通过联轴器与离合器B连接，所述的离合器B与所述的主测试电机连接；

所述主测试电机采用左右两侧双轴输出连接辅助电机，二者采取对拖形式连接，用以对主测试电机的电动与发电性能的检测；

所述的CAN总线与CAN分析仪连接，所述的CAN分析仪与工控机连接。

2.一种利用权利要求1所述的新能源汽车动力***复合型测试装置的测试方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

首先是工控机采用CAN总线通信协议通过CAN分析仪与电机控制器A、电机控制器B、负载切换器、电阻负载进行通信，工控机实时显示电机转速、转矩、电压、电流、功率、温度信息，调节负载所提供的负转矩，根据实验要求切换负载，自动设置电阻负载值，控制离合器的啮合与分离，实时显示CAN总线传输的数据信息，具备故障诊断与报警功能，并以图、表形式存储数据；

所述的复合型测试装置的测试范围及方法：

(1)加速性能测试：

工控机按照设定好的加速度以及最高车速，自动生成加速过程的工况数据，根据工况数据控制主测试电机运行，工控机控制***将主测试电机的实际运行转速代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的加速过程；

(2)上坡性能测试

工控机按照设定好的坡路角度自动生成上坡过程的工况数据，主测试电机输出一个恒定转速模拟汽车稳定车速，由汽车运行动力方程式计算汽车受到的行驶阻力，代入阻力方程中得到车辆行驶过程中所受负载转矩和负载功率，根据测试人员选定的控制方式控制负载运行，以此方式模拟车辆的上坡过程；

(3)循环工况测试

先预设定一个行驶工况，即每一时刻的车速是已知的，作为车速给定，而每一刻所需的阻力由测试平台的车速给定和车辆动态方程计算，此时，车辆设定的移动速度决定于所选的行驶工况，将车速转化为动力电机的转速信号，作为动力***的转速给定，同时根据设定的行驶工况和车辆动态方程，计算出在测试平台上需模拟的阻力，作为***的转矩给定，而后按照此车速—时间曲线循环运行；

所述加速、减速、上坡、 下坡工况测试过程中，所述主测试电机工作于电动状态，磁粉制动器作为负载，此时测试***由直流电源、电机控制器A、负载切换器、主测试电机、离合器A、变速箱、转矩传感器A、磁粉制动器、励磁控制器组成，工控机设置离合器A为啮合状态、离合器B为分离状态；电机控制器A将直流电转变为三相交流电，为主测试电机提供能量；工控机设置电机控制算法，励磁控制器调节磁粉制动器的励磁电流，用以调节负载转矩，进而完成对加速、上坡、下坡工况和循环工况的模拟；设置两磁粉离合器励磁电流不同，能够完成左右驱动轮行驶于不同路面状况下动力***的性能测试；

(5)汽车制动能量回馈时电机的发电性能测试

测试***由直流电源、电机控制器B、辅助电机、转矩传感器B、离合器B、主测试电机、负载切换器、电机控制器A组成，通过工控机设置离合器A为分离状态、离合器B为啮合状态，此时主测试电机工作于发电状态，辅助电机工作于电动状态，主测试电机将发出的电能通过直流电源反馈至电网，实现能量的闭环使用；

(6)定功率点耐久性测试

则测试***由直流电源、电机控制器B、辅助电机、转矩传感器B、离合器B、主测试电机、负载切换器、电阻负载组成，通过工控机设置离合器A为分离状态、离合器B为啮合状态，工控机设置电阻负载的阻值，此时主测试电机工作于发电状态。

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