CN111969784A - 纯电动汽车驱动电机加载测试系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纯电动汽车驱动电机加载测试系统，属于电机控制技术领域，包括：驱动电机、驱动电机控制、负载电机、三相全桥变换器、驱动模块、转矩闭环控制、第一累加器、位置传感器、速度计算模块、车轮半径模块、机械传动装置、纯电动汽车阻力模块；其特征在于纯电动汽车阻力模块包括：坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器；其控制方法通过加载系统的驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等为条件代入所建立的运动方程，并实时解算负载电机转矩且作为转矩参考值，进行转矩闭环控制以复现该转矩，本发明更准确地复现出纯电动汽车驱动电机的路面负载特性。

Description

纯电动汽车驱动电机加载测试系统及控制方法

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及纯电动汽车驱动电机加载测试系统及控制方法。

背景技术

纯电动汽车加载测试系统采用负载电机模拟不同工况下纯电动汽车路面负载特性。由于模拟系统实验相比实际路况实验的成本低，且不受自然环境限制，可灵活地设定实验条件，极大地提高了研究效率，为新技术的诞生和应用提供了有力的保障，因此纯电动汽车加载测试系统成为实验室环境下进行负载模拟研究的基础。

为使模拟系统实验更接近实际的运行工况，不仅需要模拟系统在稳态时输出实际系统应有的转矩特性，更需要在不同路况时，复现实际系统的动态转矩变化过程。相比而言，稳态特性的模拟较容易，但动态变化过程的复现则要复杂的多。目前见诸报道的负载模拟技术基于加速度反馈的控制，这种模拟策略需知反馈的加速度，其不足之处在于，加速度根据实测转速进行微分求得，这就不可避免的放大了高频噪声，必须在反馈回路中加入低通滤波器，就会导致系统时间延迟且限制了模拟精度，目前针对加速度反馈这种模拟策略主要研究集中在加速度观测、低通滤波器设计等方面。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供纯电动汽车驱动电机加载测试系统，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟；本发明还公布了其控制方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

纯电动汽车驱动电机加载测试系统，包括驱动电机，所述的驱动电机通过传动轴与负载电机相连，所述的负载电机输入端接三相全桥变换器的输出端，在所的负载电机的上设有位置传感器，所述的位置传感器输出端与速度计算模块输入端相连，所述的速度计算模块输出端接纯电动汽车阻力模块输入端，所述的速度计算模块输出端与纯电动汽车阻力模块输入端相连，所述的纯电动汽车阻力模块的输出端接机械传动装置输入端，所述的机械传动装置的输出端接车轮半径模块输入端，车轮半径输出端接第一累加器的第二输入端；所述第一累加器还包括第一累加器第一输入端、第一累加器第二输入端和第一累加器第三输入端，所述第一累加器第一输入端接驱动电机控制输出端，第一累加器第二输入端接车轮半径输出端，第一累加器第三输入端接速度计算模块输出端，第一累加器的输出端接转矩闭环控制模块的第一输入端，所述的转矩闭环控制模块的第二输入端接负载电机，转矩闭环控制模块输出端接驱动模块输入端；所述的驱动模块输入端接转矩闭环控制模块输出端，驱动模块输出端接三相全桥变换器输入端，所述的三相全桥变换器的输出端接负载电机。

本发明以永磁同步电机为驱动电机和负载电机，负载电机模拟纯电动汽车路面负载特性，直流电机、异步电机、无刷直流电机等常见电动机亦可实现本发明的技术方案。本发明的驱动电机电磁转矩T_DM来自驱动电机控制或通过观测器观测得到。

进一步地，所述的纯电动汽车阻力模块包括坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器；所述第二累加器包括第二累加器第一输入端、第二累加器第二输入端和第二累加器第三输入端，所述第二累加器第一输入端接坡道阻力模块，第二累加器第二输入端接滚动摩擦阻力模块，第二累加器第三输入端接空气阻力模块输出端，空气阻力模块的输入端接速度计算模块的输处端，第二累加器的输出端接机械传动装置的输入端；坡道阻力模块在于提供汽车爬坡时会额外受到坡道阻力作用，且坡道的坡度越大汽车受到的阻力就越大；滚动摩擦阻力模块提供汽车的路面负载特性，且摩擦阻力大小与汽车同地面间的滚动摩擦系数f有关；空气阻力模块提供汽车与空气对流产生的空气阻力，其大小与车速成正比关系。

进一步地，所述的位置传感器、驱动电机和负载电机同轴安装，位置传感器输出位置信号θ到速度计算模块，速度计算模块输出永磁同步电机的机械转速，用于计算空气阻力模块及负载电机的给定转矩。

进一步地，所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、纯电动汽车道路行驶受力分析；

步骤2、根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系；

步骤3、结合实际纯电动汽车路面负载特性，建立实际纯电动汽车路面负载特性运动方程；

步骤4、将驱动电机与负载电机之间的刚性轴同轴连接，驱动电机与负载电机连接如图5所示，建立驱动电机与负载电机连接时的运动方程；

步骤5、为确保实际系统和模拟系统的驱动电机产生相同的电磁转矩，使模拟机组的传动轴表现出与实际机组一致的扭转振荡，即进行模拟时，设定驱动电机和负载电机连接时，驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等；

步骤6、负载电机进行转矩闭环控制，实时跟随负载电机转矩参考值

以复现该转矩，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟。

进一步地，步骤1中，包括如下分析：对于纯电动汽车来说，驱动电机产生的力矩通过机械传动系统传到汽车车轮，同时车轮对地面会产生一个摩檫力，地面会对驱动轮产生与之相对应的反作用力，驱使纯电动车运动，即驱动力F_t为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比；η为机械传动效率；R为车轮半径，单位m；

汽车在道路行进时，受到地面对车轮摩擦阻力才得以使汽车前行；摩擦阻力大小与汽车同地面间的滚动摩擦系数f有关；滚动摩擦阻力F_f为：

F_f＝mgfcosα (2)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g为重力加速度，单位N/kg；f是滚动摩擦系数；α为路面坡度角；

纯电动汽车行驶过程中，汽车与空气对流产生汽车阻力，其大小与车速成正比关系；空气阻力F_w为：

其中，ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；v是汽车车速，单位km/h；

汽车爬坡时会额外受到坡道阻力作用，坡道的坡度越大汽车受到的阻力就越大；汽车坡道阻力F_i为：

F_i＝mgsinα (4)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角；

汽车在加速行进时，由于汽车质量产生阻碍加速运动的惯性力，常被称为加速阻力F_a；工程上常把旋转质量产生的惯性力转化为平移质量的惯性力上，用系数δ作为旋转质量换算系数，因而汽车的加速阻力F_a可以写成：

其中，δ为汽车旋转质量换算系数，v是汽车车速，单位km/h，t是汽车车速变化的时间，单位s；

是速度的变化率，单位m/s²。

进一步地，步骤2中，步骤如下：电动汽车车速v与电机转速n的转换关系如下：

其中，n是电机转速，单位r/min；v是汽车车速，单位km/h；R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比；

电机转速n与角速度ω_v的转换关系如下：

根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系：

其中，ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比。

进一步地，步骤3中具体为：

根据牛顿第二定律可写出纯电动汽车运动方程为：

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_a (9)；

即：

根据电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系，建立纯电动汽车驱动电机电磁转矩T_{DM_v}与角速度ω_v的运动方程：

即纯电动汽车路面负载特性的运动方程：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车电机电磁转矩，单位N.m；T_L为纯电动汽车总阻力矩，单位N.m；J_ew为车辆转动惯量，单位kg.m²；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，η为机械传动效率，R为车轮半径，单位m；ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角，f是滚动摩擦系数，δ为汽车旋转质量换算系数。

进一步地，步骤4具体为：

其中，T_{DM_m}、T_LM分别为模拟实验平台的驱动电机电磁转矩和负载电机电磁转矩，单位N.m；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；J_total为实验平台总转动惯量，单位kg.m²，包括驱动电机的转动惯量J_DM、负载电机的转动惯量J_LM；B_total为实验平台总阻尼系数，单位N.m.s/rad；包括驱动电机的阻尼系数B_DM以及负载电机的阻尼系数B_LM。

进一步地，步骤5中所述的应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等；其值分别为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；T_{DM_m}为模拟实验平台驱动电机电磁转矩，单位N.m；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；T_DM和ω泛指电磁转矩、角速度；

在模拟系统与实际系统的驱动电机初始速度相等的情况下，模拟实验平台的角速度ω_m与驱动电机和纯电动汽车质量块连接时驱动轴传递的角速度ω_v相等，其值为：

ω_v＝ω_m＝ω (15)；

其中，ω泛指角速度；

然后，将设定条件的公式(14)和公式(15)代入纯电动汽车路面负载特性运动方程(12)和驱动电机和负载电机连接时的运动方程(13)，获得负载电机转矩表达式如下：

实时解算该负载电机转矩表达式(16)，可得到负载电机转矩T_LM且作为转矩参考值

步骤3的公式(12)为实际纯电动汽车路面负载特性运动方程与式(13)的驱动电机和负载电机连接时的转速和转矩数学关系式形式一致；则在相同的输入下，能得到相同的输出值，模拟机组可以复现实际纯电动汽车路面负载的动静态特性，说明本发明所提模拟方法是可行的、正确的。

有益效果：与现有技术相比，本发明的纯电动汽车驱动电机加载测试系统及控制方法，通过驱动电机与负载电机连接时，驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等为条件，建立纯电动汽车路面负载特性的运动方程，直接计算出负载电机转矩的期望值，对负载电机进行转矩闭环控制，实时跟随负载电机转矩参考值以复现该转矩，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟。本发明的控制方法，将纯电动汽车路面负载特性模拟与转矩闭环控制相结合，更准确地在实验室条件下复现出实际纯电动汽车驱动电机的路面负载特性。

附图说明

图1是纯电动汽车驱动电机加载测试系统示意图；

图2是纯电动汽车驱动电机加载测试系统框图；

图3是纯电动汽车道路行驶受力分析图；

图4是驱动电机和机械传动装置、车轮组成的纯电动汽车质量块等效模型图；

图5是驱动电机和负载电机连接图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明专利的内容，下面结合附图和具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-5所示，纯电动汽车驱动电机加载测试系统，包括：驱动电机、驱动电机控制、负载电机、三相全桥变换器、驱动模块、转矩闭环控制、第一累加器、位置传感器、速度计算模块、车轮半径模块、机械传动装置、纯电动汽车阻力模块；纯电动汽车阻力模块包括：坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器。本发明以永磁同步电机为驱动电机和负载电机，负载电机模拟纯电动汽车路面负载特性，直流电机、异步电机、无刷直流电机等常见电动机亦可实现本发明的技术方案。本发明的驱动电机电磁转矩T_DM来自驱动电机控制或通过观测器观测得到。

驱动电机通过传动轴与负载电机相连。负载电机输入端接三相全桥变换器输出端，位置传感器安装在负载电机机壳上。速度计算模块输入端接位置传感器输出端，输出端接纯电动汽车阻力模块输入端。纯电动汽车阻力模块输入端接速度计算模块输出端，输出端接机械传动装置输入端。机械传动装置输入端接纯电动汽车阻力模块输出端，输出端接车轮半径模块输入端。第一累加器的第一输入端接驱动电机控制输出端，第二输入端接车轮半径输出端，第三输入端接速度计算模块输出端，输出端接转矩闭环控制模块输入端。转矩闭环控制模块第一输入端接第一累加器的输出端，第二输入端接负载电机，输出端接驱动模块输入端。驱动模块输入端接转矩闭环控制模块输出端，输出端接三相全桥变换器输入端。三相全桥变换器输入端接驱动模块输出端，输出端接负载电机。

纯电动汽车阻力模块包括坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器；第二累加器包括第二累加器第一输入端、第二累加器第二输入端和第二累加器第三输入端，第二累加器第一输入端接坡道阻力模块，第二累加器第二输入端接滚动摩擦阻力模块，第二累加器第三输入端接空气阻力模块输出端，空气阻力模块的输入端接速度计算模块的输处端，第二累加器的输出端接机械传动装置的输入端；坡道阻力模块在于提供汽车爬坡时会额外受到坡道阻力作用，且坡道的坡度越大汽车受到的阻力就越大；滚动摩擦阻力模块提供汽车的路面负载特性，且摩擦阻力大小与汽车同地面间的滚动摩擦系数f有关；空气阻力模块提供汽车与空气对流产生的空气阻力，其大小与车速成正比关系。

位置传感器、驱动电机和负载电机同轴安装，位置传感器输出位置信号θ到速度计算模块，速度计算模块输出永磁同步电机的机械转速，用于计算空气阻力模块及负载电机的给定转矩。

本发明的模拟系统框图2所示，具体包括以下步骤：

步骤1、如图3所示的纯电动汽车道路行驶受力分析，对于纯电动汽车来说，驱动电机产生的力矩通过机械传动系统传到汽车车轮，同时车轮对地面会产生一个摩檫力，地面会对驱动轮产生与之相对应的反作用力，驱使纯电动车运动，即驱动力F_t为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比；η为机械传动效率；R为车轮半径，单位m。

汽车在道路行进时，受到地面对车轮摩擦阻力才得以使汽车前行。摩擦阻力大小与汽车同地面间的滚动摩擦系数f有关。滚动摩擦阻力F_f为：

F_f＝mgfcosα (2)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g为重力加速度，单位N/kg；f是滚动摩擦系数；α为路面坡度角。

纯电动汽车行驶过程中，汽车与空气对流产生汽车阻力，其大小与车速成正比关系。空气阻力F_w为：

其中，ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；v是汽车车速，单位km/h。

汽车爬坡时会额外受到坡道阻力作用，坡道的坡度越大汽车受到的阻力就越大。汽车坡道阻力F_i为：

F_i＝mgsinα (4)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角。

汽车在加速行进时，由于汽车质量产生阻碍加速运动的惯性力，常被称为加速阻力F_a。工程上常把旋转质量产生的惯性力转化为平移质量的惯性力上，用系数δ作为旋转质量换算系数，因而汽车的加速阻力F_a可以写成：

其中，δ为汽车旋转质量换算系数，v是汽车车速，单位km/h，t是汽车车速变化的时间，单位s；

是速度的变化率，单位m/s²。

步骤2、根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系：

电动汽车车速v与电机转速n的转换关系如下：

其中，n是电机转速，单位r/min；v是汽车车速，单位km/h；R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比。

电机转速n与角速度ω_v的转换关系如下：

根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系：

其中，ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min。R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比。

步骤3、结合实际纯电动汽车路面负载特性，如图4将驱动电机等效为一质量块，机械传动装置、车轮组成的纯电动汽车等效为另一质量块，建立实际纯电动汽车路面负载特性运动方程。具体为：

根据牛顿第二定律可写出纯电动汽车运动方程为：

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_a (9)；

即：

根据电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系，建立纯电动汽车驱动电机电磁转矩T_{DM_v}与角速度ω_v的运动方程：

即纯电动汽车路面负载特性的运动方程：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车电机电磁转矩，单位N.m；T_L为纯电动汽车总阻力矩，单位N.m；J_ew为车辆转动惯量，单位kg.m²；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，η为机械传动效率，R为车轮半径，单位m；ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角，f是滚动摩擦系数，δ为汽车旋转质量换算系数。

步骤4、将驱动电机与负载电机之间的刚性轴同轴连接，驱动电机与负载电机连接如图5所示，建立驱动电机与负载电机连接时的运动方程。具体为：

其中，T_{DM_m}、T_LM分别为模拟实验平台的驱动电机电磁转矩和负载电机电磁转矩，单位N.m；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；J_total为实验平台总转动惯量，单位kg.m²，包括驱动电机的转动惯量J_DM、负载电机的转动惯量J_LM；B_total为实验平台总阻尼系数，单位N.m.s/rad；包括驱动电机的阻尼系数B_DM以及负载电机的阻尼系数B_LM，。

步骤5、为确保实际系统和模拟系统的驱动电机产生相同的电磁转矩，使模拟机组的传动轴表现出与实际机组一致的扭转振荡，即进行模拟时，设定驱动电机和负载电机连接时，驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等；其值分别为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；T_{DM_m}为模拟实验平台驱动电机电磁转矩，单位N.m；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；T_DM和ω泛指电磁转矩、角速度。

在模拟系统与实际系统的驱动电机初始速度相等的情况下，模拟实验平台的角速度ω_m与驱动电机和纯电动汽车质量块连接时驱动轴传递的角速度ω_v相等，其值为：

ω_v＝ω_m＝ω (15)；

其中，ω泛指角速度。

然后，将设定条件的公式(14)和公式(15)代入纯电动汽车路面负载特性运动方程(12)和驱动电机和负载电机连接时的运动方程(13)，获得负载电机转矩表达式如下：

实时解算该负载电机转矩表达式(16)，可得到负载电机转矩T_LM且作为转矩参考值

步骤6、负载电机进行转矩闭环控制，实时跟随负载电机转矩参考值

以复现该转矩，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟。

步骤3的公式(12)为实际纯电动汽车路面负载特性运动方程与式(13)的驱动电机和负载电机连接时的转速和转矩数学关系式形式一致。则在相同的输入下，能得到相同的输出值，模拟机组可以复现实际纯电动汽车路面负载的动静态特性，说明本发明所提模拟方法是可行的、正确的。

综上，本发明用于纯电动汽车驱动电机加载测试系统及控制方法，模拟系统包括：驱动电机、驱动电机控制模块、负载电机、三相全桥变换器、驱动模块、转矩闭环控制模块、第一累加器、位置传感器、速度计算模块、车轮半径模块、机械传动装置、纯电动汽车阻力模块；其特征在于纯电动汽车阻力模块包括：坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器。控制方法通过驱动电机与负载电机连接时，驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等为条件代入所建立的运动方程，并实时解算得到负载电机转矩且作为转矩参考值；对负载电机进行转矩闭环控制，实时跟随负载电机转矩参考值以复现该转矩，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟。本发明可更准确地在实验室条件下复现出实际纯电动汽车驱动电机的路面负载特性。

以上，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.纯电动汽车驱动电机加载测试系统，其特征在于：包括驱动电机，所述的驱动电机通过传动轴与负载电机相连，所述的负载电机输入端接三相全桥变换器的输出端，在所述负载电机上设有位置传感器，所述的位置传感器输出端与速度计算模块输入端相连，所述的速度计算模块输出端接纯电动汽车阻力模块输入端，所述的速度计算模块输出端与纯电动汽车阻力模块输入端相连，所述的纯电动汽车阻力模块的输出端接机械传动装置输入端，所述的机械传动装置的输出端接车轮半径模块输入端，车轮半径输出端接第一累加器的第二输入端；所述第一累加器还包括第一累加器第一输入端、第一累加器第二输入端和第一累加器第三输入端，所述第一累加器第一输入端接驱动电机控制输出端，第一累加器第二输入端接车轮半径输出端，第一累加器第三输入端接速度计算模块输出端，第一累加器的输出端接转矩闭环控制模块的第一输入端，所述的转矩闭环控制模块的第二输入端接负载电机，转矩闭环控制模块输出端接驱动模块输入端；所述的驱动模块输入端接转矩闭环控制模块输出端，驱动模块输出端接三相全桥变换器输入端，所述的三相全桥变换器的输出端接负载电机。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统，其特征在于：所述的纯电动汽车阻力模块包括坡道阻力模块、空气阻力模块、滚动摩擦阻力模块、第二累加器；所述的第二累加器包括第二累加器第一输入端、第二累加器第二输入端和第二累加器第三输入端，所述第二累加器第一输入端接坡道阻力模块，第二累加器第二输入端接滚动摩擦阻力模块，第二累加器第三输入端接空气阻力模块输出端，空气阻力模块的输入端接速度计算模块的输处端，第二累加器的输出端接机械传动装置的输入端。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统，其特征在于：所述的位置传感器、驱动电机和负载电机同轴安装，位置传感器输出位置信号θ到速度计算模块，速度计算模块输出永磁同步电机的机械转速，用于计算空气阻力模块及负载电机的给定转矩。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、纯电动汽车道路行驶受力分析；

步骤2、根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系；

步骤3、结合实际纯电动汽车路面负载特性，建立实际纯电动汽车路面负载特性运动方程；

步骤4、将驱动电机与负载电机之间的刚性轴同轴连接，驱动电机与负载电机连接如图5所示，建立驱动电机与负载电机连接时的运动方程；

步骤5、为确保实际系统和模拟系统的驱动电机产生相同的电磁转矩，使模拟机组的传动轴表现出与实际机组一致的扭转振荡，即进行模拟时，设定驱动电机和负载电机连接时，驱动电机产生一定的电磁转矩所获得的加速度，应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等；

步骤6、负载电机进行转矩闭环控制，实时跟随负载电机转矩参考值

以复现该转矩，实现纯电动汽车路面负载特性的模拟。

5.根据权利要求4中所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：步骤1中，包括如下分析：对于纯电动汽车来说，驱动电机产生的力矩通过机械传动装置传到汽车车轮，同时车轮对地面会产生一个摩檫力，地面会对驱动轮产生与之相对应的反作用力，驱使纯电动车运动，即驱动力F_t为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比；η为机械传动效率；R为车轮半径，单位m；

汽车在道路行进时，受到地面对车轮摩擦阻力才得以使汽车前行；摩擦阻力大小与汽车同地面间的滚动摩擦系数f有关；滚动摩擦阻力F_f为：

F_f＝mgf cosα (2)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g为重力加速度，单位N/kg；f是滚动摩擦系数；α为路面坡度角；

纯电动汽车行驶过程中，汽车与空气对流产生汽车阻力，其大小与车速成正比关系；空气阻力F_w为：

其中，ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；v是汽车车速，单位km/h；

汽车爬坡时会额外受到坡道阻力作用，坡道的坡度越大汽车受到的阻力就越大；汽车坡道阻力F_i为：

F_i＝mg sinα (4)；

其中，m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角；

汽车在加速行进时，由于汽车质量产生阻碍加速运动的惯性力，常被称为加速阻力F_a；工程上常把旋转质量产生的惯性力转化为平移质量的惯性力上，用系数δ作为旋转质量换算系数，因而汽车的加速阻力F_a可以写成：

其中，δ为汽车旋转质量换算系数，v是汽车车速，单位km/h，t是汽车车速变化的时间，单位s；

是速度的变化率，单位m/s²。

6.根据权利要求5中所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：步骤2中，步骤如下：电动汽车车速v与电机转速n的转换关系如下：

其中，n是电机转速，单位r/min；v是汽车车速，单位km/h；R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比；

电机转速n与角速度ω_v的转换关系如下：

根据电动汽车车速v与电机转速n的关系、电机转速n与角速度ω_v的关系，建立电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系：

其中，ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；R为车轮半径，单位m；η为机械传动效率；i_g为变速器传动比；i_o为主减速器传动比。

7.根据权利要求6中所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：步骤3中具体为：

根据牛顿第二定律可写出纯电动汽车运动方程为：

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_a (9)；

即：

根据电动汽车车速v与电机角速度ω_v的关系，建立纯电动汽车驱动电机电磁转矩T_{DM_v}与角速度ω_v的运动方程：

即纯电动汽车路面负载特性的运动方程：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车电机电磁转矩，单位N.m；T_L为纯电动汽车总阻力矩，单位N.m；J_ew为车辆转动惯量，单位kg.m²；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，η为机械传动效率，R为车轮半径，单位m；ρ是空气密度，单位kg/m³；C_d为空气阻力系数；A是汽车迎风面积，单位m²；m是汽车总质量，单位kg；g是重力加速度，单位N/kg；α为路面坡度角，f是滚动摩擦系数，δ为汽车旋转质量换算系数。

8.根据权利要求7中所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：步骤4具体为：

其中，T_{DM_m}、T_LM分别为模拟实验平台的驱动电机电磁转矩和负载电机电磁转矩，单位N.m；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；J_total为实验平台总转动惯量，单位kg.m²，包括驱动电机的转动惯量J_DM、负载电机的转动惯量J_LM；B_total为实验平台总阻尼系数，单位N.m.s/rad；包括驱动电机的阻尼系数B_DM以及负载电机的阻尼系数B_LM。

9.根据权利要求8中所述的纯电动汽车驱动电机加载测试系统的控制方法，其特征在于：步骤5中所述的应与纯电动汽车驱动电机产生同样的电磁转矩所获得的加速度相等；其值分别为：

其中，T_{DM_v}为纯电动汽车驱动电机电磁转矩，单位N.m；T_{DM_m}为模拟实验平台驱动电机电磁转矩，单位N.m；ω_v为纯电动汽车驱动电机角速度，单位r/min；ω_m为模拟实验平台角速度，单位r/min；T_DM和ω泛指电磁转矩、角速度；

在模拟系统与实际系统的驱动电机初始速度相等的情况下，模拟实验平台的角速度ω_m与驱动电机和纯电动汽车质量块连接时驱动轴传递的角速度ω_v相等，其值为：

ω_v＝ω_m＝ω (15)；

其中，ω泛指角速度；

然后，将设定条件的公式(14)和公式(15)代入纯电动汽车路面负载特性运动方程(12)和驱动电机和负载电机连接时的运动方程(13)，获得负载电机转矩表达式如下：

实时解算该负载电机转矩表达式(16)，可得到负载电机转矩T_LM且作为转矩参考值

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