CN104965173B - 纯电动汽车电机性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车电机性能试验装置，包括用于安装电机的可调固定装置，所述可调固定装置包括用于与工作台连接的底座、设置在底座上的升降机构、用于固定电机的安装架,所述底座可移动的安装在工作台上，所述安装架可调节的安装在升降机构上。本发明方便对纯电动汽车电机进行测试，且可保证可靠性、高效性、准确性，降低开发成本，提高车辆开发过程中的安全性。

Description

纯电动汽车电机性能试验装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种纯电动汽车电机性能试验装置及其试验方法。

背景技术

中国大学生纯电动方程式汽车大赛是在大学生方程式汽车大赛基础上发展而来，旨在为日益成熟的纯电动汽车注入新鲜血液，带领大学生更多关注新能源汽车板块。同时，通过大赛平台，激发大学生的创造性和想象力，提升大学生的工程技术水平。纯电动方程式赛车必须在加速、制动、操控性能以及续驶里程方面具有优异表现，才能顺利完成规则中提及的所有参赛项目。

电动汽车上的驱动电机系统是整个电动汽车的核心，它的基本性能及控制直接影响到整车性能的指标。因此，电动汽车电机的测试装置对纯电动汽车整车控制器的开发和应用具有非常重要的意义。测试装置不仅可以帮助开发和应用人员分析电机在调试和应用过程中的一些故障现象，而且可以对电机的性能做出准确的评价，从而提高整车的开发速度和控制系统的效率，还可以进行整车动力系统硬件在环测试。

纯电动方程式赛车与传统汽车的最大不同在于其采用电机作为动力源，而电机与发动机最大的不同是电机用电源装置提供能量，而发动机由传统燃油提供能量。发动机对于汽车设计最重要的数据就是发动机的转速-转矩、转速-功率、万有特性曲线等性能曲线，这些曲线对于设计汽车是至关重要的，这些曲线通常是通过发动机试验装置测试出来。同样的，电机性能曲线对于整车的设计开发十分重要，特别是对整车控制器的开发尤其重要。

由于纯电动方程式赛车赛事刚刚起步，目前尚未有专门针对纯电动方程式赛车及其整车控制器的电机试验装置。电机性能试验一般包括：驱动系统外特性试验、驱动系统效率测试试验、电机系统输出转矩标定以及系统联调试验，其中最主要的是系统联调试验，其包括整车控制器、电机控制器、电池管理系统和显示仪表等的联合调试及整车控制策略的开发。

因此，急需开发一种方便对纯电动汽车电机进行测试，且可保证可靠性、高效性、准确性，降低开发成本，提高车辆开发过程中的安全性的纯电动汽车电机性能试验装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纯电动汽车电机性能试验装置，方便对纯电动汽车电机进行测试，且可保证可靠性、高效性、准确性，降低开发成本，提高车辆开发过程中的安全性。

本发明的纯电动汽车电机性能试验装置，包括用于安装电机的可调固定装置，所述可调固定装置包括用于与工作台连接的底座、设置在底座上的升降机构、用于固定电机的安装架,所述底座可移动的安装在工作台上，所述安装架可调节的安装在升降机构上。

进一步，所述底座的两侧对称设有条形滑槽，底座通过条形滑槽可移动的安装在工作台上。

进一步，所述升降机构包括升降架、丝杆、滑块，所述升降架固定在底座上，所述丝杆可转动的安装在升降架上，所述滑块的中部设有用于与丝杆螺纹连接的连接部，滑块的两侧可滑动的安装在升降架两侧设有的导轨中。

进一步，所述升降架的顶部设有供丝杆穿过的通孔，所述丝杆穿过通孔可转动的安装在升降架内，所述丝杆与通孔之间设置有止推轴承。

进一步，所述升降架的顶部设置有用于限制丝杆轴向移动的限位螺栓，所述丝杆的圆周面上设有与限位螺栓配合的环形凹槽。

进一步，所述丝杆上端沿径向设有用于安装转动件的装配孔。

进一步，安装架可调节的安装在滑块上。

进一步，所述安装架包括底板和固定在底板上的电机固定法兰，所述底板的端部设有条形安装孔，底板通过条形安装孔可调节的安装在滑块上。

进一步，还包括用于控制电机运动的电机控制器、用于测试电机功率的测功机、数据采集器、整车控制器、上位机，所述电机控制器和测功机分别与电机连接，所述数据采集器通过传感器模块与电机连接，所述整车控制器分别与电机控制器和数据采集器连接，所述上位机分别与测功机、整车控制器连接。

进一步，所述数据采集器与电机控制器之间连接有电池。

本发明的有益效果：本发明的纯电动汽车电机性能试验装置，通过可调固定装置来安装固定电机，使电机的安装位置能够实现X、Y、Z三个方向的调节，更加方便对纯电动汽车电机进行测试，且可保证可靠性、高效性、准确性，降低开发成本，提高车辆开发过程中的安全性。并且还具有以下优点：

首先，在纯电动赛车开发时，专用的纯电动车试验试验台十分昂贵，采用由可调节固定装置、上位机、测功机等构成的电机性能试验装置，避免了昂贵的设备投入费用，节约了成本，而且上位机与整车网络实时通信，保证了试验的可靠性，高效性。

其次，通过上位机对整车控制器的输入控制，使电机可以按照试验要求的工况运转，保证了试验数据的准确性。

再次，本发明可以联合纯电动车上的所有电气设备，进行系统联合试验，验证了整车线束的功能完整性和可靠性，代替了专用的电气试验设备，大大降低了开发电气系统的成本。

最后，在整车控制器软件和硬件开发过程中，通过本试验装置可以进行实际测试，比没有在试验装置上试验直接控制车辆运行要安全，提高了车辆开发过程中的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A向示意图；

图3为本发明底座与升降机构的连接结构示意图；

图4为图3的B向示意图；

图5为图3的C向示意图；

图6为本发明丝杆的结构示意图；

图7为本发明滑块的结构示意图；

图8为本发明安装架的结构示意图；

图9为本发明工作示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1的A向示意图，图3为本发明底座与升降机构的连接结构示意图，图4为图3的B向示意图，图5为图3的C向示意图，图6为本发明丝杆的结构示意图，图7为本发明滑块的结构示意图，图8为本发明安装架的结构示意图，图9为本发明工作示意图，如图所示：本实施例的纯电动汽车电机性能试验装置，包括用于安装电机1的可调固定装置，所述可调固定装置包括用于与工作台连接的底座2、设置在底座2上的升降机构、用于固定电机1的安装架,所述底座2可移动的安装在工作台上，所述安装架可调节的安装在升降机构上，底座2为四个，两个为一组，每组的两个底座2对称设置，且各组并排设置，每个底座2上均设置有一个升降机构，安装架为两个，两个安装架并排设置，各安装架的两端分别与对应的升降机构连接，通过底座2可实现电机1沿工作台X方向的调节(即电机1的左右位置调节)，升降机构可实现电机1沿工作台Y方向的调节(即电机1的上下位置调节)，安装架可实现电机1沿工作台Z方向的调节(即电机1的前后位置调节)，从而实现电机1的三向调节。

本实施例中，所述底座2的两侧对称设有条形滑槽2a，底座2通过条形滑槽2a可移动的安装在工作台上，各条形滑槽2a沿工作台X方向设置，使底座2能够沿工作台X方向移动，各条形滑槽2a可通过螺栓与工作台连接固定，也可通过设置在工作台上用于插入条形滑槽2a中的定位件(如定位销、定位柱等)与工作台连接固定。

本实施例中，所述升降机构包括升降架3、丝杆4、滑块5，所述升降架3固定在底座2上，所述丝杆4可转动的安装在升降架3上，所述滑块5的中部设有用于与丝杆4螺纹连接的连接部51，连接部51上设有用于丝杆螺纹连接的内螺纹孔51a，滑块5的两侧可滑动的安装在升降架3两侧设有的导轨31中，滑块5的两侧对称设有与导轨配合的导向限位槽52，通过丝杆4转动带动滑块5沿升降架3上下移动。

本实施例中，所述升降架3的顶部设有供丝杆4穿过的通孔，所述丝杆4穿过通孔可转动的安装在升降架3内，所述丝杆4与通孔之间设置有止推轴承，以实现丝杆4的转动。

本实施例中，所述升降架3的顶部设置有用于限制丝杆轴向移动的限位螺栓32，所述丝杆4的圆周面上设有与限位螺栓32配合的环形凹槽41，通过限位螺栓插入环形凹槽41中，使丝杆4只能周向转动，而不能轴向移动。

本实施例中，所述丝杆4上端沿径向设有用于安装转动件的装配孔42，用于使用转动件旋转丝杆4，以带动丝杆4转动。

本实施例中，安装架可调节的安装在滑块5上，滑块5上设有用于固定安装架的安装孔53，便于与安装架连接固定。

本实施例中，所述安装架包括底板6和固定在底板6上的电机固定法兰7，所述底板6的端部设有条形安装孔6a，底板6的两端分别设有条形安装孔6a，各条形孔沿底板横向设置(即工作台的Z方向)，各条形安装孔6a的位置与滑块5上安装孔53的位置相对应，底板6通过条形安装孔6a可调节的安装在滑块5上，使底板6能够沿工作台Z方向移动，条形安装孔6a通过螺栓与滑块5上安装孔53连接固定。

如图9所示，本实施例中，纯电动汽车电机性能试验装置还包括用于控制电机1运动的电机控制器8、用于测试电机1功率的测功机9、数据采集器10、整车控制器11、上位机12，所述电机控制器8和测功机9分别与电机1连接，所述数据采集器10通过传感器模块13与电机1连接，所述整车控制器11分别与电机控制器8和数据采集器10连接，所述上位机12分别与测功机9、整车控制器11连接，其中上位机12包括参数设置界面、显示界面以及数据采集与处理程序等，参数设置界面可以设定上位机12的串口通道、ID等通信参数和油门信号、温度信号等信号输入，通过串行数据线，把需要的信号输入到整车控制器11，模拟整车标定工况，显示界面可以显示整车控制器11采集到电机、电池、整车的相关测试数据，处理程序可以将采集的数据通过表格的形式保存，同时可以生成需要的标定曲线；整车控制器11用于采集油门、制动踏板的信号，判断驾驶员的驾驶意图，经过整车控制器复杂的运算后，通过CAN通信网络发出指令控制电机1的运转，同时采集电池管理系统、电机控制器8返回电池、电机参数，并通过仪表显示出相关数据，整车控制器11还包括故障处理功能，如油门故障、电池故障、高压漏电、电机故障等。测试时，整车控制器11采集踏板信号(油门信号、制动信号)、数据采集器10返回信号、上位机12传送信号，把这些信号作为输入信号，经过复杂的运算，发出控制指令到电机控制器8，控制电机的运动，同时整车控制器11还需要控制水泵、风扇等附属设备的工作。

本实施例中，所述数据采集器10与电机控制器8之间连接有电池14，以便于采集电池信号。

本发明工作时，先将电机固定在可调固定装置上，并将电机的输出轴用平键与电机固定法兰装配在一起，调整电机X、Y、Z三个方向位置，使电机与测功机同轴，然后用尼龙绳将电机固定法兰与测功机的法兰连接在一起；然后将电机与电机控制器、电池、整车控制器、数据采集器、传感器模块以及上位机电气连接，组成电机性能试验装置。

打开低压上电开关、打开测功机，在上位机中打开Labview调试界面，设置与整车控制器通信的初始化参数，通过上位机显示界面，检查各个系统是否正常。打开高压上电开关，整车控制器检测到上电信号，发出预充电控制信号，当检测到预充电满时，发出主接触器闭合指令，完成试验准备工作。

电机性能试验主要包括系统联调试验、驱动系统外特性试验、驱动系统效率测试试验、电机系统输出转矩标定试验。

系统联调试验：通过整车控制器设定试验转速范围、扭矩范围，通过测功机模拟道路负载，通过油门执行器控制油门踏板，在每个油门踏板位置稳定运行至少30秒，通过上位机显示界面记录转速、转矩、电压、电流、功率、水温等数据，此试验可以联合调试整个系统的所有功能，模拟整车运行，检查整车控制器软件、硬件的问题。

驱动系统外特性试验：通过整车控制器设定试验转速范围、扭矩范围，测功机控制油门踏板为100％油门开度，调整测功机模拟道路负载，通过上位机显示界面，记录电机转矩与转速变化曲线和电机功率与转速变化曲线及电压、电流等相关数据；根据电机要求，每过3Min歇息5Min再继续测试；电压低于电机额定电压时，整车控制器断开整车高压继电器，电池进行充电，此试验通过记录的数据，可以测定电机的最大驱动性能，检验整车控制策略对电机性能的影响。

驱动系统效率测试试验：设定试验转速范围，转速步长；记录电机控制器输入电压、电流，电机输出转速、转矩和功率；输出驱动系统效率MAP图(电机效率、控制器效率、系统效率)。此试验可以测定各个系统的效率，为整车电池容量的选取提供参考，同时为整车控制策略提供参考数据，以提高整车的经济性能。

电机系统输出转矩标定试验：通过上位机直接输出扭矩信号，整车控制器发送相等的转矩命令到电机控制器，通过上位机显示界面记录电机输出转矩值，进行拟合比较输入输出转矩曲线；此试验的目的是检验电机的实际输出扭矩值与所要求的扭矩值的差值，可以为整车控制器的控制策略开发提供依据。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：包括用于安装电机的可调固定装置，所述可调固定装置包括用于与工作台连接的底座、设置在底座上的升降机构、用于固定电机的安装架,所述底座可移动的安装在工作台上，所述安装架可调节的安装在升降机构上，所述底座的两侧对称设有条形滑槽，底座通过条形滑槽可移动的安装在工作台上，所述升降机构包括升降架、丝杆、滑块，所述升降架固定在底座上，所述丝杆可转动的安装在升降架上，所述滑块的中部设有用于与丝杆螺纹连接的连接部，滑块的两侧可滑动的安装在升降架两侧设有的导轨中，安装架可调节的安装在滑块上，所述安装架包括底板和固定在底板上的电机固定法兰，所述底板的端部设有条形安装孔，底板通过条形安装孔可调节的安装在滑块上。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：所述升降架的顶部设有供丝杆穿过的通孔，所述丝杆穿过通孔可转动的安装在升降架内，所述丝杆与通孔之间设置有止推轴承。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：所述升降架的顶部设置有用于限制丝杆轴向移动的限位螺栓，所述丝杆的圆周面上设有与限位螺栓配合的环形凹槽。

4.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：所述丝杆上端沿径向设有用于安装转动件的装配孔。

5.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：还包括用于控制电机运动的电机控制器、用于测试电机功率的测功机、数据采集器、整车控制器、上位机，所述电机控制器和测功机分别与电机连接，所述数据采集器通过传感器模块与电机连接，所述整车控制器分别与电机控制器和数据采集器连接，所述上位机分别与测功机、整车控制器连接。

6.根据权利要求5所述的纯电动汽车电机性能试验装置，其特征在于：所述数据采集器与电机控制器之间连接有电池。