CN109947085A - 一种分布式驱动控制系统测试台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式驱动控制系统测试台，包括电池模拟器分别与主控系统和所述电机控制器电气连接；主控系统与被测整车控制器电气连接；被测整车控制器与电机控制器电气连接；电机控制器分别与电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接；电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ的输入端与380V电压电气连接，用于作为实际的电机负载测试控制系统输出的电压和电流参数；功率分析仪分别与电池模拟器、主控系统、电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接。本发明测试台通过功率级电机模拟器代替实际电机负载，只需要和分布式驱动相匹配的功率级电机模拟器即可测试，省去了电机和测功机以及扭矩转速传感器等，大大节省了空间、成本和时间。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制器测试技术领域，尤其涉及一种分布式驱动控制系统测试台。
背景技术
随着电机及电控技术的发展，在车轮轮毂上装上电机直接驱动车辆成为了可能，这种电机包括电机控制器和整车控制器在内的动力系统称为分布式驱动系统，相比于集中式驱动系统，分布式驱动系统省去了减速器，差速器以及半轴，这种结构非常紧凑，传动效率高。因此分布式驱动是近年来应用在车辆上的一种分布式驱动技术。目前在测试电机控制器性能时需要用负载电机和测功机搭建实际测试台架，对于分布式驱动系统的测试需要至少两个电机作为电机控制器的负载，并且需要测功机作为电机的机械负载，电机和控制系统的开发往往时并行的，甚至开发控制系统的厂家是不开发电机的，这对分布式驱动控制系统的测试带来一定的困难，而且整个测试准备的时间较长，涉及到电机和测功机的轴系对中，在测试时间和成本上投入较大。
为了克服背景技术中的不足与缺陷，本发明提供一种分布式驱动控制系统测试台。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过功率级电机模拟器代替实际电机负载的分布式驱动控制系统测试台。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种分布式驱动控制系统测试台，包括电池模拟器、主控系统、被测整车控制器、电机控制器，电机模拟器Ⅰ、电机模拟器Ⅱ和功率分析仪，其中：
所述电池模拟器分别与所述主控系统和所述电机控制器电气连接，用于模拟车用电池特性给电机控制器提供直流电压和电流；
所述主控系统与被测整车控制器电气连接，用于设置油门踏板和制动踏板开度，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器；
所述被测整车控制器与电机控制器电气连接，用于接收来自所述主控系统发送的油门踏板信号和制动踏板信号，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送至电机控制器；
所述电机控制器分别与电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接，用于输出三相交流电由电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ吸收，经过交流到直流再到交流转换后回馈到电网；
所述电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ的输入端与380V电压电气连接，用于作为实际的电机负载测试控制系统输出的电压和电流参数；
所述功率分析仪分别与所述电池模拟器、主控系统、电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接。
进一步地，所述主控系统包括底层通讯模块、参数设定模块、数据实时显示记录模块和实时控制模块，其中所述底层通讯模块通过CAN总线与被测整车控制器进行通讯，向被测整车控制器发送油门踏板信号、制动踏板信号和方向转角信号，或直接向电机控制器发送扭矩指令；所述参数设定模块用于设定电池模拟器的电池类型；所述数据实时显示记录模块用于采集并显示关注的参数，通过设置记录关注的数据；所述实时控制模块用于根据设定的电机转速扭矩工况向电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ实时发送转速等指令。
进一步地，所述底层通讯模块通过RS485总线或CAN总线与电池模拟器通讯，发送和读取电池模拟器的参数。
进一步地，所述底层通讯模块通过Ether CAT总线向电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ发送指令。
进一步地，所述参数设定模块用于设定电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ的电机类型。
进一步地，所述电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ采用功率级电机模拟器，通过设置故障模拟单元用于测试控制系统对电机故障的反应。
进一步地，所述主控系统还包括驾驶员模型，在进行道路循环工况试验时，主控系统以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号。
进一步地，所述驾驶员模型在进行重复性的道路循环工况时，会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
本发明的目的还提供一种分布式驱动控制系统测试台的测试方法，测试台模拟道路载荷时，根据预先设定的道路坡度、滚动阻力系数、车重和车辆迎风面积等参数以及实时测量的车速信号和加速度信号计算需要施加的负载扭矩，测试人员通过主控系统设置油门踏板和制动踏板开度，主控系统将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器，被测整车控制器发送给电机控制器请求后，电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ代替实际电机负载开始施加负载扭矩。
进一步地，在进行道路循环工况试验时，主控系统以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号，在进行重复性的道路循环工况时，驾驶员模型会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
本发明的有益效果是：
1、本发明测试台通过功率级电机模拟器代替实际电机负载，只需要和分布式驱动相匹配的功率级电机模拟器即可测试，省去了电机和测功机以及扭矩转速传感器等，大大节省了空间和成本；
2、本发明测试时只需要连接动力线缆及信号线，不需要制作工装夹具，不需要电机和测功机的轴系对中，节省了测试周期，大大减少了测试准备时间；
3、本发明能更全面地测试控制系统的性能，通过功率级电机模拟器的故障模拟功能，能够测试控制系统对电机故障的反应，而且通过设置不同类型和功率的电机参数能够测试控制系统的兼容性，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明所述主控系统的框架示意图。
图3为本发明工作的流程示意图。
其中：1、电池模拟器，2、主控系统，3、被测整车控制器，4、电机控制器，5、电机模拟器Ⅰ，6、电机模拟器Ⅱ，7、功率分析仪，21、底层通讯模块，22、参数设定模块，23、数据实时显示记录模块，24、实时控制模块。
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。
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。
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。
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。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。
如图1和图2所示的一种分布式驱动控制系统测试台，包括电池模拟器1、主控系统2、被测整车控制器3、电机控制器4，电机模拟器Ⅰ5、电机模拟器Ⅱ6和功率分析仪7，其中电池模拟器1分别与主控系统2和电机控制器4电气连接，用于模拟车用电池特性给电机控制器4提供直流电压和电流；主控系统2与被测整车控制器3电气连接，用于设置油门踏板和制动踏板开度，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器3；被测整车控制器3与电机控制器4电气连接，用于接收来自主控系统2发送的油门踏板信号和制动踏板信号，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送至电机控制器4；电机控制器4分别与电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6电气连接，用于输出三相交流电由电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6吸收，经过交流到直流再到交流转换后回馈到电网；电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6的输入端与380V电压电气连接，用于作为实际的电机负载测试控制系统输出的电压和电流参数；功率分析仪7分别与电池模拟器1、主控系统2、电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6电气连接。
在本实施例中，主控系统2包括底层通讯模块21、参数设定模块22、数据实时显示记录模块23和实时控制模块24，其中底层通讯模块21通过CAN总线与被测整车控制器3进行通讯，向被测整车控制器3发送油门踏板信号、制动踏板信号和方向转角信号，或直接向电机控制器4发送扭矩指令；参数设定模块22用于设定电池模拟器1的电池类型，包括单体电压、串联个数、并联个数、最大电流和最大功率等参数；数据实时显示记录模块23用于采集并显示关注的参数，通过设置记录关注的数据；实时控制模块24用于根据设定的电机转速扭矩工况向电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6实时发送转速等指令。
在本实施例中，底层通讯模块21通过RS485总线或CAN总线与电池模拟器1通讯，发送和读取电池模拟器的参数。
在本实施例中，底层通讯模块21通过Ether CAT总线向电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6发送指令，底层通讯模块21与电机模拟器之间采用Ether CAT总线的通讯方式，但是并不仅限于采用Ether CAT总线的通讯方式，Ether CAT总线的通讯方式只是优选的一个实施例。
在本实施例中，参数设定模块22用于设定电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6的电机类型，包括电机功率、工作电压、最大电流和编码器类型等参数，通过设置不同类型和功率的电机参数能够测试控制系统的兼容性；电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6采用功率级电机模拟器，通过设置故障模拟单元用于测试控制系统对电机故障的反应，能够更加全面的测试控制系统的性能，保证整个测试过程的可靠性和稳定性。
在本实施例中，主控系统2还包括驾驶员模型，在进行道路循环工况试验时，主控系统以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号。
在本实施例中，驾驶员模型在进行重复性的道路循环工况时，会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
本发明的目的还提供一种分布式驱动控制系统测试台的测试方法，如图3所示，测试台模拟道路载荷时，根据预先设定的道路坡度、滚动阻力系数、车重和车辆迎风面积等参数以及实时测量的车速信号和加速度信号计算需要施加的负载扭矩，测试人员通过主控系统2设置油门踏板和制动踏板开度，主控系统2将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器3，被测整车控制器3发送给电机控制器4请求后，电机模拟器Ⅰ5和电机模拟器Ⅱ6代替实际电机负载开始施加负载扭矩。
在本实施例中，在进行道路循环工况试验时，主控系统2以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号，在进行重复性的道路循环工况时，驾驶员模型会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
本发明的有益效果是：
1、本发明测试台通过功率级电机模拟器代替实际电机负载，只需要和分布式驱动相匹配的功率级电机模拟器即可测试，省去了电机和测功机以及扭矩转速传感器等，大大节省了空间和成本；
2、本发明测试时只需要连接动力线缆及信号线，不需要制作工装夹具，不需要电机和测功机的轴系对中，节省了测试周期，大大减少了测试准备时间。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：包括电池模拟器、主控系统、被测整车控制器、电机控制器，电机模拟器Ⅰ、电机模拟器Ⅱ和功率分析仪，其中：
所述电池模拟器分别与所述主控系统和所述电机控制器电气连接，用于模拟车用电池特性给电机控制器提供直流电压和电流；
所述主控系统与被测整车控制器电气连接，用于设置油门踏板和制动踏板开度，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器；
所述被测整车控制器与电机控制器电气连接，用于接收来自所述主控系统发送的油门踏板信号和制动踏板信号，并将油门踏板信号和制动踏板信号发送至电机控制器；
所述电机控制器分别与电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接，用于输出三相交流电由电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ吸收，经过交流到直流再到交流转换后回馈到电网；
所述电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ的输入端与380V电压电气连接，用于作为实际的电机负载测试控制系统输出的电压和电流参数；
所述功率分析仪分别与所述电池模拟器、主控系统、电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述主控系统包括底层通讯模块、参数设定模块、数据实时显示记录模块和实时控制模块，其中：
所述底层通讯模块通过CAN总线与被测整车控制器进行通讯，向被测整车控制器发送油门踏板信号、制动踏板信号和方向转角信号，或直接向电机控制器发送扭矩指令；
所述参数设定模块用于设定电池模拟器的电池类型；
所述数据实时显示记录模块用于采集并显示关注的参数，通过设置记录关注的数据；
所述实时控制模块用于根据设定的电机转速扭矩工况向电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ实时发送转速等指令。
3.根据权利要求2所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述底层通讯模块通过RS485总线或CAN总线与电池模拟器通讯，发送和读取电池模拟器的参数。
4.根据权利要求2所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述底层通讯模块通过Ether CAT总线向电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ发送指令。
5.根据权利要求2所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述参数设定模块用于设定电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ的电机类型。
6.根据权利要求5所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ采用功率级电机模拟器，通过设置故障模拟单元用于测试控制系统对电机故障的反应。
7.根据权利要求1所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述主控系统还包括驾驶员模型，在进行道路循环工况试验时，主控系统以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号。
8.根据权利要求7所述的一种分布式驱动控制系统测试台，其特征在于：所述驾驶员模型在进行重复性的道路循环工况时，会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种分布式驱动控制系统测试台的测试方法，其特征在于：测试台模拟道路载荷时，根据预先设定的道路坡度、滚动阻力系数、车重和车辆迎风面积等参数以及实时测量的车速信号和加速度信号计算需要施加的负载扭矩，测试人员通过主控系统设置油门踏板和制动踏板开度，主控系统将油门踏板信号和制动踏板信号发送给被测整车控制器，被测整车控制器发送给电机控制器请求后，电机模拟器Ⅰ和电机模拟器Ⅱ代替实际电机负载开始施加负载扭矩。
10.根据权利要求9所述的一种分布式驱动控制系统测试台的测试方法，其特征在于：在进行道路循环工况试验时，主控系统以车速为控制目标，通过驾驶员模型调节油门踏板开度信号和制动踏板开度信号，在进行重复性的道路循环工况时，驾驶员模型会自动根据上一次循环工况同一时刻的车速与目标车速的差值调整油门踏板和制动踏板的位置。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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