CN112798167B - 电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法及其试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法及其试验装置，包括试验部件设置、DBC文件编写、CAN通道配置、原始试验数据设置、实际扭矩数据信息获取、数据信息处理后获得动力总成扭矩响应时间，且通过试验台架上的堵转装置，安装在堵转装置与驱动桥输出端扭矩传感器、用于控制驱动电机工作的电机控制器、与电机控制器连接的直流电源模块和试验控制单元来实现。本发明解决了目前电动车辆没有关于动力总成扭矩响应时间试验方法的问题，能够对电动车辆的动力总成的扭矩响应时间进行试验，为电动车辆的动力性能、驾驶性能以及紧急情况下的车辆响应等提供了有力的数据参考。

Description

电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法及其试验装置

技术领域

本发明涉及一种电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法及其试验装置。

背景技术

电动车辆一般通过操纵***控制驱动电机驱使驱动桥工作，驱动桥输出端输出扭矩驱使车轮转动实现车辆的行驶。其中扭矩响应时间是衡量电动车辆动态特性的一项重要参数，它直接影响了电动车辆的动力性能、驾驶性能以及紧急情况下的车辆响应等。然而，目前国家电动车辆标准中关于扭矩响应时间试验方法只对电动车辆的驱动电机有相关描述，并且国家标准中电动车辆的驱动电机扭矩响应时间试验方法描述也不够详尽，无法有效指导扭矩响应时间试验的实施。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种能够对电动车辆的动力总成的扭矩响应时间进行试验测试的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法；本发明还提供了一种用于实施该试验方法的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，包括步骤：

试验部件设置，将试验部件电动车的驱动桥两输出端连接实际扭矩信息获取装置，并将电动车驱动电机的电机控制器连接上位机；

DBC文件编写，根据电机控制器通信协议编写DBC文件；

CAN通道配置，将DBC文件导入上位机并配置CAN通道；

原始试验数据设置，制定原始试验数据信息并录入上位机保存；

需求扭矩信号发送，上位机发送需求扭矩信号，电机控制器接收处理该需求扭矩信号并发送指令控制驱动电机工作，驱动电机驱使驱动桥工作输出扭矩；

实际扭矩数据信息获取，实际扭矩信息获取装置获取驱动桥两输出端输出的实际扭矩数据信息，并传输至上位机；

数据信息处理，结束试验测试，对获取的原始试验数据信息和实际扭矩数据信息进行处理，获得动力总成扭矩响应时间。

作为优选的技术方案，所述原始试验数据设置包括测试条件数据设置和原始试验数据采集信号设置，其中：

测试条件数据包括低压控制供电电压、电机控制器直流输入电压、需求扭矩、原始试验数据采集时间间隔，原始试验数据保存时间；

原始试验数据采集信号包括采集时间信号、需求扭矩信号和实际扭矩信号。

作为优选的技术方案，所述数据信息处理包括：

记录上位机首次发送需求扭矩信号时刻t₀；

计算实际扭矩Toq_real：

Toq_real＝Toq_1#+Toq_2#

其中，Toq_1#和Toq_2#分别为驱动桥两输出端输出的实际扭矩；

计算目标扭矩Toq_tag：

Toq_tag＝Toq_req×i

其中，i为驱动桥传动比；Toq_req为需求扭矩；

上位机发出需求扭矩信号后，需求扭矩信号即刻到达电机控制器，电机控制器经过一段时间的反应延迟T_delay，开始控制驱动电机驱使驱动桥工作输出扭矩，获得实际扭矩波动曲线；

实际扭矩经过一段上升时间T_rise，实际扭矩波动曲线达到第一个扭矩波峰后进入动态扭矩波动区间T_dyn，实际扭矩波动曲线逐渐趋于稳定后进入静态扭矩波动区间T_ste；

计算静态扭矩Toq_{ste_ave}：

其中，n为静态扭矩波动区间内数据点个数，Toq_{ste_real}为静态扭矩波动区间内当前数据点的实际扭矩；

以实际扭矩Toq_real的值在静态扭矩波动区间内第一次达到静态扭矩Toq_{ste_ave}的值时刻为结束时刻t_end，

计算获得动力总成扭矩响应时间T_res

T_res＝t_end-t₀。

作为优选的技术方案，实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷的扭矩差值的绝对值大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为动态扭矩波动区间；实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷扭矩差值的绝对值不大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为静态扭矩波动区间，所述扭矩容差Toq_tol为：

Toq_tol＝Toq_tag×5％。

作为优选的技术方案，从原始试验数据信息开始保存至上位机发送需求扭矩信号之间的时间为空载时间T_emp；动态扭矩波区间与静态扭矩波动区间的波峰或波谷时刻为临界时刻t_sep。

作为优选的技术方案，所述实际扭矩信息获取装置为分别安装在驱动桥两输出端的扭矩传感器，两所述扭矩传感器分别连接有堵转装置；所述上位机与电机控制器通过CAN网络进行通信连接。

电动车辆动力总成扭矩响应时间试验装置，包括试验台架，所述试验台架上固定安装有两堵转装置，两所述堵转装置分别安装有与电动车的驱动桥两输出端连接扭矩传感器；所述试验台架上还设置有用于控制电动车的驱动电机工作的电机控制器，所述电机控制器连接有直流电源模块，所述电机控制器还连接有试验控制单元。

作为优选的技术方案，还包括移动电源小车，所述移动电源小车上设置有为电动车提供低压电源的低压供电电源模块，所述移动电源小车上还设置有用于通信连接所述电机控制器和所述试验控制单元的CAN模块。

由于采用了上述技术方案的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法及其试验装置，包括步骤：试验部件设置、DBC文件编写、CAN通道配置、原始试验数据设置、实际扭矩数据信息获取、数据信息处理后获得动力总成扭矩响应时间。本发明解决了目前电动车辆没有关于动力总成扭矩响应时间试验方法的问题，能够对电动车辆的动力总成的扭矩响应时间进行试验，为电动车辆的动力性能、驾驶性能以及紧急情况下的车辆响应等提供了有力的数据参考。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的工作流程图；

图2是本发明试验中的实际扭矩波动曲线；

图3是本发明的试验装置的示意图。

图中：1-堵转装置；2-扭矩传感器；3-驱动桥；4-驱动电机；5-电机控制器；6-直流电源模块；7-移动电源小车；8-上位机。

具体实施方式

下面参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予结构以及功能基本相同的组成部分，并且为了使说明书更加简明，省略了关于基本上相同的组成部分的冗余描述。

如图1和图2所示，电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，包括步骤：

试验部件设置，将试验部件电动车的驱动桥两输出端连接实际扭矩信息获取装置，并将电动车驱动电机4的电机控制器5连接上位机8；且所述上位机8与电机控制器5通过CAN网络进行通信连接；所述实际扭矩信息获取装置为分别安装在驱动桥3两输出端的两扭矩传感器2，两扭矩传感器2分别连接有堵转装置1，两扭矩传感器2分别通过法兰连接驱动桥3两输出端，两堵转装置1分别通过法兰连接1#、2#两扭矩传感器2，两堵转装置1固定在试验台上实现堵转工况；通过两扭矩传感器2分别检测获取驱动桥两输出端输出的实际扭矩Toq_1#和Toq_2#。DBC文件编写，根据电机控制器5通信协议编写DBC文件；上位机8与电机控制器5通过CAN网络进行通信，上位机8与电机控制器5通讯根据电动车辆整车CAN通讯协议编写DBC文件，文件可包含电机需求扭矩、电机需求转速、电机控制器5使能、电机控制模式、循环计数器、故障代码、转动方向等控制信息；

CAN通道配置，将DBC文件导入上位机8并配置CAN通道；将DBC文件导入上位机8软件后配置信号通道形成通信网络，上位机8发送指令通过CAN通道，将指令发送至电机控制器5，用于控制驱动电机4工作；

原始试验数据设置，制定原始试验数据信息并录入上位机8保存；

需求扭矩信号发送，上位机8发送需求扭矩信号，电机控制器5接收处理该需求扭矩信号并发送指令控制驱动电机4工作，驱动电机4驱使驱动桥3工作输出扭矩；

实际扭矩数据信息获取，实际扭矩信息获取装置获取驱动桥3两输出端输出的实际扭矩数据信息，并传输至上位机8，获得实际扭矩波动曲线；

数据信息处理，结束试验测试，对获取的原始试验数据信息和实际扭矩数据信息进行处理，获得动力总成扭矩响应时间。

而所述原始试验数据设置包括测试条件数据设置和原始试验数据采集信号设置，其中：

测试条件数据包括低压控制供电电压、电机控制器直流输入电压、需求扭矩、原始试验数据采集时间间隔，原始试验数据保存时间；

原始试验数据采集信号包括采集时间信号、需求扭矩信号和实际扭矩信号。

其中，所述数据信息处理包括：

记录上位机8首次发送需求扭矩信号时刻t₀；

计算实际扭矩：

Toq_real＝Toq_1#+Toq_2#

其中，Toq_1#和Toq_2#分别为设置在驱动桥3两输出端的两扭矩传感器2所获取的实际扭矩；

计算目标扭矩：

Toq_tag＝Toq_req×i

其中，i为驱动桥传动比；Toq_req为需求扭矩；

如图2所示，上位机8发出需求扭矩信号后，需求扭矩信号即刻到达电机控制器5，电机控制器5经过一段时间的反应延迟T_delay，开始控制驱动电机4驱使驱动桥3工作输出扭矩，从而可获得电动车辆动力总成扭矩响应时间试验中的实际扭矩波动曲线；

实际扭矩经过一段上升时间T_rise，实际扭矩波动曲线达到第一个扭矩波峰后进入动态扭矩波动区间T_dyn，实际扭矩波动曲线逐渐趋于稳定后进入静态扭矩波动区间T_ste；

计算静态扭矩：

其中，n为静态扭矩波动区间内数据点个数，Toq_{ste_real}为静态扭矩波动区间内当前数据点的实际扭矩；

以实际扭矩在静态扭矩波动区间内第一次上升至静态扭矩的时刻为结束时刻t_end，

计算获得动力总成扭矩响应时间T_res：

T_res＝t_end-t₀。

对于实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷的扭矩差值的绝对值大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为动态扭矩波动区间；实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷扭矩差值的绝对值不大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为静态扭矩波动区间，所述扭矩容差Toq_tol为：

Toq_tol＝Toq_tag×5％。

在电动车辆动力总成扭矩响应时间试验中所获取的实际扭矩波动曲线上，从原始试验数据信息开始保存至上位机8发送需求扭矩信号之间的时间为空载时间T_emp；动态扭矩波区间与静态扭矩波动区间的波峰或波谷时刻为临界时刻t_sep。

如图2所示，以下是一电动车辆车动力总成扭矩响应时间试验例：

设置低压供电电压为12V、电机控制器直流输入电压为336V、需求扭矩Toq_req为210N·m、原始试验数据保存时间间隔为4s；

经试验测试获取扭矩响应时间原始试验数据信息参见下表。

由表中得出上位机8发出需求扭矩信号首次发送时刻t₀为2.64s；

计算实际扭矩Toq_real：

根据Toq_real＝Toq_1#+Toq_2#得到如表中的各实际扭矩Toq_real；

计算目标扭矩Toq_tag：

Toq_tag＝Toq_req*i＝210×14.77N·m＝3101.7N·m；

其中，传动比i为14.77；

计算扭矩容差Toq_tol：

Toq_tol＝Toq_tag×5％＝3101.7×0.05N·m＝155.1N·m；

计算相邻波峰与波谷扭矩差值的绝对值得到如表中的相邻波峰与波谷扭矩差值的绝对值；

得出临界时刻t_sep为3.67s；

因此动态扭矩波动区间为3.07s～3.67s，静态扭矩波动区间为3.67s～4.56s；

计算静态扭矩Toq_{ste_ave}：

参考表中实际扭矩Toq_real，得出结束时刻t_end为3.69s；

计算动力总成扭矩响应时间T_res：

T_res＝t_end-t₀＝3.69s-2.64s＝1.05s。

本电动车辆车动力总成扭矩响应时间试验例表中，Toq_1#和Toq_2#为两扭矩传感器2分别获取的驱动桥两输出端输出的实际扭矩值。获取采集时间也可以采用10ms或20ms等均匀时间间隔进行采集。

如图3所示，电动车辆动力总成扭矩响应时间试验装置，包括试验台架，所述试验台架上固定安装有两堵转装置1，两所述堵转装置1分别安装有与电动车的驱动桥3两输出端连接的扭矩传感器2，两扭矩传感器2分别通过法兰连接驱动桥3两输出端；堵转装置1可以采用目前现有电动车辆扭矩响应时间试验方法中所采用的堵转装置1，如可以采用设有法兰的堵转块，堵转块通过法兰连接扭矩传感器2，堵转块再固定在试验台上等结构方式，这些均为公知常识，此处不再描述。所述试验台架上还设置有用于控制电动车的驱动电机4工作的电机控制器5，所述电机控制器5连接有直流电源模块6，所述电机控制器5还连接有试验控制单元，试验控制单元可采用上位机8。两扭矩传感器2用于获取驱动桥3两输出端的实际扭矩信息，并将实际扭矩信息传输至上位机8；还包括移动电源小车7，所述移动电源小车7上设置有为电动车提供低压电源的低压供电电源模块，低压供电电源模块可采用蓄电池；所述移动电源小车7上还设置有用于通信连接所述电机控制器5和所述试验控制单元的CAN模块，这样上位机8与电机控制器5通过CAN网络进行通信来连接试验***。

工作时，将驱动桥3两输出端分别连接扭矩传感器2，两扭矩传感器2分别连接堵转装置1，用于获取驱动桥两输出端输出的实际扭矩Toq_1＃和Toq_2＃。

堵转装置1连接试验台架，直流电源模块6为电机控制器5提供高压供电电源驱使驱动电机4工作，上位机8用于发送指令并接收两扭矩传感器2及电机控制器5等传输的信息，移动电源小车7包含CAN模块，用于接收上位机8指令发送给电机控制器5；移动电源小车7的低压供电电源模块为电动车及整车线束提供低压电源，上位机8与电机控制器5通过CAN模块进行通信。上位机8发送需求扭矩指令，通过CAN模块，将指令发送至电机控制器5，用于控制驱动电机4使驱动桥3输出实际扭矩进行试验。

如上所述，已经在上面具体地描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此。本领域的技术人员应该理解，可以根据设计要求或其他因素进行各种修改、组合、子组合或者替换，而它们在所附权利要求及其等效物的范围内。

Claims (4)

1.电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，其特征在于，包括步骤：

试验部件设置，将试验部件电动车的驱动桥两输出端连接实际扭矩信息获取装置，并将电动车驱动电机的电机控制器连接上位机；

DBC文件编写，根据电机控制器通信协议编写DBC文件；

CAN通道配置，将DBC文件导入上位机并配置CAN通道；

原始试验数据设置，制定原始试验数据信息并录入上位机保存；

需求扭矩信号发送，上位机发送需求扭矩信号，电机控制器接收处理该需求扭矩信号并发送指令控制驱动电机工作，驱动电机驱使驱动桥工作输出扭矩；

实际扭矩数据信息获取，实际扭矩信息获取装置获取驱动桥两输出端输出的实际扭矩数据信息，并传输至上位机；

数据信息处理，结束试验测试，对获取的原始试验数据信息和实际扭矩数据信息进行处理，获得动力总成扭矩响应时间；

所述原始试验数据设置包括测试条件数据设置和原始试验数据采集信号设置；其中：

测试条件数据包括低压控制供电电压、电机控制器直流输入电压、需求扭矩、原始试验数据采集时间间隔，原始试验数据保存时间；

原始试验数据采集信号包括采集时间信号、需求扭矩信号和实际扭矩信号；

所述数据信息处理包括：

记录上位机首次发送需求扭矩信号时刻t₀；

计算实际扭矩Toq_real：

Toq_real＝Toq_1#+Toq_2#

其中，Toq_1#和Toq_2#分别为驱动桥两输出端输出的实际扭矩；

计算目标扭矩Toq_tag：

Toq_tag＝Toq_req×i

其中，i为驱动桥传动比；Toq_req为需求扭矩；

上位机发出需求扭矩信号后，需求扭矩信号即刻到达电机控制器，电机控制器经过一段时间的反应延迟T_delay，开始控制驱动电机驱使驱动桥工作输出扭矩；

实际扭矩经过一段上升时间T_rise，实际扭矩波动曲线达到第一个扭矩波峰后进入动态扭矩波动区间T_dyn，实际扭矩波动曲线逐渐趋于稳定后进入静态扭矩波动区间T_ste；

计算静态扭矩Toq_{ste_ave}：

其中，n为静态扭矩波动区间内数据点个数，Toq_{ste_real}为静态扭矩波动区间内当前数据点的实际扭矩；

以实际扭矩的值在静态扭矩波动区间内第一次达到静态扭矩的值时刻为结束时刻t_end，

计算获得动力总成扭矩响应时间T_res：

T_res＝t_end-t₀。

2.如权利要求1所述的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，其特征在于：实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷的扭矩差值的绝对值大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为动态扭矩波动区间；实际扭矩波动曲线上任意相邻波峰与波谷扭矩差值的绝对值不大于扭矩容差Toq_tol的波动区间为静态扭矩波动区间，所述扭矩容差Toq_tol为：

Toq_tol＝Toq_tag×5％。

3.如权利要求1所述的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，其特征在于：从原始试验数据信息开始保存至上位机发送需求扭矩信号之间的时间为空载时间T_emp；动态扭矩波区间与静态扭矩波动区间的波峰或波谷时刻为临界时刻t_sep。

4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的电动车辆动力总成扭矩响应时间试验方法，其特征在于：所述实际扭矩信息获取装置为分别安装在驱动桥两输出端的扭矩传感器，两所述扭矩传感器分别连接有堵转装置；所述上位机与电机控制器通过CAN网络进行通信连接。

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