CN110132588A - 一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台由实时仿真平台和试验台架组成；实时仿真平台包括：宿主机、目标机1、目标机2、用于目标机1的一个PCI‑1680U CAN通信卡和一个PCI‑1712U模拟量输出卡、用于目标机2的两个PCI‑1680UCAN通信卡、一个PCI‑1720U模拟量输出卡、一个PCI‑1713U模拟量输入卡和一个PCI‑1780U计数器卡；试验台架包括：四个电动轮试验台架和试验台供电模块；电动轮试验台架包括：电动轮控制器、电动轮、测功机控制器、测功机、转速转矩传感器、V/F转换器、联轴器；本发明在电动轮式四驱电动车整车控制系统开发过程中，从提高控制系统前期开发真实性的角度出发，一方面为电动轮式四驱电动车控制系统开发提供部分真实环境，另一方面可测试电动轮和电池等关键部件的性能。

Description

一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台
技术领域
本发明涉及一种电动车整车控制系统开发试验台，更具体地说是一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台。
背景技术
随着能源安全和空气污染问题的日益突出，电动车已经成为当今世界汽车技术研发的焦点之一；电动车动力传动系统按照结构布置可分成集中式驱动和分布式驱动两种，电动轮驱动属于分布式驱动；由于电动轮驱动电动车简化了整车传动系统，省去了传统汽车上包括减速器、差速器和传动轴等在内的机械传动部件，直接将电机、传动机构等集成于轮毂内，使得电动车具备了整车结构简单、传动效率高等优点，但同时也增加了整车控制的复杂度；国内外相对成熟的集中驱动式电动车整车控制策略不能完全满足分布式驱动电动车的需求，因此开发满足电动轮电动车需求的整车控制策略成为充分发挥分布式驱动电动车优势的关键。
国内外车企、高校以及科研机构目前多采用V流程开发汽车控制系统，该流程是以快速控制原型和硬件在环仿真两项技术为基础的；快速控制原型指在控制算法开发初期阶段，根据功能需求，利用Matlab/Simulink等软件建立控制算法，在离线验证合格后，将控制算法下载到模拟控制器中来控制真实对象或被控对象模型，从而进一步验证控制算法的合理性；硬件在环仿真则是在控制器开发完成后，为了验证和改进控制器，控制系统采用真实控制器，而控制对象采用仿真模型或半实物模型。
基于快速控制原型和硬件在环仿真的控制系统开发模式提高了试验的安全性，降低了对实验场地的依赖性，从而降低了控制系统的开发成本，缩短了开发周期；但是整个开发流程在没有实车的环境下不涉及真实的被控对象，考虑到一些关键部件(例如电动轮)具有强耦合和非线性，仅通过建立模型的方法不能反映部件的真实工作特性。
发明内容
为解决如上问题，本发明提出一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台，从提高整车控制系统前期开发真实性的角度出发，充分考虑了电动轮和车用电池两大关键部件的特性，并使各模块之间的通信方式与原车保持一致，从而为电动轮式四驱电动车整车控制系统开发提供部分真实环境，同时能够对电动轮和车用电池等关键部件的性能进行测试，为控制系统开发提供真实的关键部件工作特性。
本发明的技术方案如下：一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台由实时仿真平台和试验台架组成；实时仿真平台包括宿主机、目标机1和目标机2三部分。
目标机1中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的CAN通信卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1712U的模拟量输出卡。
目标机2中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第一CAN通信卡PCI-1680U(1)、一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第二CAN通信卡PCI-1680U(2)、一个型号为ADVANTECH PCI-1720U的模拟量输出卡、一个型号为ADVANTECH PCI-1713U的模拟量输入卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1780U的计数器卡。
宿主机为普通PC机，目标机1和目标机2为工控机，宿主机分别通过TCP/IP网络与目标机1和目标机2相连；在宿主机上装有Matlab/Simulink软件，基于Matlab/Simulink软件建有四驱电动轮电动车整车动力学模型、整车控制模型和测功机加载控制模型，并通过Matlab/RTW将上述模型编译成可以在目标机中运行的实时代码。
宿主机通过TCP/IP网络将四驱电动轮电动车整车动力学模型的目标实时代码下载到目标机1中，并在目标机1中实时运行；宿主机通过TCP/IP网络将整车控制模型和测功机加载控制模型下载到目标机2中，并在目标机2中实时运行。
试验台架主要包括五大部分：右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块和试验台供电模块。
所述的右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块均包括：电动轮控制器、电动轮、测功机控制器、测功机、转速转矩传感器、V/F转换器、联轴器。
试验台供电模块包括测功机电源、车用电池和BMS。
目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口1和目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1组成CAN网络1；目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口2和目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口2组成CAN网络2；目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1和四个电动轮控制器构成CAN网络3；目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口2和试验台供电模块中的BMS构成CAN网络4。
试验台通过供电模块中的测功机电源给四个电动轮测试模块中的测功机供电；试验台通过供电模块中的车用电池给四个电动轮测试模块中的电动轮供电；目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡通过CAN口2向CAN网络4上发送对BMS的控制指令，由BMS接收；试验过程中，电动轮控制器以一定的周期向CAN网络3上发送电机的电流、电压、温度等状态信息，PCI-1680U(2)CAN通信卡通过CAN口1接收相关信息；BMS以一定的周期向CAN网络4上发送电池状态信息，由PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口2接收。
目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口2将四驱电动轮电动车整车动力学模型的实时信号发送到CAN网络2上，目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口2接收该信号。
四驱电动轮电动车整车动力学模型的实时信号包括：方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度。
通过目标机1中PCI-1720U模拟量输出卡上的任意两路模拟量输出通道将实时整车动力学模型中的加速踏板开度和制动踏板开度信号传送给目标机2中PCI-1713U模拟量输入卡上的任意两路模拟量输入通道。
目标机2中PCI-1780U计数器卡的全部计数器通道分别用来接收四个电动轮测试模块中V/F转换器输出的转速转矩传感器的转速和转矩信号。
基于上述的方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、四个电动轮的转矩信号、四个电动轮的转速信号，目标机2中运行的整车控制模型计算得到四个电动轮的目标转矩。
目标机2通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的转矩和转速，通过CAN网络1发送给目标机1，目标机1通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1接收相关信号。
目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的目标转矩发送到CAN网络3上，形成实时仿真平台中的整车闭环控制系统。
四个电动轮测试模块中的电动轮控制器接收CAN网络3上的电动轮转矩信号。
目标机2中PCI-1720U模拟量输出卡上的全部模拟量输出测功机加载力矩传给四个电动轮测试模块中的测功机控制器，以控制测功机加载力矩。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1)本发明提供了一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台，从提高控制系统前期开发真实性的角度出发，充分考虑了电动轮和车用电池两大关键部件的特性，并使各模块之间的通信方式与原车保持一致，可有效提高实验的有效性；同时提高了试验的安全性，降低了对实车实验场地的依赖性，可以有效缩短其控制系统开发周期，从而降低控制系统开发的成本，便于推广使用；2)由于电动轮电动车的整车控制策略主要是对电动轮和BMS进行控制，本发明针对于电动轮式四驱电动车整车控制系统的前期开发，提供了一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台；该实验能够在实时仿真平台的控制下完成对电动轮和车用电池工作性能的测试，从而为电动轮电动车整车控制策略开发提供部件特性支撑，以提高实验开发的真实性。
附图说明
图1是本发明的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台的结构组成和工作原理示意图。
图2是本发明的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台对电动轮性能测试的工作流程图。
图3是本发明的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台对电动轮电动车能量最优的转矩分配控制算法开发的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台，该试验台将电动轮电动车中两大关键部件电动轮和车用电池纳入到控制系统的开发过程中；一方面可为电动轮电动车控制系统的开发提供部分真实环境，极大提高了控制系统开发的真实可靠性，另一方面能够对电动轮和车用电池等关键部件的性能进行测试，从而为电动轮式四驱电动车整车控制策略的开发提供关键部件的特性数据支撑。
为实现上述目标，本发明采用的技术方案如下：一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台由实时仿真平台和试验台架组成；实时仿真平台包括宿主机、目标机1和目标机2三部分。
目标机1中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的CAN通信卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1712U的模拟量输出卡；目标机2中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第一CAN通信卡PCI-1680U(1)、一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第二CAN通信卡PCI-1680U(2)、一个型号为ADVANTECH PCI-1720U的模拟量输出卡、一个型号为ADVANTECH PCI-1713U的模拟量输入卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1780U的计数器卡。
宿主机为普通PC机，目标机1和目标机2为工控机，宿主机分别通过TCP/IP与目标机1和目标机2相连。
试验台架主要包括五大部分：右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块和试验台供电模块；所述的右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块均包括：电动轮控制器、电动轮、测功机控制器、测功机、转速转矩传感器、V/F转换器、联轴器；试验台供电模块包括：测功机供电系统、车用电池及BMS。
实时仿真平台采用xPC技术，所述的宿主机为普通PC机，在宿主机上装有Matlab/Simulink软件，宿主机实现的功能如下：(1)在宿主机的Matlab/Simulink软件上建立四驱电动轮电动车整车动力学模型、整车控制模型和测功机加载控制模型，并将建好的模型进行离线仿真验证，以保证所建模型的正确性；(2)将验证后的四驱电动轮电动车整车动力学模型、整车控制模型和测功机加载控制模型通过Matlab/RTW编译成可以在目标机中运行的实时代码，并通过TCP/IP将四驱电动轮电动车整车动力学模型的目标实时代码下载到目标机1中，将整车控制模型和测功机加载控制模型的目标实时代码下载到目标机2中；(3)为了控制整个试验过程，在宿主机上建立监控界面，宿主机上的监控界面直接采用Matlab中的xPC-Target explorer开发，从而实现试验过程中数据的实时显示及对目标机的实时控制。
实时仿真平台中的目标机1和目标机2为工控机，含CPU、内存等PC组件；所述的目标机1用来实时运行四驱电动轮电动车整车动力学模型，所述的目标机2实时运行整车控制模型和测功机加载控制模型；本发明中目标机1和目标机2上的xPC实时内核通过制作DOS U盘启动盘来使目标机进入xPC实时内核，xPC目标启动盘事先在宿主机上制作完成，启动盘中的文件是高度优化的xPC实时内核的核心，含有xPC的所有关键数据和配置；当启动盘启动运行时，启动盘中的文件会被扩展到目标机的内存中去运行，实时内核也就运行了，目标机的内存此时会被xPC全部占用。
所述宿主机与目标机1和目标机2通过TCP/IP进行数据交互；使用TCP/IP协议的网络连接具有如下优势：硬件价格低廉，设备性能要求不高，传输速率和可靠性均较高，并可实现远距离通讯。
一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台需要的信号传输通道包括6个CAN口，6路模拟量输出通道，2路模拟量输入通道，8路计数器输入通道；型号为PCI-1680U的CAN通信卡是一款专用于CAN网络与PC机之间连接的通信卡，通过内置的CAN控制器，PCI-1680U通过自动重发功能实现总线仲裁和差错检测功能，极大的降低了数据丢失几率，保证了系统通信的可靠性，PCI-1680U的CAN通信卡具有2端口CAN总线通用PCI卡，可以同时操作两个独立的CAN网络，传输速率最高可达1Mbps；型号为PCI-1720U的模拟量输出卡具有4路12位D/A输出通道；型号为PCI-1713U的模拟量输入卡具有32路单端或16路差分模拟量输入，或组合输入方式，12位A/D转换分辨率，A/D转换器的采样速率可达100Kb/s；型号为PCI-1780U的计数器卡具有8个独立的16位计数器，最高输入频率可达20MHz；本台架同时采用三个型号为PCI-1680U的CAN通信卡用于传输整车动力学模型的实时信号(包括：方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度)、电动轮转矩指令及电动轮电机状态信息(电流、电压、温度)、BMS控制指令及电池状态信息，采用一个型号为PCI-1720U的模拟量输出卡的模拟量通道传送驱动踏板开度和制动踏板开度信号，这与实车通讯方式一致，可以更真实的模拟实车环境。
目标机1中CAN通信卡PCI-1680U的CAN口1和目标机2中CAN通信卡PCI-1680U(1)的CAN口1构成CAN网络1；目标机1中CAN通信卡PCI-1680U的CAN口2和目标机2中CAN通信卡PCI-1680U(1)的CAN口2构成CAN网络2；目标机2中CAN通信卡PCI-1680U(2)的CAN口1和四套电动轮测试模块中的电动轮控制器构成CAN网络3；目标机2中CAN通信卡PCI-1680U(2)的CAN口2和试验台供电模块中的BMS构成CAN网络4。
目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口2将整车动力学模型的实时信号(包括：方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度)发送到CAN网络2上，目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口2接收该信号；目标机1中PCI-1720U模拟量输出卡上的模拟量输出通道(Vout0～Vout3中任意两路通道)将实时整车动力学模型中的加速踏板开度和制动踏板开度信号传送给目标机2中PCI-1713U模拟量输入卡上的模拟量输入通道(若是单端信号输入方式，采用AI0～AI30中的任意两个通道；若是差分信号输入方式，则采用AI0～AI30中的任意四个通道)；同时，V/F转换器用来将四个电动轮测试模块中转速转矩传感器的转速转矩信号转换为频率信号，相关信号通过目标机2中PCI-1780U计数器卡的全部计数器通道(CLK0～CLK7)接收，由此，目标机2获得了用于电动轮式四驱电动车整车控制用的所有车辆信号，基于这些信号，可根据整车控制模型计算得到四个轮毂电机的目标转矩；目标机2通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的转矩和车轮转速，通过CAN网络1发送给目标机1，目标机1通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1接收相关信号；目标机2PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的目标转矩发送到CAN网络3上，形成实时仿真平台中的整车控制闭环系统；四个电动轮测试模块中的电动轮控制器接收CAN网络3上的电动轮转矩信号，同时，目标机2中PCI-1720U模拟量输出卡上的全部模拟量输出通道(Vout0～Vout3)将测功机加载控制模型计算的测功机加载力矩传给四个测功机控制器，形成基于试验台架的电动轮负载控制系统。
试验台供电模块中的测功机供电系统和车用电池分别给四个测功机和电动轮供电，目标机2中CAN通信卡PCI-1680U(2)的CAN口2通过CAN网络4，发送对BMS的控制指令，由BMS接收；试验过程中，电动轮控制器以一定的周期向CAN网络3上发送电流、电压、温度等电机的状态信息，相关信息由PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1接收；BMS以一定的周期向CAN网络4上发送电流、电压、温度等电池状态信息，相关信息由PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口2接收。
由上可知，该试验台将电动轮式电动车中两大关键部件电动轮和车用电池纳入到整车控制系统的开发过程中；一方面可为电动轮式电动车控制系统的开发提供部分真实环境，极大提高了控制系统开发的真实可靠性，另一方面能够对电动轮和车用电池等关键部件的性能进行测试，从而为电动轮式四驱电动车整车控制策略的开发提供关键部件数据支撑；下面针对以上两项功能的工作流程进行介绍。
以电动轮性能测试为例，一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台在进行电动轮性能测试时参与工作的模块有：一套电动轮测试模块(以右前轮模块为例)、宿主机、目标机2、目标机2中的CAN通信卡PCI-1680U(2)、模拟量输出卡PCI-1720U和计数器卡PCI-1780U、试验台供电模块。
一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台测试电动轮性能的工作流程如下：在宿主机的Matlab/Simulink软件上搭建电动轮控制策略和测功机加载控制模型；所述的电动轮控制策略可采用转矩控制，所述测功机加载控制模型的功能是随时间变化给电动轮施加不同的负载；对电动轮控制策略和测功机加载控制模型进行离线仿真以保证其正确；将经离线验证的模型和控制策略编译成目标代码下载到目标机2上；启动试验台供电模块，通过测功机供电系统和车用电池分别向测功机和电动轮供电；目标机2将电动轮控制指令发送到CAN网络3上，电动轮式电动车驱动轮模块(右前轮模块)中的电动轮控制器接收CAN网络3上的信号，同时，测功机加载控制模型通过目标机2上数据采集卡PCI-1712(1)的模拟量输出通道将测功机加载力矩按负载-电压比例转换成标准的0-5V电压发送到右前轮模块的测功机控制器中；由转速转矩传感器测得不同负载下电动轮的转速和转矩信号，并通过V/F转换器将其转换为两路频率信号(一路为转速信号，一路为转矩信号)发送到计数器卡CI-1780U的计数器通道(CLK0～CLK7中任意两个通道)；整个过程中，宿主机上的监控界面实时显示不同负载下电动轮的转速和转矩值，并绘制电动轮的效率MAP图。
一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台对电动轮式电动车基于能量最优的转矩分配控制算法开发的工作流程如下：在宿主机的Matlab/Simulink软件上建立四驱电动轮电动车整车动力学模型、整车控制模型以及测功机加载控制模型，所述的整车动力学模型包括：车身模型、轮胎模型、车轮模型、驾驶员模型、电机模型和电池模型以及行驶工况，所述的整车控制算法为踏板开度控制算法、BMS控制算法、电动轮式电动车基于能量最优的转矩分配控制算法，需要验证的是电动轮式电动车能量最优的转矩分配控制算法，测功机加载控制模型用来模拟汽车在路面行驶过程中的行驶阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力；将建好的整车模型和控制算法在Matlab/Simulink软件上进行多次离线仿真验证，直到结果合理为止，并记录电池模型中的SOC值，以从离线仿真角度保证算法的正确性；将验证后的整车动力学模型和整车控制模型编译成目标代码分别下载到目标机1和目标机2上，在实时仿真平台上进一步验证开发的电动轮式电动车基于能量最优的转矩分配控制算法，若发现控制算法的不合理，在宿主机的Matlab/Simulink软件上对控制算法进行修正，将修正后的控制算法重新编译成目标代码下载到目标2上，直到结果合理为止，并记录电池模型中的SOC值，即从实时仿真的角度保证算法的正确性；实时仿真完成后，将宿主机中的测功机加载控制模型编译成目标代码下载到目标机2上，以通过试验台架对控制算法进行进一步验证；不同于实时仿真，基于试验台架的硬件在环仿真将四套电动轮系统、车用电池及BMS纳入到控制算法的验证中，此时，目标机1上的整车动力学模型仍然接收经过目标机2上整车控制模型计算的电动轮转矩信号并实时运行，不同于实时仿真的是，目标机1上的整车动力学模型不再向目标机2上的整车控制模型提供电动轮和车用电池信息，而只传递本发明中的试验台架部分无法模拟的车辆信息(包括：方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、加速踏板和制动踏板开度等)；电动轮和车用电池信息由试验台架中的真实部件提供，电动轮和车用电池在目标机2上整车控制模型的控制指令下工作，测功机则根据测功机加载模型给电动轮施加负载，用以模拟车轮行驶中的道路阻力；记录电池模型中的SOC值，即完成一次基于试验台架的硬件在环仿真实验；若要多次试验，需将车用电池的试验初始SOC值和电池模型中的初始SOC值调整一致后才能进行下一次试验；结合3次不同仿真环境下的SOC值，能够正确评价电动轮式电动车基于能量最优的转矩分配控制算法的合理性。
本发明提供的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台在整车控制算法的开发过程中能够建立整车控制模型并通过离线仿真，实时仿真和基于试验台架的硬件在环仿真验证整车控制算法，可有效提高控制系统前期开发的真实可靠性。

Claims (3)

1.一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台其特征在于：由实时仿真平台和试验台架组成；
实时仿真平台包括宿主机、目标机1和目标机2三部分：
目标机1中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的CAN通信卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1712U的模拟量输出卡；
目标机2中装有一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第一CAN通信卡PCI-1680U(1)、一个型号为ADVANTECH PCI-1680U的第二CAN通信卡PCI-1680U(2)、一个型号为ADVANTECHPCI-1720U的模拟量输出卡、一个型号为ADVANTECH PCI-1713U的模拟量输入卡和一个型号为ADVANTECH PCI-1780U的计数器卡；
宿主机为普通PC机，目标机1和目标机2为工控机，宿主机分别通过TCP/IP网络与目标机1和目标机2相连；在宿主机上装有Matlab/Simulink软件，基于Matlab/Simulink软件建有四驱电动轮电动车整车动力学模型、整车控制模型和测功机加载控制模型，并通过Matlab/RTW将上述模型编译成可以在目标机中运行的实时代码；
宿主机通过TCP/IP网络将四驱电动轮电动车整车动力学模型的目标实时代码下载到目标机1中，并在目标机1中实时运行；宿主机通过TCP/IP网络将整车控制模型和测功机加载控制模型下载到目标机2中，并在目标机2中实时运行；
试验台架主要包括五大部分：右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块和试验台供电模块；
所述的右前电动轮测试模块、左前电动轮测试模块、右后电动轮测试模块、左后电动轮测试模块均包括：电动轮控制器、电动轮、测功机控制器、测功机、转速转矩传感器、V/F转换器、联轴器；
试验台供电模块包括测功机电源、车用电池和BMS；试验台通过供电模块中的测功机电源给四个电动轮测试模块中的测功机供电；试验台通过供电模块中的车用电池给四个电动轮测试模块中的电动轮供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台，其特征在于：目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口1和目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1组成CAN网络1；目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口2和目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口2组成CAN网络2；目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1和四个电动轮控制器组成CAN网络3；目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口2和试验台供电模块中的BMS组成CAN网络4。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动轮式四驱电动车整车控制原型开发的试验台，其特征在于：目标机1中PCI-1680U CAN通信卡的CAN口2将四驱电动轮电动车整车动力学模型的实时信号发送到CAN网络2上，目标机2中PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口2接收该信号；
四驱电动轮电动车整车动力学模型的实时信号包括：方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度；
通过目标机1中PCI-1720U模拟量输出卡上的任意两路模拟量输出通道将实时整车动力学模型中的加速踏板开度和制动踏板开度信号传送给目标机2中PCI-1713U模拟量输入卡上的任意两路模拟量输入通道；
目标机2中PCI-1780U计数器卡的全部计数器通道分别用来接收四个电动轮测试模块中V/F转换器输出的转速转矩传感器的转速和转矩信号；
基于上述的方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、四个电动轮的转矩信号、四个电动轮的转速信号，目标机2中运行的整车控制模型计算得到四个电动轮的目标转矩；
目标机2通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的转矩和转速，通过CAN网络1发送给目标机1，目标机1通过PCI-1680U(1)CAN通信卡的CAN口1接收相关信号；
目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口1将四个电动轮的目标转矩发送到CAN网络3上，形成实时仿真平台中的整车闭环控制系统；
四个电动轮测试模块中的电动轮控制器接收CAN网络3上的电动轮转矩信号；
目标机2中PCI-1680U(2)CAN通信卡通过CAN口2向CAN网络4上发送对BMS的控制指令，由BMS接收；试验过程中，电动轮控制器以一定的周期向CAN网络3上发送电机的电流、电压、温度等状态信息，PCI-1680U(2)CAN通信卡通过CAN口1接收相关信息；BMS以一定的周期向CAN网络4上发送电池状态信息，由PCI-1680U(2)CAN通信卡的CAN口2接收；
通过目标机2中PCI-1720U模拟量输出卡上的全部模拟量输出通道，将测功机加载力矩传给四个电动轮测试模块中的测功机控制器，以控制测功机加载力矩。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113031461A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 沈阳智能机器人创新中心有限公司 超精密运动台半实物仿真系统及方法
CN113093708A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 哈尔滨理工大学 多信号融合的轮毂电机汽车转矩分配系统及前瞻控制方法
CN113485298A (zh) * 2021-07-15 2021-10-08 广州南洋理工职业学院 一种电动汽车扭矩主动分配系统控制策略测试平台
CN113791598A (zh) * 2021-07-29 2021-12-14 哈尔滨理工大学 极端工况下四轮力矩分配在环测试装置及转矩优化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390194A (en) * 1993-11-17 1995-02-14 Grumman Aerospace Corporation ATG test station
CN101561353A (zh) * 2009-05-21 2009-10-21 吉林大学 车辆线控制动线控转向硬件在环试验台
CN201859062U (zh) * 2010-11-08 2011-06-08 中国第一汽车集团公司 乘用车混合动力总成试验台系统
CN104748981A (zh) * 2015-04-16 2015-07-01 福州大学 一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统
CN106772029A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 泉州装备制造研究所 电动汽车电机驱动系统测试平台
CN106970279A (zh) * 2017-03-29 2017-07-21 福州大学 可实现多种行驶工况的纯电动汽车试验系统及其试验方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390194A (en) * 1993-11-17 1995-02-14 Grumman Aerospace Corporation ATG test station
CN101561353A (zh) * 2009-05-21 2009-10-21 吉林大学 车辆线控制动线控转向硬件在环试验台
CN201859062U (zh) * 2010-11-08 2011-06-08 中国第一汽车集团公司 乘用车混合动力总成试验台系统
CN104748981A (zh) * 2015-04-16 2015-07-01 福州大学 一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统
CN106772029A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 泉州装备制造研究所 电动汽车电机驱动系统测试平台
CN106970279A (zh) * 2017-03-29 2017-07-21 福州大学 可实现多种行驶工况的纯电动汽车试验系统及其试验方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙海龙等: "纯电动汽车电驱动系统硬件在环仿真试验台架开发 ", 《传动技术》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113031461A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 沈阳智能机器人创新中心有限公司 超精密运动台半实物仿真系统及方法
CN113031461B (zh) * 2019-12-24 2023-08-11 沈阳智能机器人创新中心有限公司 超精密运动台半实物仿真系统及方法
CN113093708A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 哈尔滨理工大学 多信号融合的轮毂电机汽车转矩分配系统及前瞻控制方法
CN113093708B (zh) * 2021-04-06 2023-03-21 哈尔滨理工大学 多信号融合的轮毂电机汽车转矩分配试验系统及前瞻控制方法
CN113485298A (zh) * 2021-07-15 2021-10-08 广州南洋理工职业学院 一种电动汽车扭矩主动分配系统控制策略测试平台
CN113791598A (zh) * 2021-07-29 2021-12-14 哈尔滨理工大学 极端工况下四轮力矩分配在环测试装置及转矩优化方法
CN113791598B (zh) * 2021-07-29 2024-04-26 哈尔滨理工大学 极端工况下四轮力矩分配在环测试装置及转矩优化方法

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