CN111123899A - 一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统 - Google Patents

一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统 Download PDF

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任华
王平来
赵飞翔
赵悦
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，包括电池模拟器、DCDC、配电盒、动力电池、电机控制器、电机、测功机电机、变频器、测功机控制单元、功率分析仪；电池模拟器与DCDC柔性连接，DCDC与配电盒柔性连接，配电盒分别与电机控制器和动力电池均为柔性连接，电机控制器与电机柔性连接，电机与测功机电机通过传动轴和法兰盘机械连接，测功机电机与变频器柔性连接，变频器与测功机控制单元柔性连接；功率分析仪分别与电机控制器的前端直流电路和后端交流电路相连。本发明具有操作简便、维护成本低、安全、可靠和稳定性强等优势，提高了工作效率。

Description

一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，属于新能源车辆电驱系统测试技术领域。
背景技术
汽车行业的发展推动人类社会的进步，给现代化社会发展以及经济增长做出巨大贡献，但是给人们生活带来便捷舒适的同时，带给自然环境的压力越来越大，自然生态恶化日趋加重。例如原油量开采日益增加，自然资源匮乏日趋加重；汽车尾气大量排放，导致全球气候变暖日趋严重等。因此响应绿色环保理念，新能源电动汽车逐渐进入大众的视线，并且越来越得到广泛关注、认可和应用。
电机驱动系统在整车当中起了非常重要的作用，其性能实际上决定了整车的性能，包括驾乘性能、动力性能以及它的续驶里程等，因此新能源电驱系统测试技术非常重要，而从系统的安全可靠、稳定性性等方面考虑，利用电池模拟器模拟真实燃料电池的放电输出特性这一技术尤为关键。但是，经对现有技术的文献检索发现，目前还未有涉及这一技术领域的相关文献。
新能源电动汽车的实际燃料电池要配备相应的氢气罐，容量大体积大安全系数低，遇明火或者其他意外很容易爆炸或者起火，非常危险，按照规定不允许进入实验室内的，因此，需要为燃料电池车资质准入新搭建的一套完整电驱测试系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
本发明实施例提供的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，包括电池模拟器、DCDC、配电盒、动力电池、电机控制器、电机、测功机电机、变频器、测功机控制单元、功率分析仪；电池模拟器与DCDC柔性连接，DCDC与配电盒柔性连接，配电盒分别与电机控制器和动力电池均为柔性连接，电机控制器与电机柔性连接，电机与测功机电机通过传动轴和法兰盘机械连接，测功机电机与变频器柔性连接，变频器与测功机控制单元柔性连接；功率分析仪分别与电机控制器的前端直流电路和后端交流电路相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述电池模拟器用于模拟真实燃料电池的放电输出特性，为新能源电驱系统持续供电。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述DCDC对燃料电池的输出电压进行变换，用于稳定燃料电池输出电压。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述配电盒包括高压电大电流分配单元，用以分配高压电，当动力电池上电后，高压电先进入配电盒，然后分配给电机控制器。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述动力电池接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电，并且为新能源电动汽车提供高压直流电。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述电机控制器控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述电机根据测功机电机的转矩指令控制输出电机的转矩；所述变频器为将市电三相交流电，通过整流逆变转化为电压频率可调的交流电，用于控制测功机电机。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述测功机电机通过测功机控制单元进行电机负载数据仿真计算分析并导出数据，然后将该数据导入测功机，最后测功机根据该数据表中的时间和转速来控制输出测功机的转速；所述测功机控制单元基于整车仿真模型及设定运行工况来模拟驱动电机系统负载的变化。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述功率分析仪用于观测电机控制器前端直流和后端交流的参数变化。
作为本实施例一种可能的实现方式，该测试系统还包括冷却系统，所述冷却系统对DCDC、电机控制器和电机进行冷却处理，为测试系统现场提供工作环境温度。
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
本发明实施例的技术方案通过利用电池模拟器代替燃料电池，模拟各类真实燃料电池的放电输出特性；系统整体线鲁清晰，便于验证测试及故障分析，并且电驱系统部分容易拆除，可根据不同车型需求或者配置进行相应更换，可模拟各类整车工况，测试不同车型，具有操作简便、维护成本低、安全、可靠和稳定性强等优势，提高了工作效率。
本发明利用电池模拟器能够代替燃料电池的输出特性，来为整套电驱系统测试系统提供能源，并且充分体现了燃料电池的输出性能，具有安全性高，体积小，操作方便的特点，整套系统安装线束清晰，便于拆装替换，维护成本低。
附图说明：
图1是根据一示例性实施例示出的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统的结构图。如图1所述，本发明实施例提供的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，包括电池模拟器、DCDC、配电盒、动力电池、电机控制器、电机、测功机电机、变频器、测功机控制单元、功率分析仪；电池模拟器与DCDC柔性连接，DCDC与配电盒柔性连接，配电盒分别与电机控制器和动力电池均为柔性连接，电机控制器与电机柔性连接，电机与测功机电机通过传动轴和法兰盘机械连接，测功机电机与变频器柔性连接，变频器与测功机控制单元柔性连接；功率分析仪分别与电机控制器的前端直流电路和后端交流电路相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，测试系统还包括冷却系统，所述冷却系统对DCDC、电机控制器和电机进行冷却处理，为测试系统现场提供工作环境温度。
所述电池模拟器，其功能是用于代替燃料电池，模拟真实燃料电池的放电输出特性，为新能源电驱系统持续供电。
所述DCDC，其功能是对燃料电池的输出电压进行变换，稳定燃料电池输出电压。
所述配电盒，其功能是高压电大电流分配单元，分配高压电，当动力电池上电后，高压电先进入配电盒，然后分配给电机控制器。
所述动力电池，其功能是接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电，并且为新能源电动汽车提供高压直流电。
所述电机控制器，其功能是电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的。
所述电机，其功能是测功机根据数据表中的时间和转矩，通过CAN通讯向电机发出一个转矩指令，电机通过该指令来控制输出电机的转矩。
所述变频器，为测功机专用变频器，其功能为将市电三相交流电，通过整流逆变转化为电压频率可调的交流电，用于控制测功机电机。
所述测功机，其功能是通过测功机控制单元进行电机负载数据仿真计算分析并导出数据，然后将该数据导入测功机，最后测功机根据该数据表中的时间和转速来控制输出测功机的转速。
所述测功机控制单元，其功能是基于整车仿真模型，及设定运行工况，模拟驱动电机系统负载的变化。通过仿真计算其在时间轴指定步长下驱动电机系统在停机、使能、驱动及制动能量回收下转矩、转速、功率等连续数据，该数据作为驱动电机系统仿真系统的电机负载，用来真实反映在不同模拟道路环境及不同模拟整车工况下驱动电机系统的运行状态。
所述功率分析仪，其功能是用于观测电机控制器前端直流和后端交流的参数变化，如电流、电压、功率等参数的曲线变化情况。
所述冷却系统，其功能为使电驱系统在所有工况下都保持在适当的温度范围内。
本发明利用电池模拟器代替燃料电池，可验证模拟各类真实燃料电池的放电输出特性；可根据不同车型需求或者配置进行相应更换，模拟各类整车工况，测试不同车型；在不同整车工况下的模拟道路环境测试结果更趋近于真实道路状况；并且能够大大优化整车控制策略，提高工作效率。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，包括电池模拟器、DCDC、配电盒、动力电池、电机控制器、电机、测功机电机、变频器、测功机控制单元、功率分析仪；电池模拟器与DCDC柔性连接，DCDC与配电盒柔性连接，配电盒分别与电机控制器和动力电池均为柔性连接，电机控制器与电机柔性连接，电机与测功机电机通过传动轴和法兰盘机械连接，测功机电机与变频器柔性连接，变频器与测功机控制单元柔性连接；功率分析仪分别与电机控制器的前端直流电路和后端交流电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述电池模拟器用于模拟真实燃料电池的放电输出特性，为新能源电驱系统持续供电。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述DCDC对燃料电池的输出电压进行变换，用于稳定燃料电池输出电压。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述配电盒包括高压电大电流分配单元，用以分配高压电，当动力电池上电后，高压电先进入配电盒，然后分配给电机控制器。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述动力电池接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电，并且为新能源电动汽车提供高压直流电。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述电机控制器控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述电机根据测功机电机的转矩指令控制输出电机的转矩；所述变频器为将市电三相交流电，通过整流逆变转化为电压频率可调的交流电，用于控制测功机电机。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述测功机电机通过测功机控制单元进行电机负载数据仿真计算分析并导出数据，然后将该数据导入测功机，最后测功机根据该数据表中的时间和转速来控制输出测功机的转速；所述测功机控制单元基于整车仿真模型及设定运行工况来模拟驱动电机系统负载的变化。
9.根据权利要求1所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，所述功率分析仪用于观测电机控制器前端直流和后端交流的参数变化。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种燃料电池商用车电驱系统的测试系统，其特征是，还包括冷却系统，所述冷却系统对DCDC、电机控制器和电机进行冷却处理，为测试系统现场提供工作环境温度。
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