CN108169673A - 轮毂电机驱动电动车实验装置 - Google Patents

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陈文芗
伍卫
曹福青
赵婉莹
杨俊杰
易志坤
黄志兵
沈汉鑫
方遒
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Abstract

本发明的目的在于提供一种轮毂电机驱动电动车实验装置，装置含有轮毂电机、轮毂电机驱动器、路谱系统以及能够与各种传感器、控制器接驳的输入输出口，本发明的装置中，各个部分由CAN总线组成的局域网相连。路谱系统是本发明装置的关键部件之一，它可向轮毂电机轮胎面提供模仿实际路况的工作参数，可进行不同路面情况的道路模拟测试。输入输出口可与接收方向机、加速踏板、组合开关等附加设备连接，用于接收诸如转向、加减速、灯光信号等汽车行进中需要的各种信号。

Description

轮毂电机驱动电动车实验装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其适合于分布式驱动电动汽车等轮毂电动汽车应用领域的一种轮毂电机驱动电动车实验装置。
背景技术
电动汽车具有耗能低、排放低等优点，是我国重点发展的运输工具，对其研究有着很高的社会意义和很好的市场前景。电动汽车要解决的问题就是如何用电动机替代传统燃油汽车发动机，即如何为汽车提供一套高效的电动机驱动的动力系统。目前主流凄恻电动机动力驱动系统是中置式电动机动力系统，这种系统与传统燃油机动力系统一样，结构上是采用中置电动机，通过传动轴将动力分配到左右驱动轮。中置式电动机动力系统由于存在动力传动系，存在着效率低、空间占有率高、布局不方便等缺点，没有将电动机动力特点发挥出来。为了解决中置动力系统存在的这些问题，近年来电动汽车分布式驱动系统获得了很大的发展。电动汽车分布式驱动系统的特点是利用电动机体积小、驱动简单、安装方便的特点，直接将驱动电机安装在车轮边或者车轮内。分布式驱动系统省掉了动力传动系，因此提高了效率、节约了空间，是电动汽车发展的方向。在分布式驱动系统中，将驱动电机安装在轮边的方式称为轮边电机驱动电动汽车，将驱动电机直接安装在轮子里的称为轮毂电机驱动电动汽车。由于轮毂电机驱动比轮边电机驱动安装方便，节省空间，因此轮毂电机驱动电动汽车更受到重视。
分布式驱动电动汽车的缺点在于，由于去掉了动力传输轴，轮毂之间缺乏机械连接约束，输出转矩分散独立，这导致了电动汽车在设计时要增加对电子差速、悬架结构、转向系统、力矩分配控制等部分的研究工作。作为电动汽车驱动系统的关键技术，电子差速与力矩分配控制是轮毂电机驱动电动汽车动力系统的研究关键。为了要进行这方面的研究工作，需要有相应的实验平台对轮毂电机驱动的驱动性能进行测试评估，然而，目前缺乏相应的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一个能够对轮毂电机驱动电动汽车电子差速及力矩分配性能进行测试的一个实验装置。该装置具有多种输入口，可与油门、转向机等电动汽车控制装置直连接；具有模拟道路实际地面情况的路谱系统，可模拟实际的地面路况对轮毂电机的影响。在本发明装置上可进行差速、力矩分配等多种轮毂电机驱动电动汽车需要进行的实验，为轮毂电机驱动电动汽车提供了一个能在设计过程、验证过程中进行实验的实用工具。
轮毂电机驱动电动车实验装置，包括台架(1)、电机驱动器(2)、轮毂电机(3)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)、CAN总线(6)、电脑(7)以及不少于一个的网关(8)；所述电机驱动器(2)由左电机驱动器(21)和右电机驱动器(22)，所述轮毂电机(3)由左轮毂电机(31)和右轮毂电机(32)构成，所述路谱系统(5)由左轮路谱系统(51)和右轮路谱系统(52)构成；所述左轮毂电机(31)安装在台架(1)的左边，所述右轮毂电机(32)安装在台架(1)的右边；所述左电机驱动器(21)输出连接左轮毂电机(31)，用于驱动左轮毂电机(31)转动；所述右电机驱动器(22)输出连接右轮毂电机(32)，用于驱动右轮毂电机转动(32)；所述轮边驱动器(4)的输出分别连接左电机驱动器(21)和右电机驱动器(22)，分别控制两个电机的转矩、转速等工作参数；所述左轮路谱系统(51)与左轮毂电机(31)轮胎接触，向左轮毂电机(31)传输模拟地面路况参数；右轮路谱系统(52)与右轮毂电机(32)轮胎接触，向右轮毂电机(32)传输模拟地面路况参数；所述CAN总线(6)分别与网关(8)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)连接，构成CAN局域网；所述电脑(7)与一个网关(8)连接，通过网关(8)与CAN局域网连接。
所述路谱系统(5)由托盘(511)、电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)、基座(515)构成；电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的固定端与基座(515)配合，电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的伸缩端与托盘(511)配合。
所述电机驱动器(2)由CAN总线节点(211)、DC-AC变换器(212)构成；CAN总线节点(211)与CAN总线局域网相连，接收CAN总线传输过来的指令，解析出指令内容送往DC-AC变换器(212)；DC-AC变换器(212)根据指令工作，输出接轮毂电机(3)；DC-AC变换器(212)在驱动轮毂电机转动的同时，将轮毂电机的转速、力矩等工作参数送回CAN总线节点(211)，由CAN总线节点(211)组装成CAN总线报文送往CAN总线。
所述网关(8)由CAN总线收发器(81)、程序处理器(82)、485收发器(83)、232收发器(84)、模拟输入口(85)、数字输入口(86)构成，CAN总线收发器(81)与CAN总线局域网相连，输出送往程序处理器(82)；程序处理器(82)与485收发器(83)、232收发器(84)相连，实现CAN总线与485总线、232总线的协议转换；程序处理器(82)与模拟输入口(85)、数字输入口(86)相连，实现CAN总线与模拟信号、数字信号的协议转换。
本发明的技术创新在于提供了一个可接入外部操控信号，对轮毂电机输入模拟路面影响的实验测试装置，解决了目前轮毂电动汽车在设计过程、实验验证过程无相关检测实验装置的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的原理示意图。
图2为本发明路谱系统结构示意图。
图3为本发明电机驱动器系统框图示意图。
图4为本发明网关系统框图示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，轮毂电机驱动电动车实验装置，由台架(1)、电机驱动器(2)、轮毂电机(3)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)、CAN总线(6)、电脑(7)以及不少于一个的网关(8)构成，网关(8)可根据需要外接传感器信号或者控制信号；电机驱动器(2)是本发明的核心部分之一，由左电机驱动器(21)和右电机驱动器(22)构成，左电机驱动器(21)驱动左轮毂电机(31)，控制左轮毂电机输出转矩、转速等参数，右电机驱动器(22)驱动右轮毂电机(32)，控制右轮毂电机输出转矩、转速等参数；轮毂电机(3)由左轮毂电机(31)和右轮毂电机(32)构成，左轮毂电机(31)安装在台架(1)的左边，右轮毂电机(32)安装在台架(1)的右边；路谱系统(5)也是本发明的核心部分之一，由左轮路谱系统(51)和右轮路谱系统(52)构成；工作时，左轮路谱系统(51)与左轮毂电机(31)轮胎接触，向左轮毂电机(31)传输模拟地面路况参数；右轮路谱系统(52)与右轮毂电机(32)轮胎接触，向右轮毂电机(32)传输模拟地面路况参数；CAN总线(6)是一对通讯线路，分别将网关(8)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)连接成为一个通讯集合体，构成CAN局域网；电脑(7)是本发明的中心控制器，它通过一个网关(8)与CAN局域网连接，向局域网内发送相关控制指令以及收集返回数据。
参见图2，路谱系统(5)由托盘(511)、电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)、基座(515)构成；电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的固定端分别与基座(515)配合，为每一个电推杆提供一个固定受力点；电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的伸缩端分别与托盘(511)配合，支撑住托盘(511)；工作时，支撑托盘(511)托住轮毂电机的轮胎面，当各个电推杆根据指令进行各自伸缩动作时，路谱系统就可通过托盘将模拟的地面路况参数传递到轮毂电机轮胎面。
参见图3，电机驱动器(2)由CAN总线节点(211)、DC-AC变换器(212)构成；CAN总线节点(211)与CAN总线局域网相连，接收CAN总线传输过来的指令，解析出指令内容送往DC-AC变换器(212)；DC-AC变换器(212)将直流电源变换为能够驱动轮毂电机的交流电流，驱动轮毂电机(3)旋转工作，工作时，根据指令工作，DC-AC变换器(212)控制驱动轮毂电机交流电路的大小控制转矩、转速；DC-AC变换器(212)在驱动轮毂电机转动的同时，也将轮毂电机的转速、力矩等工作参数送回CAN总线节点(211)，由CAN总线节点(211)组装成CAN总线报文送往CAN总线。
参见图4，网关(8)由CAN总线收发器(81)、程序处理器(82)、485收发器(83)、232收发器(84)、模拟I/O口(85)、数字I/O口(86)构成；CAN总线收发器(81)与CAN总线局域网相连，接收从CAN局域网送来的CAN报文，也将程序处理器(82)组装成帧的CAN报文发送往CAN局域网；输CAN总线收发器(81)受到CAN报文后，将其送往程序处理器(82)，工作时，程序处理器(82)进行两个工作：一是将接收到的CAN报文进行解析，根据解析结果分别对485收发器(83)、232收发器(84)、模拟I/O口(85)、数字I/O口(86)做相应的驱动动作，二是将由485收发器(83)、232收发器(84)、模拟I/O口(85)、数字I/O口(86)送来的数据进行组帧，组成的CAN报文送往CAN总线收发器(81)；程序处理器(82)与485收发器(83)、232收发器(84)相连，实现CAN总线与485总线、232总线的协议转换；程序处理器(82)与模拟I/O口(85)、数字I/O口(86)相连，实现CAN总线与模拟信号、数字信号的协议转换。
本发明的技术创新在于提供了一个与转向机、加速踏板、电子陀螺仪和刹车等操控信号接入，能提供对轮毂电机输入模拟路面影响的实验测试装置，解决了目前轮毂电动汽车在设计过程、实验验证过程无相关检测实验装置的问题；能够对轮毂电机驱动电动汽车电子差速及力矩分配性能进行测试；该装置有多种输入口，可与油门、转向机等电动汽车控制装置直连接；具有模拟道路实际地面情况的路谱系统，可模拟实际的地面路况对轮毂电机的影响；可进行差速、力矩分配等多种轮毂电机驱动电动汽车需要进行的实验，为轮毂电机驱动电动汽车提供了一个能在设计过程、验证过程中进行实验的实用工具。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围为准。

Claims (4)

1.轮毂电机驱动电动车实验装置，其特征在于：包括台架(1)、电机驱动器(2)、轮毂电机(3)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)、CAN总线(6)、电脑(7)以及不少于一个的网关(8)；所述电机驱动器(2)由左电机驱动器(21)和右电机驱动器(22)构成；所述轮毂电机(3)由左轮毂电机(31)和右轮毂电机(32)构成，所述路谱系统(5)由左轮路谱系统(51)和右轮路谱系统(52)构成；所述左轮毂电机(31)安装在台架(1)的左边，所述右轮毂电机(32)安装在台架(1)的右边；所述左电机驱动器(21)输出连接左轮毂电机(31)，用于驱动左轮毂电机(31)转动；所述右电机驱动器(22)输出连接右轮毂电机(32)，用于驱动右轮毂电机转动(32)；所述轮边驱动器(4)的输出分别连接左电机驱动器(21)和右电机驱动器(22)，分别控制两个电机的转矩、转速等工作参数；所述左轮路谱系统(51)与左轮毂电机(31)轮胎接触，向左轮毂电机(31)传输模拟地面路况参数；右轮路谱系统(52)与右轮毂电机(32)轮胎接触，向右轮毂电机(32)传输模拟地面路况参数；所述CAN总线(6)分别与网关(8)、轮边驱动器(4)、路谱系统(5)连接，构成CAN局域网；所述电脑(7)与网关(8)连接，通过网关(8)与CAN局域网连接。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动电动车实验装置，其特征在于：所述路谱系统(5)由托盘(511)、电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)、基座(515)构成；电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的固定端与基座(515)配合，电推杆(512)、电推杆(513)、电推杆(514)的伸缩端与托盘(511)配合。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动电动车实验装置，其特征在于：所述电机驱动器(2)由CAN总线节点(211)、DC-AC变换器(212)构成；CAN总线节点(211)与CAN总线局域网相连，接收CAN总线传输过来的指令，解析出指令内容送往DC-AC变换器(212)；DC-AC变换器(212)根据指令工作，输出接轮毂电机(3)；DC-AC变换器(212)在驱动轮毂电机转动的同时，将轮毂电机的转速、力矩等工作参数送回CAN总线节点(211)，由CAN总线节点(211)组装成CAN总线报文送往CAN总线。
4.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动电动车实验装置，其特征在于：所述网关(8)由CAN总线收发器(81)、程序处理器(82)、485收发器(83)、232收发器(84)、模拟输入口(85)、数字输入口(86)构成，CAN总线收发器(81)与CAN总线局域网相连，输出送往程序处理器(82)；程序处理器(82)与485收发器(83)、232收发器(84)相连，实现CAN总线与485总线、232总线的协议转换；程序处理器(82)与模拟输入口(85)、数字输入口(86)相连，实现CAN总线与模拟信号、数字信号的协议转换。
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