CN104568471B - 电助动自行车测试平台及测试方法 - Google Patents

Abstract

电助动自行车测试平台，包括被测车辆夹装机构、外部驱动机构、惯性及阻尼等效机构、数据采集模块；所述被测车辆夹装机构支承被测车辆；所述外部驱动机构包括伺服电机、减速箱；所述惯性及阻尼等效机构包括飞轮、电磁阻尼器，所述飞轮链接与被测车辆驱动轮的轴，其转动惯量等效被测车辆及测试人员的体重，所述电磁阻尼器连接于被测车辆驱动轮的轴，其阻尼等效被测车辆行驶时的滚阻；所述数据采集模块包括码表、电能表、上位机，所述码表的感应器连接于被测车辆驱动轮侧的车架，所述码表的磁铁连接于被测车辆驱动轮的辐条，所述电能表连接于被测车辆的车载电池，所述上位机从码表和电能表接收测量数据，向电磁阻尼器和伺服电机发送控制信号。

Description

电助动自行车测试平台及测试方法

技术领域

本发明属于轮式车辆的测试技术领域，涉及一种电助动自行车性能测试平台及测试方法。

背景技术

目前，国家大力倡导绿色、低碳出行，电助动自行车以其节能、省力的优点而日益受到人们的关注。电助动自行车区别于普通的自行车和纯电动自行车，其自身具备一定功率的辅助动力，但仅在骑车人主动蹬车时起辅助驱动作用，当骑车人停止蹬车，或者车速超过最高助力车速，其电助力会逐渐减小直至消失。相比于普通的无动力自行车，电助动自行车骑行更加省力，在爬坡、逆风等情况下有优势；相比于普通的纯电动自行车，电助动自行车能耗更低，更加低碳环保。

我国是自行车生产大国，也是电动自行车生产大国，2011年生产电动自行车2600万辆，出口电动自行车117万辆，主要出口欧美日地区，但其中90％以上没有电助动功能。2009年欧盟和日本均正式发布实施了电助动自行车相关的检测标准，助动断电性能是其中的关键检测性能指标。电助动自行车的助动断电性能主要包括助力管理系统的有效性、助动断电距离、助力渐变的平稳性、人力助力比等，其中助动断电距离上指在电助动自行车行驶过程中若发生无人力驱动的情况，或者电助动自行车的车速达到了最高助力车速时，电助动车会自动减小供电电流直至完全停止供电，电助动自行车在从失去人力驱动到停止供电的时间内行驶的距离就是电动车的助动断电距离。为使国产电助动自行车能顺利出口欧盟、日本等市场，要求国内有能力对电助动自行车的助动断电性 能进行测试。

目前，国内外在电助动自行车的性能测试，特别是助动断电性能测试方面存在一定的空白，市场上还没有相关的检测设备或是测试平台。室外公共道路骑行，不仅由于受到交通环境的制约，而且路况的变化和气候的变化都会对测试结果造成一定的影响，特别是道路的坡度变化，骑行人员频繁使用刹车，会严重影响测试结果的准确性。针对这一现状，本发明提出了一种电助动自行车的测试平台，及其相应的测试方法，解决了电助动自行车的性能测试问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电助动自行车测试平台及其测试方法，避免电助动自行车的性能测试受到场地和天气环境带来的不确定因素的干扰，以保证电助动自行车性能测试结果的准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

电助动自行车测试平台，其特征在于:包括被测车辆夹装机构、外部驱动机构、惯性及阻尼等效机构、数据采集模块；

所述被测车辆夹装机构支承被测车辆，将其驱动轮抬离地面；所述外部驱动机构包括伺服电机、减速箱，所述减速箱的输出轴与被测车辆牙盘相连，其输入轴与伺服电机输出轴相连；所述惯性及阻尼等效机构包括飞轮、电磁阻尼器，所述飞轮链接与被测车辆驱动轮的轴，其转动惯量等效被测车辆及测试人员的体重，所述电磁阻尼器连接于被测车辆驱动轮的轴，其阻尼等效被测车辆行驶时的滚阻；所述数据采集模块包括码表、电能表、上位机，所述码表的感应器连接于被测车辆驱动轮侧的车架，所述码表的磁铁连接于被测车辆驱动轮的辐条，所述电能表连接于被测车辆的车载电池，所述上位机从码表和电能表 接收测量数据，向电磁阻尼器和伺服电机发送控制信号。

所述外部驱动机构的输出功率受上位机控制。所述飞轮采用模块化设计，由一系列质量不同的盘片叠加成一个飞轮，满足其中M为被测车辆和测试人员总质量，R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮半径。

所述电磁阻尼器的阻尼受上位机控制，与上位机加载于电磁铁上的励磁电压正相关。

本发明还提供一种电助动自行车测试平台的测试方法，其特征在于采用如权利要求1所述的电助动自行车测试平台，测试方法步骤如下：

(1)测试人员驾驶被测车辆以纯电动模式在符合标准要求的道路上以最大速度行驶，记录下测试人员与被测车辆的总质量M、纯电动自行车的功率P、最大行驶速度V；

(2)根据测试人员与被测车辆的总质量M定制一个飞轮，满足 其中R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮半径，飞轮采用盘片叠加的方式，事先加工好一系列不同质量的飞轮盘片，采用不同的组合可以得到任意质量的飞轮，用飞轮的转动惯量等效测试人员及车身的惯性；

(3)关闭被测车辆的电助动功能，断开电磁阻尼器的励磁，控制所述伺服电机以恒功率P运行，调节所述电磁阻尼器的励磁电压，随着励磁电压的逐渐增大，被测车辆所受阻尼也逐渐增大，行驶速度逐渐减小，直至被测车辆的速度稳定在V值，此时电磁阻尼器产生的阻力与被测车辆在标准道路上行驶时所受的滚阻等效，保持所述电磁阻尼器励磁电压不变，开始进行测试；

(4)开启被测车辆的电助动功能，控制所述伺服电机的输出功率，使被测 车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，检测被测车辆自身的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，此时伺服电机的输出功率与被测车辆自身功率的比值即为当前行驶速度下的人力助力比，重复上述步骤使被测车辆行驶助不同的速度上，得到被测车辆在不同车速下的人力助力比曲线；

(5)在被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶时，突然使所述伺服电机的输出功率降为零，检测被测车辆的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，通过分析被测车辆输出电流随时间的变化，以分析助力渐变的平稳性，结合所述车载码表可计算得助动断电距离；

(6)增大所述伺服电机的输出功率，使被测车辆的速度穿越最高助力车速，检测被测车辆的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，通过分析被测车辆输出电流随时间的变化，以分析助力渐变的平稳性，结合所述车载码表可计算得助动断电距离。

相比现有技术的测试平台，本发明所述的测试平台具有如下的有益效果：

(1)测试平台实现了电助动自行车人力助力比和助动断电距离的测试；

(2)测试平台具有一定的通用性，亦可进行与电动自行车相关的一些其他测试。

附图说明

图1是本发明电助动自行车测试平台的结构图。

其中1为飞轮；2为支架；3为电磁阻尼器；4为伺服电机；5为码表；6为电能表。

具体实施方式

如图1所示电助动自行车测试平台包括：电助动自行车测试平台，包括被测车辆夹装机构、外部驱动机构、惯性及阻尼等效机构、数据采集模块；

所述被测车辆夹装机构为支架2，支承被测车辆，将其驱动轮抬离地面。

所述外部驱动机构包括伺服电机4、减速箱，所述减速箱的输出轴与被测车辆牙盘相连，其输入轴与伺服电机输出轴相连。用于模拟骑行者骑行时产生的驱动力。

所述惯性及阻尼等效机构包括飞轮1、电磁阻尼器3，所述飞轮链接与被测车辆驱动轮的轴，其转动惯量等效被测车辆及测试人员的体重，电磁阻尼器3连接于被测车辆驱动轮的轴，其阻尼等效被测车辆行驶时的滚阻。

所述数据采集模块包括码表5、电能表6、上位机，所述码表的感应器连接于被测车辆驱动轮侧的车架，所述码表的磁铁连接于被测车辆驱动轮的辐条，所述电能表连接于被测车辆的车载电池，所述上位机从码表和电能表接收测量数据，向电磁阻尼器和伺服电机发送控制信号。

所述外部驱动机构的输出功率受上位机控制。

所述飞轮采用模块化设计，由一系列质量不同的盘片叠加成一个飞轮，满足其中M为被测车辆和测试人员总质量，R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮半径。

所述电磁阻尼器的阻尼受上位机控制，与上位机加载于电磁铁上的励磁电压正相关。

采用本发明的测试平台进行以下测试：

一、人力助力比测试

1)测试人员驾驶被测车辆以纯电动模式在符合标准要求的道路上以最大速度行驶，记录下测试人员与被测车辆的总质量M、纯电动自行车的功率P、最大 行驶速度V；

2)根据测试人员与被测车辆的总质量M定制一个飞轮，满足，其中R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮半径，飞轮采用盘片叠加的方式，事先加工好一系列不同质量的飞轮盘片，采用不同的组合可以得到任意质量的飞轮，用飞轮的转动惯量等效测试人员及车身的惯性；

3)将被测车辆安装于测试平台上，固定车辆，将驱动轮抬离地面，牙盘与变速箱的输出轴相连，在驱动轮的轴上安装电磁阻尼器、飞轮，在车架上安装码表感应器，在每根辐条上安装磁铁；

4)关闭被测车辆的电助动功能，断开电磁阻尼器的励磁，控制所述伺服电机以恒功率P运行，调节所述电磁阻尼器的励磁电压，随着励磁电压的逐渐增大，被测车辆所受阻尼也逐渐增大，行驶速度逐渐减小，直至被测车辆的速度稳定在V值，此时电磁阻尼器产生的阻力与被测车辆在标准道路上行驶时所受的滚阻等效，保持所述电磁阻尼器励磁电压不变，开始进行测试；

5)开启被测车辆的电助动功能，控制所述伺服电机的输出功率，使被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，检测被测车辆自身的输出功率，此时伺服电机的输出功率与被测车辆自身功率的比值即为当前行驶速度下的人力助力比；

6)重复上述步骤5)使被测车辆行驶助不同的速度上，得到被测车辆在不同车速下的人力助力比曲线。

二、助动断电距离测试

步骤1)、2)、3)、4)同上；

5)开启被测车辆的电助动功能，将被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，突然使所述伺服电机的输出功率降为零，检测被测车辆输出电流随 时间的变化，上位机记录下在输出功率降为零到被测车辆输出电流降为零期间码表所接收到的脉冲数n，助动断电距离为，其中c为车轮周长，N为辐条数；

6)将被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，突然增大所述伺服电机的输出功率，使被测车辆的速度穿越最高助力车速，检测被测车辆输出电流随时间的变化，上位机记录下在输出功率降为零到被测车辆输出电流降为零期间码表所接收到的脉冲数n，助动断电距离为。

三、百公里电耗测试

步骤1)、2)、3)、4)同上；

5)用容量足够大的外接电源对被测车辆进行供电，将电能表置零后记录电源的输出功率；

6)开启被测车辆电助动功能，将被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶；

7)上位机记录下码表接收到的脉冲数n，行驶里程为，当行驶里程达到100公里，上位机自动停止测试，此时电能表记录的累计电耗即为该车速下的百公里电耗。

四、充电续航里程测试

步骤1)、2)、3)、4)同上；

5)为被测车辆换上充满电的车载电池；

6)开启被测车辆电助动功能，将被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，直至电池电量耗尽；

7)上位机记录下码表接收到的脉冲数n，行驶里程为，即为充电续航里程。

Claims (1)

1.一种电助动自行车测试平台的测试方法，其特征在于采用一种电助动自行车测试平台，该电助动自行车测试平台，包括被测车辆夹装机构、外部驱动机构、惯性及阻尼等效机构、数据采集模块；

所述被测车辆夹装机构支承被测车辆，将其驱动轮抬离地面；所述外部驱动机构包括伺服电机、减速箱，所述减速箱的输出轴与被测车辆牙盘相连，其输入轴与伺服电机输出轴相连；所述惯性及阻尼等效机构包括飞轮、电磁阻尼器，所述飞轮链接与被测车辆驱动轮的轴，其转动惯量等效被测车辆及测试人员的体重，所述电磁阻尼器连接于被测车辆驱动轮的轴，其阻尼等效被测车辆行驶时的滚阻；所述数据采集模块包括码表、电能表、上位机，所述码表的感应器连接于被测车辆驱动轮侧的车架，所述码表的磁铁连接于被测车辆驱动轮的辐条，所述电能表连接于被测车辆的车载电池，所述上位机从码表和电能表接收测量数据，向电磁阻尼器和伺服电机发送控制信号；所述外部驱动机构的输出功率受上位机控制；所述飞轮采用模块化设计，由一系列质量不同的盘片叠加成一个飞轮，满足其中M为被测车辆和测试人员总质量，R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮半径；所述电磁阻尼器的阻尼受上位机控制，与上位机加载于电磁铁上的励磁电压正相关；

测试方法步骤如下：

(1)测试人员驾驶被测车辆以纯电动模式在符合标准要求的道路上以最大速度行驶，记录下测试人员与被测车辆的总质量M、纯电动自行车的功率P、最大行驶速度V；

(2)根据测试人员与被测车辆的总质量M定制一个飞轮，满足

其中R为被测车辆车轮半径，m为飞轮质量，r为飞轮 半径，飞轮采用盘片叠加的方式，事先加工好一系列不同质量的飞轮盘片，采用不同的组合可以得到任意质量的飞轮，用飞轮的转动惯量等效测试人员及车身的惯性；

(3)关闭被测车辆的电助动功能，断开电磁阻尼器的励磁，控制所述伺服电机以恒功率P运行，调节所述电磁阻尼器的励磁电压，随着励磁电压的逐渐增大，被测车辆所受阻尼也逐渐增大，行驶速度逐渐减小，直至被测车辆的速度稳定在V值，此时电磁阻尼器产生的阻力与被测车辆在标准道路上行驶时所受的滚阻等效，保持所述电磁阻尼器励磁电压不变，开始进行测试；

(4)开启被测车辆的电助动功能，控制所述伺服电机的输出功率，使被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶，检测被测车辆自身的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，此时伺服电机的输出功率与被测车辆自身功率的比值即为当前行驶速度下的人力助力比，重复上述步骤使被测车辆行驶助不同的速度上，得到被测车辆在不同车速下的人力助力比曲线；

(5)在被测车辆以某一小于最高助力车速的速度稳定行驶时，突然使所述伺服电机的输出功率降为零，检测被测车辆的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，通过分析被测车辆输出电流随时间的变化，以分析助力渐变的平稳性，结合所述车载码表可计算得助动断电距离；

(6)增大所述伺服电机的输出功率，使被测车辆的速度穿越最高助力车速，检测被测车辆的输出功率，以测试助力管理系统的有效性，通过分析被测车辆输出电流随时间的变化，以分析助力渐变的平稳性，结合所述车载码表可计算得助动断电距离。