CN112763909B - 一种车用驱动电机联合工况测试方法及系统 - Google Patents
一种车用驱动电机联合工况测试方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提出了一种车用驱动电机联合工况测试方法及系统,测试方法包括如下步骤:获取建立的整车模型、整车测试工况数据以及待测车型的电池模拟器的模拟输出状态;采用预瞄控制方法,根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,将需求载荷输出至被测驱动电机系统执行测试过程;获取按照当前整车测试工况数据执行测试后电池模拟器的SOC值,当小于设定的SOC阈值或者测试工况执行完毕,停止测试。创新的通过联合工况对电驱动系统进行测试,采用模拟部件进行测试,可以在样车制造前对驱动电机与整车的匹配性及电机性能进行验证,缩短了新能源车辆的研发、设计周期,降低了样车制造的不合格率和研发成本。
Description
技术领域
本公开涉及汽车动力与传动系统测试相关技术领域,具体的说,是涉及一种车用驱动电机联合工况测试方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,并不必然构成在先技术。
驱动电机是新能源车辆核心动力输出部件,驱动电机的动力输出性能及效率特性直接影响了车辆的动力性与经济性。目前,针对驱动电机的试验测试项目主要包括:电机输入输出特性测试、效率特性测试、耐久性测试、环境适应性测试;但这些测试项目均无法对驱动电机与整车的匹配性进行验证。
现有针对驱动电机与整车的匹配性验证技术方法有:一种全工况动态整车测试台架及方法(CN108362505A),该专利给出了用于测试新能源车辆驱动系统的试验台架及试验操作步骤,可以对轮毂电机、轮边电机进行测试;一种纯电动汽车台架测试系统及其测试方法(CN108982125A),该专利介绍了一种整车的台架测试方法,可以对新能源车辆的电驱动系统、电器功能、动力电池等主要部件进行测试,但上述两种技术方法并不能在样车制造前有效的针对驱动电机与整车的匹配性进行验证,存在样车测试成本投入高的问题。综上,现有的新能源汽车驱动系统设计、匹配研发中存在的仿真分析不准确、台架测试无法验证整车匹配性、样车测试成本投入高等问题。
发明内容
本公开为了解决上述问题,提出了一种车用驱动电机联合工况测试方法及系统该,创新的通过联合工况对电驱动系统进行测试,采用模拟部件进行测试,可以在样车制造前对驱动电机与整车的匹配性及电机性能进行验证,缩短了新能源车辆的研发、设计周期,降低了样车制造的不合格率和研发成本。
为了实现上述目的,本公开采用如下技术方案:
本公开的第一方面提供一种车用驱动电机联合工况测试方法,包括如下步骤:
获取建立的整车模型、整车测试工况数据以及待测车型的电池模拟器的模拟输出状态;
采用预瞄控制方法,根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,将需求载荷输出至被测驱动电机系统执行测试过程;
获取按照当前整车测试工况数据执行测试后电池模拟器的SOC值,当小于设定的SOC阈值或者测试工况执行完毕,停止测试。
本公开的第二方面提供一种车用驱动电机联合工况测试系统,包括:联合工况转换计算模块、测控系统、测功机系统、被测驱动电机系统和电池模拟器;
联合工况转换计算模块:用于建立整车模型、计算整车测试工况数据以及计算电池模拟器的模拟车载动力电池的输出状态;
测控系统:用于根据联合工况转换计算模块输出的数据,采用权利要求1-6任一项所述的测试方法,控制测功机系统输出测试载荷和电池模拟器供电,驱动被测驱动电机工作进行驱动电机联合工况测试。
与现有技术相比,本公开的有益效果为:
(1)本公开通过整车模型、可以通过整车模型输出车辆测试工况下对应的需求载荷,通过被测电机系统模拟执行该载荷在驱动系统上的施加,同时设置了电池模拟用于模拟实际的车载动力电池在车辆测试过程的供电状态变化,可以实现多种车型的整车匹配性测试,减少了测试成本,采用预瞄控制算法根据当前数据计算下一时刻的控制输出数据,可以实现测试过程的持续进行。
(2)本公开创新的提出了整车车速与电机转速、转矩工况数据转换方法及测控系统的预瞄控制方法有效的保证了驱动电机联合工况测试的准确性、有效性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的限定。
图1是本公开实施例1的测试系统的框图;
图2是本公开实施例2的测试方法流程图;
其中:1.联合工况转换计算模块,2.测控系统,3-1.变频柜,3-2.测功机,3-3.减速齿轮箱,4-1.电机控制器,4-2.驱动电机,5.电池模拟器。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
实施例1
在一个或多个实施方式中公开的技术方案中,如图1所示,一种车用驱动电机联合工况测试系统,包括:联合工况转换计算模块1、测控系统2、测功机系统、被测驱动电机系统、电池模拟器5;所述测控系统分别与联合工况转换计算模块1、测功机系统、被测驱动电机系统和电池模拟器5连接,所述被测驱动电机系统分别与测功机系统、电池模拟器5分别连接
联合工况转换计算模块:用于建立整车模型、计算整车测试工况数据以及计算电池模拟器的模拟车载动力电池的输出状态;
测控系统2:用于根据联合工况转换计算模块输出的数据,控制测功机系统输出测试载荷和电池模拟器供电,驱动被测驱动电机工作进行驱动电机联合工况测试;
可实现的,测功机系统用于实现电机对拖和模拟载荷,电池模拟器用于模拟实际车载动力电池的输出状态,给被测驱动电机系统供电。
可选的,测功机系统可以包括依次连接的变频柜3-1、测功机3-2和减速齿轮箱3-3,测功机系统用于实现电机对拖和模拟载荷。
可选的,被测驱动电机系统包括依次连接的电机控制器4-1和驱动电机4-2。
可选的,所述驱动电机4-2与减速齿轮箱3-3通过传动机构连接。
本公开通过设置联合工况转换计算模块1、测控系统2、测功机系统、被测驱动电机系统、电池模拟器5,实现了整车驱动、用电的同时模拟测试,可实现在样车制造前对驱动电机进行联合工况测试,优化了新能源车辆的研发、设计流程,大大缩短了工程研发周期,降低了样车制造的不合格率,减少了研发资金投入成本。
实施例2
基于实施例1的系统,本实施例提供一种车用驱动电机联合工况测试方法,该方法可以在测试系统中实现,包括以下步骤:
步骤1、获取建立的整车模型、整车测试工况数据以及待测车型的电池的模拟输出状态;
步骤2、采用预瞄控制方法,根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,控制测功机模拟需求载荷输出至被测驱动电机系统执行测试过程;
步骤3、获取按照当前整车测试工况数据执行测试后电池模拟器的SOC值,当小于设定的SOC阈值或者测试工况执行完毕,停止测试。
本实施例通过整车模型、可以通过整车模型输出车辆测试工况下对应的需求载荷,通过被测电机系统模拟执行该载荷在驱动系统上的施加,同时设置了电池模拟用于模拟实际的车载动力电池在车辆测试过程的供电状态变化,可以实现多种车型的整车匹配性测试,减少了测试成本,采用预瞄控制算法根据当前数据计算下一时刻的控制输出数据,可以实现测试过程的持续进行。
步骤1中,获取的数据可以在联合工况转换计算模块计算获得,可以采用如下方法:
步骤11、获取整车参数,建立待测车型的整车车速和整车受力的整车模型;
待测车型参数不同,测试控制的输出不同,可以针对待测的车型采集整车参数分别建立整车模型,待测车型可以是设计阶段的样车车型或者是量产车型。
可选的,所述的整车参数包括:整车整备质量、载重质量、整车尺寸、传动系传动比和车轮半径;
建立的整车模型,可以为:
V为整车车速,N为驱动电机系统输出转速,r为车轮半径,i0为传动系传动比,F为整车受力,T为驱动电机系统输出转矩,ηT为传动系效率,m为整车质量,m=ma+mz,ma为整车质量,mz为载重质量,g为重力加速度,f为滚动阻力系数,α为道路坡度角,CD为空气阻力系数,A为车辆迎风面积,δ为旋转质量转换系数,t为时间。
步骤12中,获取整车测试工况数据,将整车车速工况数据转换为电机转速、转矩工况数据;
整车车速工况与电机转速、转矩工况转换可以通过如下公式转换:
其中,Nt为t时刻驱动电机系统转速,Vt为t时刻整车车速,i0为传动系传动比,r为车轮半径;Tt为t时刻驱动电机系统转矩,ηT为传动系效率,Vt+1为t+1时刻整车车速,Tk为驱动电机系统制动能量回收设定转矩,m为整车质量,m=ma+mz,ma为整车质量,mz为载重质量,g为重力加速度,f为滚动阻力系数,α为道路坡度角,CD为空气阻力系数,A为车辆迎风面积,δ为旋转质量转换系数。
步骤13、获取待测车型的动力电池参数,计算获得待测车型的电池模拟器的模拟输出状态,电池模拟器模拟车载动力电池给被测驱动电机系统供电。
不同的车型选择的动力电池型号可能不同,针对待测车型确定其对应的动力电池的参数。
可选的,动力电池参数包括:电池容量、输出电压、输出电压与电池荷电水平(Soc,State of Charge)关系和最大放电电流;
电池模拟器模拟车载动力电池的输出状态,可以通过如下公式确定:
U=f(Soct)
I≤Imax
Soct为t时刻电池模拟器荷电水平,U为电池模拟器输出电压,I为电池模拟器输出电流,Ea为电池模拟器电能容量,f(Soct)为实测动力电池放电时电压变化规律,Imax动力电池最大放电电流。
步骤2、采用预瞄控制算法,根据当前的被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算需求载荷,控制测功机模拟需求载荷输出至被测驱动电机系统执行测试过程;
测控系统控制被测驱动电机系统输出,同时控制测功机模拟相应载荷,测控系统控制被测驱动电机系统方法为预瞄控制;所述测功机模拟的载荷为测控系统根据整车模型与被测驱动电机系统瞬时输出状态计算出的对应载荷,被测驱动电机系统瞬时输出状态包括当前转速或者当前转矩;
采用预瞄控制方法,根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,所述的预瞄控制方法中,下一时刻的需求载荷计算公式为:
Nrt为t时刻测控系统给被测驱动电机系统发出指令的需求转速值,Nt为被测驱动电机系统的当前(即t时刻)输出转速值,Trt为t时刻测控系统给被测驱动电机系统发出指令的需求转矩值,Tt为被测驱动电机系统的当前(即t时刻)输出转距值。
本实施例创新提出的整车车速与电机转速、转矩工况数据转换方法及测控系统的预瞄控制方法有效的保证了驱动电机联合工况测试的准确性、有效性。
步骤3、获取按照整车测试工况数据执行测试后电池模拟器的SOC值,当小于设定的SOC阈值或者测试工况执行完毕,停止测试。
可选的,设定电池模拟器的SOC阈值可以为Soc≤20%,测试停止。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述,但并非对本公开保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本公开的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种车用驱动电机联合工况测试方法,其特征是,包括如下步骤:
获取建立的整车模型、整车测试工况数据以及待测车型的电池模拟器的模拟输出状态;
采用预瞄控制方法,根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,将需求载荷输出至被测驱动电机系统执行测试过程;根据当前时刻被测驱动电机系统的输出状态、获取的整车模型计算下一时刻的需求载荷,采用如下公式:
其中,Nrt为t时刻测控系统给被测驱动电机系统发出指令的需求转速值,Nt为t时刻驱动电机系统转速,Trt为t时刻测控系统给被测驱动电机系统发出指令的需求转矩值,Tt为t时刻驱动电机系统转矩;
获取按照当前整车测试工况数据执行测试后电池模拟器的SOC值,当小于设定的SOC阈值或者测试工况执行完毕,停止测试。
2.如权利要求1所述的一种车用驱动电机联合工况测试方法,其特征是:获取建立的整车模型、整车测试工况数据以及待测车型的电池模拟器的模拟输出状态的方法,包括如下步骤:
获取整车参数,建立待测车型的整车车速和整车受力的整车模型;
获取整车测试工况数据,将整车车速工况数据转换为电机转速、转矩工况数据;
获取待测车型的动力电池参数,计算获得待测车型的电池模拟器的模拟输出状态。
4.如权利要求2所述的一种车用驱动电机联合工况测试方法,其特征是:动力电池参数包括:电池容量、输出电压、输出电压与电池荷电水平关系和最大放电电流;
或者,所述的整车参数包括:整车整备质量、载重质量、整车尺寸、传动系传动比和车轮半径。
6.一种车用驱动电机联合工况测试系统,其特征是:包括:联合工况转换计算模块、测控系统、测功机系统、被测驱动电机系统和电池模拟器;
联合工况转换计算模块:用于建立整车模型、计算整车测试工况数据以及计算电池模拟器的模拟车载动力电池的输出状态;
测控系统:用于根据联合工况转换计算模块输出的数据,采用权利要求1-5任一项所述的测试方法,控制测功机系统输出测试载荷和电池模拟器供电,驱动被测驱动电机工作进行驱动电机联合工况测试。
7.如权利要求6所述的一种车用驱动电机联合工况测试系统,其特征是:包括:测功机系统包括依次连接的变频柜、测功机和减速齿轮箱。
8.如权利要求6所述的一种车用驱动电机联合工况测试系统,其特征是:包括:被测驱动电机系统包括依次连接的电机控制器和驱动电机。
9.如权利要求6所述的一种车用驱动电机联合工况测试系统,其特征是:包括:所述被测驱动电机系统的驱动电机与测功机系统的减速齿轮箱通过传动机构连接。
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