CN106646020B - 基于电池管理的多功能动态测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电池管理的多功能动态测试系统，包括：AC/DC模块；电机控制器；DC/DC模块，DC/DC模块与AC/DC模块相连；动力电池；电池管理系统；电力测功机；测功机控制器，以控制输出为A相、B相、C相动力电，其中，当电力测功机处于倒拖模式时，用于将电能转换为机械能，以使电力测功机输出转速和转矩，当电力测功机处于负载模式时，用于将被测电机输出的机械能转换为电能，以为动力电池充电和/或电力测功机供电。该测试系统不需要稳压装置，实现电能的循环利用，提高了系统节能效果，降低了实验室建设成本。

Description

基于电池管理的多功能动态测试系统
技术领域
本发明涉及新能源台架测试技术领域，特别涉及一种基于电池管理的多功能动态测试系统。
背景技术
在汽车测试过程中，台架测试是不可或缺的环节，台架测试中可以分为稳态测试和动态测试。稳态测试主要进行系统或是零部件稳态性能的测试，及控制系统功能性的验证测试；动态测试是指实验目的以及法规进行瞬态测试，真实的模拟实车的道路行驶工况。
节能减排、绿色高效的出行方式变成了当今社会的主旋律，而实现高效节能绿色出行的重点便是动力系统的变革。现在除了在传统动力系统上改善燃烧效率外，常用的方法就是混合动力和电动两种方法，但是这两种方法最终的归结点为电驱动、电池、电控这么几个方面。汽车最终是作为一种系统呈现给公众，当然可以采用专用的测试手段和方法对专门的部件测试，但作为系统就需要专门的系统测试设备，所以瞬态测试台架就应运而生。
相关技术中，在动态测试时使用的测功机为电力测功机，电力测功机的好处是可以作为动力输入单元，当它作为动力输入单元时将电网的电能转化为机械能；当它作为负载使用时它将机械能转化为电能。在其作为负载时转化的电能会并入到电网中，但是由于测试工况的瞬时性，其产生的电能不是稳定的，需要相应稳压设备将产生的不稳定电能转化成为稳定电能后并入电网。然而，如果不加稳压装置直接并入电网会对整个电网造成影响，从而影响电网的稳定性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于电池管理的多功能动态测试系统，该系统可以实现电能的循环利用，简单易实现。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于电池管理的多功能动态测试系统，包括：AC/DC模块，所述AC/DC模块接入电网，以将交流电转换为直流电；电机控制器，所述电机控制器与被测电机相连；DC/DC模块，所述DC/DC模块与所述AC/DC模块相连；动力电池；电池管理系统，所述电池管理系统分别与所述DC/DC模块、所述动力电池和所述电机控制器相连；电力测功机，所述电力测功机通过传动轴和所述被测电机相连；测功机控制器，所述测功机控制器分别与电力测功机和所述AC/DC模块相连，以控制输出为A相、B相、C相动力电，其中，所述电力测功机的工作模式包括倒拖模式和负载模式，当所述电力测功机处于所述倒拖模式时，用于将电能转换为机械能，以使所述电力测功机输出转速和转矩，当所述电力测功机处于所述负载模式时，用于将所述被测电机输出的机械能转换为电能，以为所述动力电池充电和/或所述电力测功机供电。
本发明实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统，在电力测功机处于倒拖模式时，可以将电能转换为机械能，从而使电力测功机输出转速和转矩，并且在电力测功机处于负载模式时，可以将被测电机输出的机械能转换为电能，从而为动力电池充电和/或电力测功机供电，不需要稳压装置，实现电能的循环利用，提高了系统节能效果，降低了实验室建设成本，简单易实现。
另外，根据本发明上述实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，当所述动力电池的剩余电量小于或等于第一预设电量时，所述被测电机产生的电能优先为所述动力电池充电；当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第一预设电量且小于等于第二预设电量时，所述被测电机产生的电能为所述动力电池充电且通过所述DC/DC模块为所述电力测功机供电，其中，所述第二预设电量大于所述第一预设电量；当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第二预设电量时，所述动力电池和所述DC/DC模块同时给所述电力测功机供电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：AMT(Automated MechanicalTransmission，电控机械自动变速器)，所述AMT通过传动轴分别与所述电力测功机和所述被测电机相连；AMT控制器，所述AMT控制器与所述AMT相连。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第二预设电量时，所述动力电池和所述DC/DC模块同时为所述被测电机供电，AC/DC模块处于关闭状态；当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第一预设电量且小于等于所述第二预设电量，由所述电力测功机、所述电网和所述动力电池为所述被测电机供电；当所述动力电池的剩余电量小于等于所述第一预设电量时，由所述电力测功机和所述电网为所述被测电机供电，且同时为所述动力电池充电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：冷水机，所述冷水机分别与所述电力测功机和所述被测电机相连。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：机油冷却器，所述机油冷却器分别与所述AMT和所述冷水机相连。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统的结构示意图；
图2为根据本发明另一个实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统的结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统的能量流动示意图；
图4为根据本发明一个实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统的控制流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于电池管理的多功能动态测试系统。
图1是本发明一个实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统的结构示意图。
如图1所示，基于电池管理的多功能动态测试系统包括：AC/DC模块100、电机控制器200、DC/DC模块300、动力电池400、电池管理系统500、电力测功机600和测功机控制器700。
其中，AC/DC模块100接入电网，以将交流电转换为直流电。电机控制器200与被测电机800相连。DC/DC模块300(即双向DC/DC)与AC/DC模块100相连。电池管理系统500分别与DC/DC模块300、动力电池400和电机控制器200相连。电力测功机600通过传动轴和被测电机800相连。测功机控制器700分别与电力测功机600和AC/DC模块100相连，以控制输出为A相、B相、C相动力电，其中，电力测功机600的工作模式包括倒拖模式和负载模式，当电力测功机600处于倒拖模式时，用于将电能转换为机械能，以使电力测功机600输出转速和转矩，当电力测功机600处于负载模式时，用于将被测电机800输出的机械能转换为电能，以为动力电池400充电和/或电力测功机600供电。该测试系统可以不需要稳压装置，实现电能的循环利用，提高了系统节能效果，降低了实验室建设成本。
其中，可以理解的是，电力测功机600有两种工作状态：倒拖和负载。当采用倒拖开启时，电力测功机600可以作为驱动部件使用，即可以从电网取电通过AC/DC模块100变成需要的直流电，然后通过测功机控制器700将电能转化为机械能，从而电力测功机600可以主动的输出转速和转矩；当采用负载模式时，和电力测功机600相连的传动轴给电力测功机600机械能即转速和转矩，电力测功机600通过测功机控制器700将这部分机械能转化为电能，通常情况是将这部分电能通过稳压系统回馈到电网，但本发明实施例的焦点是基于电池管理的多功能动态测试系统无电网能量回馈，从而实现电能的循环利用，提高节能效果。
需要说明的是，采用电力测功机600优点是可以将机械能转化为电能，因此在电力测功机600的控制中有两种模式可以选择：倒拖和负载。倒拖可以将电力测功机600作为系统的原动机。负载就是将电力测功机600作为负载，这样使得系统在运行过程中产生的机械能转化为电能。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，当动力电池400的剩余电量小于或等于第一预设电量时，被测电机700产生的电能优先为动力电池400充电；当动力电池400的剩余电量大于等于第一预设电量且小于等于第二预设电量时，被测电机800产生的电能为动力电池400充电且通过DC/DC模块300为电力测功机600供电，其中，第二预设电量大于第一预设电量；当动力电池400的剩余电量大于等于第二预设电量时，动力电池400和DC/DC模块300同时给电力测功机600供电。
需要说明的是，第一预设电量和第二预设电量可以根据实际情况进行设置。
可以理解的是，a、当动力电池400的SOC≤SOCref0时，被测电机800产生的电能给优先给动力电池400充电；b、当动力电池400的SOCref0≤SOC≤SOCref1时，被测电机800产生的电能一部分给动力电池400充电一部分通过DC/DC模块300给电力测功机600供电，从而电力测功机600可以减少从电网内得到的能量；c、当动力电池400的SOC≥SOCref1时，动力电池400和DC/DC模块300同时给电力测功机600提供能量，用于电力测功机600工作。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，还包括：AMT 900和AMT控制器1000。
其中，AMT 900通过传动轴分别与电力测功机600和被测电机800相连。AMT控制器1000与AMT 900相连。
也就是说，本发明实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统电器拓扑结构为：电网的380V的动力电和AC/DC模块100相联，AC/DC模块100和电力测功机600的测功机控制器700相联，电力测功机600控制输出为A相、B相、C相动力电和电力测功机600相联，从AC/DC模块100出来的电一路给双向DC/DC模块300，DC/DC模块300和被测电机800的电机控制器200相联，在DC/DC模块300和被测电机800之间并入一块动力电池模块(动力电池400和电池管理系统500)，电机控制器200出来的A相、B相、C相和被测电机800相联，如果测试AMT 900则AMT控制器1000和AMT 900相联。
需要说明的是，电力测功机600通过传动轴和被测电机800直接相联，如果测试AMT系统则电力测功机600需要先和AMT 900通过传动相联然后AMT 900通过传动轴和被测电机800相联。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，当动力电池400的剩余电量大于等于第二预设电量时，动力电池400和DC/DC模块300同时为被测电机800供电，AC/DC模块100处于关闭状态；当动力电池400的剩余电量大于等于第一预设电量且小于等于第二预设电量，由电力测功机600、电网和动力电池400为被测电机800供电；当动力电池400的剩余电量小于等于第一预设电量时，由电力测功机600和电网为被测电机800供电，且同时为动力电池400充电。
可以理解的是，a、当动力电池400的SOC≥SOCref1时，由动力电池400和DC/DC模块300同时给被测电机800提供能量，DC/DC模块300的能量来源于电力测功机600，此时AC/DC模块100处于关闭状态，即不从电网中获取能量；b、当动力电池400的SOCref0≤SOC≤SOCref1时，由于系统在运行过程中势必会能量损失，从而为了维持系统能够正常的运行就需要从电网中抽取额外的能量进行补充，其中，维持电机运行主要是由电力测功机600发电、电网以及动力电池400，如果电机需要的电能较多时动力电池400提供一部分电能，如果需要的电能较少，则动力电池400进入充电状态；c、当动力电池400的SOC≤SOCref0时，此时需要从电网中抽取最大功率的能量，一部分用于动力电池400充电，一部分用于被测电机800，同时被测电机800的电能一部分来源于电力测功机600的发电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例的测试系统还包括：冷水机1100。其中，冷水机1100分别与电力测功机600和被测电机800相连。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例的测试系统还包括：机油冷却器1200。其中，机油冷却器1200分别与AMT 900和冷水机1100相连。
另外，根据本发明实施例的测试系统的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
具体而言，本发明实施例的测试系统可以满足多种目的测试，主要是：电机稳态和动态性能测试、电机控制器的测试与开发、AMT控制策略开发、可以用来模拟整车在实际道路上的行驶工况、根据测试法规可以测试整个动力系统的工作情况，在不装车情况下提前了解系统的工作状况，可以减少缩短整车开发流程，提高研发效率。
如图3所示，电网中的三相动力电能经过AC/DC模块100转化为直流电能，经过电机控制器200转化成为系统需要的A相、B相、C相电能，使得电力测功机600运行，将电能转化为机械能；机械能经过AMT 900传递给被测电机800，被测电机800将机械能转化为电能，转化后的电能一部分用于给动力电池400充电，一部分经过DC/DC模块300变换转化成合适电压的电能给电力测功机600提供电能。
如图4所示，被测电机发电性能此时测功机开启倒拖模式，即电力测功机600作为系统的原动机，此时电力测功机600消耗电能转化为系统机械能：a、当动力电池400的SOC≤SOCref0时，被测电机800产生的电能给优先给动力电池400充电；b、当动力电池400的SOCref0≤SOC≤SOCref1时，被测电机800产生的电能一部分给动力电池400充电一部分通过DC/DC模块300给电力测功机600供电，这样电力测功机600可以减少从电网内得到的能量；c、当动力电池400的SOC≥SOCref1时，这时动力电池400和DC/DC模块300同时给电力测功机600提供能量，用于电力测功机600工作。被测电机动力输出性能测功机此时处于正常模式，即测功机负载模式，这时电力测功机600将系统机械能转化为电能：a、当动力电池400的SOC≥SOCref1时，由动力电池400和DC/DC模块300同时给被测电机800提供能量，DC/DC模块300的能量来源于电力测功机600，此时AC/DC模块100处于关闭状态，即不从电网中获取能量；b、当动力电池400的SOCref0≤SOC≤SOCref1时，由于系统在运行过程中势必会能量损失，从而为了维持系统能够正常的运行就需要从电网中抽取额外的能量进行补充，其中，维持电机运行主要是由电力测功机600发电、电网以及动力电池400，如果电机需要的电能较多时动力电池400提供一部分电能，如果需要的电能较少，则动力电池400进入充电状态；c、当动力电池400的SOC≤SOCref0时，此时需要从电网中抽取最大功率的能量，一部分用于动力电池400充电，一部分用于被测电机800，同时被测电机800的电能一部分来源于电力测功机600的发电。
根据本发明实施例的基于电池管理的多功能动态测试系统，在电力测功机处于倒拖模式时，可以将电能转换为机械能，从而使电力测功机输出转速和转矩，并且在电力测功机处于负载模式时，可以将被测电机输出的机械能转换为电能，从而为动力电池充电和/或电力测功机供电，不需要稳压装置，实现电能的循环利用，提高了系统节能效果，降低了实验室建设成本，简单易实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种基于电池管理的多功能动态测试系统，其特征在于，包括：
AC/DC模块，所述AC/DC模块接入电网，以将交流电转换为直流电；
电机控制器，所述电机控制器与被测电机相连；
DC/DC模块，所述DC/DC模块与所述AC/DC模块相连；
动力电池；
电池管理系统，所述电池管理系统分别与所述DC/DC模块、所述动力电池和所述电机控制器相连；
电力测功机，所述电力测功机通过传动轴和所述被测电机相连；以及
测功机控制器，所述测功机控制器分别与电力测功机和所述AC/DC模块相连，以控制输出为A相、B相、C相动力电，其中，所述电力测功机的工作模式包括倒拖模式和负载模式，当所述电力测功机处于所述倒拖模式时，用于将电能转换为机械能，以使所述电力测功机输出转速和转矩，当所述电力测功机处于所述负载模式时，用于将所述被测电机输出的机械能转换为电能，以为所述动力电池充电和/或所述被测电机供电；
自动变速器AMT，所述AMT通过传动轴分别与所述电力测功机和所述被测电机相连；
AMT控制器，所述AMT控制器与所述AMT相连；
冷水机，所述冷水机分别与所述电力测功机和所述被测电机相连；
机油冷却器，所述机油冷却器分别与所述AMT和所述冷水机相连。
2.根据权利要求1所述的基于电池管理的多功能动态测试系统，其特征在于，其中，
当所述动力电池的剩余电量小于或等于第一预设电量时，所述被测电机产生的电能优先为所述动力电池充电；
当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第一预设电量且小于等于第二预设电量时，所述被测电机产生的电能为所述动力电池充电且通过所述DC/DC模块为所述电力测功机供电，其中，所述第二预设电量大于所述第一预设电量；以及
当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第二预设电量时，所述动力电池和所述DC/DC模块同时给所述电力测功机供电。
3.根据权利要求2所述的基于电池管理的多功能动态测试系统，其特征在于，其中，
当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第二预设电量时，所述动力电池和所述DC/DC模块同时为所述被测电机供电，AC/DC模块处于关闭状态；
当所述动力电池的剩余电量大于等于所述第一预设电量且小于等于所述第二预设电量，由所述电力测功机、所述电网和所述动力电池为所述被测电机供电；以及
当所述动力电池的剩余电量小于等于所述第一预设电量时，由所述电力测功机和所述电网为所述被测电机供电，且同时为所述动力电池充电。
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