CN108732437A - 一种电动汽车驱动器模拟测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车驱动器模拟测试平台，包括机械系统和电器系统；机械系统包括永磁同步电机及其控制器和负载直流电机及其调速器；在机械系统和电器系统之间设置有信号测量载体，信号测量载体包括转矩/转速传感器、功率分析仪、温度传感器、电压电流传感器及其外围电路；电器系统中的强电部分包括开关电源柜、四象限整流器、直流电机、电动汽车驱动系统，弱电部分包括主控系统、通信线路、控制面板、功率分析仪及上位机；测试人员通过编程，可以设定负载的变化，验证驱动器在各种路况环境下的应对算法是否有效，通过CAN总线，HDT2.0PC软件将被测驱动器和负载的各种参数完整的记录下来，方便进行各种分析，其测试简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体为一种电动汽车驱动器模拟测试平台。
背景技术
电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等显著特点，成为21世纪清洁、高效和可持续发展的交通工具。电动汽车驱动器的性能决定着电动汽车的动力性能、制动性能、平稳性、安全性及经济性等。
美国Magtrol公司是测功机行业的一个全球化领导品牌，其产品主要针对变频器，伺服驱动器进行测试，主要产品是磁滞测功机，涡流测功机，电力测功机。它的优势在于测试精度高，传输速度快，重复性好，再现性好。此测功机，除了可以测电机的扭力、转速、功率外，还配备了高速电力分析仪，所以电流、电压、频率、振幅因子、电压/电流峰值和功率因数等参数均可以测。
目前，市场上现有的电动汽车驱动器测试系统大多是由传统驱动器测试系统改进的，不能完全根据电动汽车的性能需求进行驱动器的各种性能测试。根据国家标准GB-T18488.1-2006《电动汽车用电机及其控制器第一部分 技术条件》和GB-T 18488.2-2006《电动汽车用电机及其控制器第二部分 试验方法》，为了能使电动汽车驱动器出厂之前经过严格、全面、系统的检测，提高生产效率，减少人为因素的判断和干扰，开发一款适合电动汽车驱动器自动测试系统具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其可对各种测试数据进行分析，具备测试简单、可靠等优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电动汽车驱动器模拟测试平台，包括机械系统和电器系统；所述机械系统均固定在基座上，其包括被测电动汽车车用永磁同步电机及其控制器和负载直流电机及其调速器；在机械系统和电器系统之间设置有信号测量载体，信号测量载体包括转矩/转速传感器、功率分析仪、温度传感器、电压电流传感器及其外围电路；其被测电机、陪测电机、转矩/转速传感器和变速器通过联轴器同轴连接；所述电器系统分为强电部分和弱电部分，强电部分包括开关电源柜、四象限整流器、直流电机、电动汽车驱动系统，其中，两台电机共用一个直流开关电源柜；所述弱电部分包括主控系统、通信线路、控制面板、功率分析仪及上位机。
优选的，所述上位机界面为基于LABVIEW和USB-CAN卡设计的实时数据采集控制系统，其由PC机通过CAN总线与测试电机控制器及负载电机控制器进行通信。
优选的，所述CAN总线通信的基本结构为：把整个测试系统分为四个子系统，每个子系统为一个CAN节点，每两个通信节点组成一个独立的CAN网格，即为直流电机控制器-主控板、永磁同步电机控制器-主控板、主控板-上位机三个CAN网络，进行相互之间的通信和控制。
优选的，所述直流电压、电流信号，转矩/转速传感器的转矩、转速信号均通过主控系统上传至上位机中。
优选的，整个测试平台包括两种控制方案：一种通过上位机实现软件自动化控制；另一种通过控制面板上的开关按钮、电位器实现手动操作控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本电动汽车驱动器模拟测试平台，主控制台上装配有上位机、手动控制按钮，可实现对驱动系统测试平台的集中测量、控制等功能，其整个测试平台设置有两种控制方案：一种通过上位机，采用LABVIEW设计人机控制界面，实现测试平台软件自动化控制；另一种通过控制面板上的开关按钮、电位器等，控制电机的正反转及速度或扭矩指令，由主控系统负责信号采集，通过CAN总线发送到电机控制单元，实现手动操作控制；其测试简单，可靠，比较传统的电涡流式测功机，不但可以做四象限运行，还可以将负载电能反馈电网，真正做到节能环保，不需要水冷，风冷等散热设备，可以放在实验室作为研发设备，提供研发人员真实模拟电动汽车驱动器应用现场实验条件；另外，测试人员通过编程，可以设定负载的变化，验证驱动器在各种路况环境下的应对算法是否有效，通过CAN总线，HDT2.0 PC软件将被测驱动器和负载的各种参数完整的记录下来，方便进行各种分析。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图；
图2为本发明配线图；
图3为本发明程序下载流程图；
图4为本发明PLC控制原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种电动汽车驱动器模拟测试平台，包括机械系统和电器系统；机械系统均固定在基座上，其包括被测电动汽车车用永磁同步电机及其控制器和负载直流电机及其调速器，永磁同步电机内置PLC，可以灵活设计位置控制，速度控制，转矩控制，各种模式切换，用来模拟各种复杂负载特性，比如电动汽车的上坡，下坡，急停，瞬间转矩冲击等，且永磁伺服主轴电机设置为笼型结构，坚固耐用，转动惯量、转矩响应快，恒功率范围大于或等于1∶4；调速范围为1∶1000，即使在最低的转速时也具有平滑转动的特性；防护等级高；采用双轴承结构，电机运行平稳，适合驱动器开发中的前期软件开发和算法验证；在机械系统和电器系统之间设置有信号测量载体，信号测量载体包括转矩/转速传感器、功率分析仪、温度传感器、电压电流传感器及其外围电路；其被测电机、陪测电机、转矩/转速传感器和变速器通过联轴器同轴连接；电器系统分为强电部分和弱电部分，强电部分包括开关电源柜、四象限整流器、直流电机、电动汽车驱动系统，其中，两台电机共用一个直流开关电源柜；弱电部分包括主控系统、通信线路、控制面板、功率分析仪及上位机，上位机界面为基于LABVIEW和USB-CAN卡设计的实时数据采集控制系统，其由PC机通过CAN总线与测试电机控制器及负载电机控制器进行通信，实现控制指令的发送和测试数据的采集、保存、分析，PC机上安装有HDT2.0软件，HDT2.0可将测试数据导出到excel表格，且支持直接打印，实现转矩测试、转速测试、空载测试、堵转测试、温升测试等多种常用电机测试的自动化测量，让使用者最大程度节省测试时间，提升工作效率，而且，HDT2.0可以进行路况模拟测试，电池充放电测试，混合动力变速切换测试，用户根据需要自己定义负载运行的曲线，实际模拟公交模式，沙地模式，爬坡模式，高速模式，对电动汽车驱动器实际上路的能源利用优化算法进行测试；其CAN总线通信的基本结构为：把整个测试系统分为四个子系统，每个子系统为一个CAN节点，每两个通信节点组成一个独立的CAN网格，即为直流电机控制器-主控板、永磁同步电机控制器-主控板、主控板-上位机三个CAN网络，进行相互之间的通信和控制，其直流电压、电流信号，转矩/转速传感器的转矩、转速信号均通过主控系统上传至上位机中，其中，各个电机控制一般具有温度检测单元，可直接把电机的温度传到上位机中，也可通过主控系统温度检测电路进行测量。
请参阅表一：用户参数设置：
综上所述：本电动汽车驱动器模拟测试平台，主控制台上装配有上位机、手动控制按钮，可实现对驱动系统测试平台的集中测量、控制等功能，其整个测试平台设置有两种控制方案：一种通过上位机，采用LABVIEW设计人机控制界面，实现测试平台软件自动化控制；另一种通过控制面板上的开关按钮、电位器等，控制电机的正反转及速度或扭矩指令，由主控系统负责信号采集，通过CAN总线发送到电机控制单元，实现手动操作控制；其测试简单，可靠，比较传统的电涡流式测功机，不但可以做四象限运行，还可以将负载电能反馈电网，真正做到节能环保，不需要水冷，风冷等散热设备，可以放在实验室作为研发设备，提供研发人员真实模拟电动汽车驱动器应用现场实验条件；另外，测试人员通过编程，可以设定负载的变化，验证驱动器在各种路况环境下的应对算法是否有效，通过CAN总线，HDT2.0PC软件将被测驱动器和负载的各种参数完整的记录下来，方便进行各种分析。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其特征在于，包括机械系统和电器系统；所述机械系统均固定在基座上，其包括被测电动汽车车用永磁同步电机及其控制器和负载直流电机及其调速器；在机械系统和电器系统之间设置有信号测量载体，信号测量载体包括转矩/转速传感器、功率分析仪、温度传感器、电压电流传感器及其外围电路；其被测电机、陪测电机、转矩/转速传感器和变速器通过联轴器同轴连接；所述电器系统分为强电部分和弱电部分，强电部分包括开关电源柜、四象限整流器、直流电机、电动汽车驱动系统，其中，两台电机共用一个直流开关电源柜；所述弱电部分包括主控系统、通信线路、控制面板、功率分析仪及上位机。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其特征在于，所述上位机界面为基于LABVIEW和USB-CAN卡设计的实时数据采集控制系统，其由PC机通过CAN总线与测试电机控制器及负载电机控制器进行通信。
3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其特征在于，所述CAN总线通信的基本结构为：把整个测试系统分为四个子系统，每个子系统为一个CAN节点，每两个通信节点组成一个独立的CAN网格，即为直流电机控制器-主控板、永磁同步电机控制器-主控板、主控板-上位机三个CAN网络，进行相互之间的通信和控制。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其特征在于，所述直流电压、电流信号，转矩/转速传感器的转矩、转速信号均通过主控系统上传至上位机中。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车驱动器模拟测试平台，其特征在于，整个测试平台包括两种控制方案：一种通过上位机实现软件自动化控制；另一种通过控制面板上的开关按钮、电位器实现手动操作控制。
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