CN112146892A - 一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，包括：变频逆变系统、第一电力测功组、第二电力测功组、第三电力测功组、第四电力测功组、第一电机组、第二电机组、总控单元、数据采集单元、数据分析单元、多能源动力系统和CAN2总线。本发明能够对氢燃料电池、动力电池、超级电容等多种新能源进行动力系统联合测试；能够模拟标准工况或自定义工况对新能源车多能源动力系统能量管理策略进行验证；能够与仿真数据进行比较，支持对能量管理控制策略进行在线修改和参数标定，达到仿真数据与台架数据的有效统一。
Description
技术领域
本发明涉及汽车测试台架领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架。
背景技术
目前新能源车辆已成为国家重点发展的技术路线，随着新能源在车辆运用上的种类越来越多，如电能、氢能、太阳能等，所以存在新能源车动力系统存在着多种能源组合，多能源间的能量管理策略则显得尤为重要。目前传统测试台架对新能源的支持较为有限，不能对多能源动力系统能量管理策略进行有效验证。因此有必要发明一种新能源车多能源动力系统测试台架和管理策略的验证方法。
发明内容
本发明为解决现有技术中的技术问题，所提供的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，包括：包括：变频逆变系统、第一电力测功组、第二电力测功组、第三电力测功组、第四电力测功组、第一电机组、第二电机组、总控单元、数据采集单元、数据分析单元、多能源动力系统、CAN2总线；
所述总控单元分别与所述第一电力测功组、所述第二电力测功组、所述第三电力测功组、所述第四电力测功组、所述第一电机组、所述第二电机组和所述多能源动力系统连接，所述第一电力测功组和所述第四电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第二电机组连接，所述第二电力测功组和所述第三电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第一电机组连接，所述数据采集单元分别与所述第一电机组、所述第二电机组、所述数据分析单元和所述多能源动力系统连接，所述多能源动力系统通过动力电缆与所述第一电机组和所述第二电机组连接，所述CAN2总线与所述总控单元和所述多能源动力系统连接，所述变频逆变系统外接380V电压源。
进一步的，每个电力测功组包括：一个电力测功机和一个电力测功机控制器，所述电力测功机与所述电力测功机控制器电性连接。
进一步的，所述总控单元包括：测控系统和被试整车控制器，所述测控系统和所述被试整车控制器电性连接。
进一步的，所述第一电机组包括：变速器、第一电机、第一电机控制器，所述第一电机与所述变速器和所述第一电机控制器电性连接。
进一步的，所述第二电机组包括：后桥模块、第二电机、第二电机控制器，所述第二电机与所述后桥模块和所述第二电机控制器电性连接。
进一步的，所述多能源动力系统包括：动力电池、电池管理系统BMS、氢燃料电池、FCU燃料电池控制器、超级电容、超级电容控制器SCCU，所述BMS与所述动力电池连接，所述FCU与所述氢燃料电池连接，所述SCCU与所述超级电容连接。
进一步的，所述数据分析单元包括：功率分析仪和电池模拟器，所述电池模拟器外接380V电压源。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、能够对氢燃料电池、动力电池、超级电容等多种新能源进行动力系统联合测试；
2、能够模拟标准工况(如NEDC/WLTC/UDDS等)或自定义工况对新能源车多能源动力系统能量管理策略进行验证；
3、能够与仿真数据进行比较，支持对能量管理控制策略进行在线修改和参数标定，达到仿真数据与台架数据的有效统一。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明；
图1为本发明一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架的结构示意图；
图2为本发明一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试方法的执行流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1，一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，包括：变频逆变系统、第一电力测功组、第二电力测功组、第三电力测功组、第四电力测功组、第一电机组、第二电机组、总控单元、数据采集单元、数据分析单元、多能源动力系统、CAN2总线；
所述总控单元分别与所述第一电力测功组、所述第二电力测功组、所述第三电力测功组、所述第四电力测功组、所述第一电机组、所述第二电机组和所述多能源动力系统连接，所述第一电力测功组和所述第四电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第二电机组连接，所述第二电力测功组和所述第三电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第一电机组连接，所述数据采集单元分别与所述第一电机组、所述第二电机组、所述数据分析单元和所述多能源动力系统连接，所述多能源动力系统通过动力电缆与所述第一电机组和所述第二电机组连接，所述CAN2总线与所述总控单元和所述多能源动力系统连接，所述变频逆变系统外接380V电压源。
进一步的，每个电力测功组包括：一个电力测功机和一个电力测功机控制器，所述电力测功机与所述电力测功机控制器电性连接。具体的，第一电力测功组包括第一电力测功机和第一电力测功机控制器，第二电力测功组包括第二电力测功机和第二电力测功机控制器，第三电力测功组包括第三电力测功机和第三电力测功机控制器，第四电力测功组包括第四电力测功机和第四电力测功机控制器。
进一步的，所述总控单元包括：测控系统和被试整车控制器，所述测控系统和所述被试整车控制器电性连接。
进一步的，所述第一电机组包括：变速器、第一电机、第一电机控制器，所述第一电机与所述变速器和所述第一电机控制器电性连接。
进一步的，所述第二电机组包括：后桥模块、第二电机、第二电机控制器，所述第二电机与所述后桥模块和所述第二电机控制器电性连接。
进一步的，所述多能源动力系统包括：动力电池、电池管理系统BMS、氢燃料电池、FCU燃料电池控制器、超级电容、超级电容控制器SCCU，所述BMS与所述动力电池连接，所述FCU与所述氢燃料电池连接，所述SCCU与所述超级电容连接。
进一步的，所述数据分析单元包括：功率分析仪和电池模拟器，所述电池模拟器外接380V电压源。
各主要部件功能如下：
电力测功机作为电机的加载/拖动设备，对电机进行加载/拖动；电力测功机主要由交流电机主机、扭矩法兰、堵转装置、电力测功机安装支座等组成；电力测功机上加装有扭矩法兰，用于扭矩测量；同时电力测功机上加装编码器，可用于转速测量。
变频逆变系统用于对电力测功机进行控制；系统四象限运行，控制电力测功机进行加载，加载后产生的电能，通过变频逆变系统回馈系统母线，多余电能通过变频逆变系统回馈至用户电网。当系统在下坡、制动等工况时，变频逆变系统驱动电力测功机，对用户电机进行反向驱动。
数据采集系统：配备相应的温度等传感器以及温度采集模块，用于电机各部分温度等参数的采集，并将采集的数据通过总线上传给测试台架控制系统，实现数据的显示、记录及处理。
请参考图2，进一步的，一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架的测试方法，根据整车设计参数确定的电机参数、动力电池参数、超级电容参数及氢燃料电池参数确定相应的能量管理策略，如氢燃料电池全功率控制策略、增程式控制策略、动力电池SOC闭环控制、逻辑门限控制策略等，本实施例以氢燃料电池全功率控制策略为例，包括以下步骤：
S1:根据确定的控制策略搭建相应的控制模型，所述控制模型在simulink中搭建；
S2：根据整车参数(包括功率、速度等)在仿真软件cruise中搭建整车模型，将所述整车模型导入所述控制模型中进行联合仿真得到仿真运行数据，将所述仿真运行数据进行保存；本实施例为NEDC工况下的各能源单元工作情况；
S3：将所述控制策略经编译后下载到所述总控单元中，利用所述一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架得到模拟运行数据，所述模拟运行数据能反应该工况下的各能源单元的实际工作情况；
S4：比较所述仿真运行数据与所述模拟运行数据的差异性，分析原因并调整控制策略得到新的控制策略，根据所述新的控制策略重复步骤S1到S4，直至燃料电池氢能汽车多能源动力系统的能量管理策略实际运行效果符合设计需求，标定工具采用INCA公司的标定软件及硬件，标定协议采用CCP协议。
本发明实施例提供的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架以测试方法可以在整车装车前对整车的动力性、经济性参数进行全面验证，让设计师能及时发现问题并调整设计中的不合理项，可大大缩短整车的开发周期，提高整车项目的研发成功率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，包括：变频逆变系统、第一电力测功组、第二电力测功组、第三电力测功组、第四电力测功组、第一电机组、第二电机组、总控单元、数据采集单元、数据分析单元、多能源动力系统和CAN2总线；
所述总控单元分别与所述第一电力测功组、所述第二电力测功组、所述第三电力测功组、所述第四电力测功组、所述第一电机组、所述第二电机组和所述多能源动力系统电性连接；所述第一电力测功组和所述第四电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第二电机组电性连接；所述第二电力测功组和所述第三电力测功组通过动力电缆与所述变频逆变系统和所述第一电机组电性连接；所述数据采集单元分别与所述第一电机组、所述第二电机组、所述数据分析单元和所述多能源动力系统电性连接；所述多能源动力系统通过动力电缆与所述第一电机组和所述第二电机组电性连接；所述CAN2总线与所述总控单元和所述多能源动力系统电性连接，所述变频逆变系统外接380V电压源。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，每个电力测功组包括：一个电力测功机和一个电力测功机控制器，所述电力测功机与所述电力测功机控制器电电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，所述总控单元包括：测控系统和被试整车控制器，所述测控系统和所述被试整车控制器电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，所述第一电机组包括：变速器、第一电机、第一电机控制器，所述第一电机与所述变速器和所述第一电机控制器电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，所述第二电机组包括：后桥模块、第二电机、第二电机控制器，所述第二电机与所述后桥模块和所述第二电机控制器电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，所述多能源动力系统包括：动力电池、电池管理系统BMS、氢燃料电池、FCU燃料电池控制器、超级电容、超级电容控制器SCCU，所述BMS与所述动力电池连接，所述FCU与所述氢燃料电池连接，所述SCCU与所述超级电容连接。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架，其特征在于，所述数据分析单元包括：功率分析仪和电池模拟器，所述电池模拟器外接380V电压源。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113295429A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-24 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法 |
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2020
- 2020-09-29 CN CN202011047994.4A patent/CN112146892A/zh active Pending
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