CN114486278A - 一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法及试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法及试验台，该方法包括：获取不同工况下驱动电机的运行数据，以所述运行数据为目标数据及在动力电池系统的不同温度下在试验台上对三电系统进行功耗及性能测试。该实验台包括整车三电系统模块，为整车的被测硬件设备；测功机模块，用于对所述整车三电系统模块进行工况模拟测试；环境温度模拟模块，与所述整车三电系统模块连接，用于对三电系统模块的动力电池系统进行不同环境温度的模拟。有效的解决了现有技术中实车调试时线束、程序故障多，且故障难以处理的问题，在设计阶段中即可完成不同温度下的复杂工况模拟测试，提前对整车设计指标进行验证，提高开发效率。

Description

一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法及试验台

技术领域

本发明属于纯电动汽车制造技术领域，具体涉及一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法及试验台。

背景技术

纯电动汽车三电系统包括动力电池系统、驱动电机系统以及整车控制器，是新能源汽车最核心的部件，其性能优劣将直接决定整车性能。

但目前在纯电动汽车的设计阶段，由于理论计算与仿真计算局限于计算输入参数的完整性及准确性，容易造成计算偏差。同时在对单个系统进行测试时亦无法准确模拟其在整车运行时的状态，使得在设计阶段难以准确评估整车动力性及经济性指标，特别是在不同温度下的综合工况续驶里程指标，只能在车辆完成装配后进行道路试验来进行测试。以此种方式便有可能导致车辆性能不满足设计指标或者远超过设计指标，继而导致产品的二次匹配设计，增加车辆的开发时间和设计成本。

且目前国内多数电动汽车厂商在完成单个系统测试后，会直接进入实车调试环节。在进行实车功能调试时，不可避免的会遇到线束定义错误、控制程序不完善等各类问题，但受到整车空间的限制，检查和更换零部件困难，工作量大。

发明内容：

基于上述缺陷本发明提供了一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法及试验台，有效的解决了现有技术中实车调试时线束、程序故障多，且故障难以处理的问题，同时结合整车仿真软件仿真与试验台测试，利用环境温度模拟模块，在设计阶段中即可完成不同温度下的复杂工况模拟测试，提前对整车设计指标进行验证，提高开发效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

第一方面，一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法，包括：

获取不同工况下驱动电机的运行数据，以所述运行数据为目标数据及在动力电池系统的不同温度下在试验台上对三电系统进行功耗及性能测试，所述试验台用于集成三电系统的硬件设备及相应程序的运行。

优选的，所述获取不同工况下驱动电机的运行数据包括：获取驱动电机性能参数，以所述性能参数结合仿真软件中的目标车型参数及不同的工况模式计算出所述运行数据。

优选的，所述获取驱动电机性能参数包括：利用测功机测试出驱动电机的外特性数据和驱动电机效率数据。

优选的，所述不同的工况模式包括：等速工况及非等速工况；所述运行数据为驱动电机在一定时间内各时间节点所对应的转速值和扭矩值。

优选的，所述运行数据为目标数据包括：利用所述运行数据进行所述试验台运行程序的编辑，将所述运行数据设置为所述运行程序的目标值，进而使得所述驱动电机在被功耗测试时达到所述目标值。

优选的，所述动力电池系统的不同温度包括：利用能模拟不同环境温度的环境温度模拟模块对所述动力电池系统进行不同温度的加热或制冷。

第二方面，一种纯电动汽车三电系统集成测试试验台，包括：

整车三电系统模块，为整车的被测硬件设备；

测功机模块，用于对所述整车三电系统模块进行工况模拟测试；

环境温度模拟模块，与所述整车三电系统模块连接，用于对三电系统模块的动力电池系统进行不同环境温度的模拟。

进一步的，所述整车三电系统模块包括：

整车控制器，用于接收信号及发送指令；

动力电池系统，与所述整车控制器连接，用于接收所述整车控制器发来的指令及向整车控制器发送电池信号；还用于向驱动电机系统提供电能；

驱动电机系统，与所述动力电池系统及所述整车控制器连接，用于接收整车控制器发来的指令及向整车控制器发送驱动电机状态信号；还用于接收动力电池系统提供的电能以及向动力电池系统发送电机状态信号；以及用以完成制动能量回收，向动力电池系统馈电；

加速踏板，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送加速踏板开度信号；

制动踏板，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送制动踏板开度信号；

换挡器，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送挡位信号；

进一步的，所述测功机模块包括：

测功机，与所述驱动电机系统连接，用于对驱动电机进行功耗测试和模拟不同工况；

测功机操控平台，与所述测功机和所述整车控制器连接，用于向测功机发送指令及接收测功机的状态信号，还用于向整车控制器发送油门信号。

进一步的，该试验台还包括：

监控信息显示屏，与所述整车控制器连接，用于接收整车控制器的状态信号；

动力电池测试系统，与所述动力电池系统连接，用于接收动力电池系统状态信号及电池充放电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明解决了现有技术中实车调试时线束、程序故障多，且故障难以处理的问题，同时结合整车仿真软件仿真与试验台测试，利用环境温度模拟模块，在设计阶段中即可完成不同温度下的复杂工况模拟测试，提前对整车设计指标进行验证，提高开发效率。通过将仿真计算过程与实验台进行分离，可以大幅提高实验效率，利用外界的仿真软件进行仿真模拟，比传统技术中在实验台上进行整体系统的硬件模拟要简单及便捷很多，避免了复杂的试验台设置，同时降低设备购置成本；在仿真模拟出驱动电机在各种工况下的理论实时转速和扭矩后，再将该理论值输入测功机程序中，即可通过测功机实现不同工况的实际模拟，从而实现对三电系统的功耗及性能测试；通过环境温度模拟模块来实现对动力电池的温度控制，从而实现不同环境下的温度对动力电池工作的影响。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的三电系统集成测试试验方法步骤流程图；

图2为本发明另一实施例提供的三电系统集成测试试验方法步骤流程图；

图3为本发明一实施例提供的三电系统集成测试试验台模块连接结构图；

图4为本发明另一实施例提供的三电系统集成测试试验台模块连接结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一实施例提供的纯电动车三电系统集成测试试验方法步骤流程图；如图1所示，该方法包括：

1、获取不同工况下驱动电机的运行数据。

其中，获取不同工况下被测驱动电机系统的运行数据，可以是通过采集实车在不同工况下道路试验过程中的实时转速及扭矩得出，从而在测试台上复现实车工况，进而进行控制策略优化，规避实车道路试验时的重复性差问题。

2、以所述运行数据为目标数据及在动力电池系统的不同温度下在试验台上对三电系统进行功耗及性能测试。

其中，利用上述步骤中所获取的运行数据，即驱动电机在不同工况下的实时转速和扭矩，在试验台上进行运行程序编辑，将该运行数据设置为目标数据，即在试验台上对驱动电机进行工况测试时，将获取的运行数据设置为驱动电机需要达到的目标数据。如在国标工况下，每一时刻内驱动电机转速为某一特定值，其扭矩亦需要达到某一特定值，此时，该特定值即为目标值，通过对测功机及三电系统进行协同控制，使驱动电机最大程度的达到目标值，从而实现对车辆运行情况的模拟，进而实现对三电系统功耗及性能的测试。如果试验结果表明功耗过大，则就暴露出潜在的问题，急需在设计上进行相应的调整，如驱动电机系统效率低、驱动电机工作区间大部分位于高效区外、动力电池低温性能差等。这样就可以通过试验发现实车存在的问题，并依据试验数据为车辆优化提出改进方案。

在一种可实现的方式中，还可以基于上述实施例进行方案的优化，用于在设计阶段评估整车动力性及经济性具体为，如图2所示，图2为另一实施例提供的三电系统集成测试试验方法步骤流程图；该方法包括：

101、利用测功机测试出驱动电机的外特性数据和驱动电机效率数据，

所述驱动电机的外特性数据和驱动电机效率数据为性能参数。

其中，驱动电机系统性能测试参照GB/T18488.2-2015执行，测试得到驱动电机外特性数据、系统效率数据。

102、以所述外特性数据和驱动电机效率数据结合仿真软件中的目标车型参数及不同的工况模式计算出所述运行数据。

其中，仿真计算方法为使用整车仿真软件，输入车辆参数及电机系统性能测试参数，进行等速法、工况法计算，包括但不限于40km等速、60km等速、C-WTVC工况、NEDC工况，输出驱动电机系统转速、扭矩等工况运行计算结果。

201、利用所述运行数据进行所述试验台运行程序的编辑。

202、将所述运行数据设置为所述运行程序的目标值。

具体的，将运行数据(时间、转速、扭矩)输入测功机操控平台，编辑测功机运行程序。

203、利用能模拟不同环境温度的环境温度模拟模块对所述动力电池系统进行不同温度的加热或制冷。

具体地，将动力电池系统置于环境仓中，在工况测试之前，按照动力电池测试标准GB/T 31467.2-2015对动力电池系统进行预处理，并在预处理结束后关闭动力电池测试系统。设置环境仓温度为目标环境温度，并静置使动力电池系统完成环境适应。

204、对三电系统进行功耗测试。

具体地，将三电系统油门输入信号切换为电子油门，由测功机操控平台按照201及202步骤中试验台运行程序运行工况，协调控制电子油门输出信号及测功机转速限值，调整三电系统输出扭矩的同时对测功机负载进行PID动态调节，使得驱动电机系统输出转速及扭矩高度吻合目标值，从而达到对实车运行状态的模拟，进而测试其能耗、续驶里程等指标。

基于上述实验方法本实施例还提供一种纯电动汽车三电系统集成测试试验台，如图3所示，图3为本发明一实施例提供的三电系统集成测试试验台模块连接结构图；该试验台包括：

整车三电系统模块4，为整车的被测硬件设备；

测功机模块5，用于对所述整车三电系统模块的驱动电机系统进行工况模拟测试；环境温度模拟模块3，与所述整车三电系统模块连接，用于对三电系统模块的动力电池系统进行不同环境温度的模拟。

作为进一步的实施例，如图4所示，图4为本发明另一实施例提供的三电系统集成测试试验台模块连接结构图。所述整车三电系统模块4包括：

整车控制器401，用于接收信号及发送指令；动力电池系统402，与所述整车控制器连接，用于接收所述整车控制器发来的指令及向整车控制器发送电池信号；驱动电机系统403，与所述动力电池系统及所述整车控制器连接，用于接收整车控制器发来的指令及向整车控制器发送驱动电机状态信号；还用于接收动力电池系统提供的电能以及用以完成制动能量回收，向动力电池系统馈电；加速踏板406，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送加速踏板开度信号；制动踏板405，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送制动踏板开度信号；换挡器404，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送挡位信号；

所述测功机模块包括：

测功机502，与所述驱动电机系统连接，用于对驱动电机进行功耗测试和模拟不同工况；测功机操控平台501，与所述测功机和所述整车控制器连接，用于向测功机发送指令及接收测功机的状态信号，还用于向整车控制器发送油门信号。

该试验台还包括：

监控信息显示屏6，与所述整车控制器连接，用于接收整车控制器的状态信号；动力电池测试系统7，与所述动力电池系统连接，用于接收动力电池系统状态信号及电池充放电。

在操作时，须先进行实验台的安装与三电系统功能调试，具体为：

将设计车型的三电系统与测试试验台进行机械连接、通讯连接、高低压线路连接，共同组成三电系统集成测试试验台。

具体地，三电系统集成测试试验台由测试试验台包括：测功机、测功机操控平台、动力电池测试系统、环境仓、监控信息显示屏、加速/制动踏板、换挡器，以及被测三电系统包括动力电池系统、驱动电机系统、整车控制器共同组成。此外相关零部件如钥匙开关等亦可根据需要加入测试当中。

其中，整车控制器通过CAN线、硬线等控制线束分别与动力电池系统、驱动电机系统、监控信息显示屏、加速/制动踏板、换挡器、钥匙开关、测功机操控平台连接。通过接收测功机操控平台、加速踏板、制动踏板、换挡器以及钥匙开关的指令，对三电系统的状态进行控制。监控信息显示屏可对三电系统通讯信号进行监控及采集。动力电池系统置于环境仓当中，同时与驱动电机系统、动力电池测试系统高压连接。环境仓用于模拟不同环境温度，动力电池测试系统用于动力电池的充放电。驱动电机系统与测功机机械连接，测功机负责对驱动电机施加负载。

在连接好后，进行功能调试，具体地，三电系统功能测试包括高低压上下电测试、CAN网络通讯测试、驱动及控制功能测试等。测试过程通过改变钥匙开关、换挡器档位、油门/制动踏板开度等，对三电系统输入不同控制信号，使三电系统工作在不同状态。通过改变测功机工作模式，如转速限值模式、扭矩限值模式、倒拖模式等，匹配不同测试模式需求。通过监控信息显示屏对三电系统的通讯信号及各节点状态进行监控，判断CAN网络及控制逻辑是否正常。通过测功机操控平台对驱动电机输出转速及扭矩进行监控，判断动力系统响应及输出是否达标。通过该项测试可及时发现三电系统的线路问题及程序故障，将整车控制策略验证、零部件电控参数标定同步进行，大幅减少装车调试时间。

本发明解决了现有技术中实车调试时线束、程序故障多，且故障难以处理的问题，同时结合整车仿真软件仿真与试验台测试，利用环境温度模拟模块，在设计阶段中即可完成不同温度下的复杂工况模拟测试，提前对整车设计指标进行验证，提高开发效率。通过将仿真计算过程与实验台进行分离，可以大幅度提高实验效率，利用外界的仿真软件进行仿真模拟，比传统技术中在实验台上进行整体系统的硬件模拟要简单及便捷很多，避免了复杂的试验台设置同时降低设备购置成本设置；在仿真模拟出驱动电机的各种工况下的理论实时转速和扭矩后，再将该理论值输入测功机程序中，即可通过测功机实现不同工况的实际模拟，从而实现对三电系统的功耗及性能测试；通过环境温度模拟模块来实现对动力电池的温度控制，从而实现不同环境下的温度对动力电池工作的影响。

测试台架运行工况所需的驱动电机系统转速、扭矩等运行参数亦可通过实车道路试验采集获得，从而在测试台上复现实车工况，在实验室中进行控制策略优化，规避实车道路试验时的重复性差问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车三电系统集成测试试验方法，其特征在于，包括：获取不同工况下驱动电机的运行数据，以所述运行数据为目标数据及在动力电池系统的不同温度下在试验台上对三电系统进行功耗及性能测试，所述试验台用于集成三电系统的硬件设备及相应程序的运行。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述获取不同工况下驱动电机的运行数据包括：获取驱动电机性能参数，以所述性能参数结合仿真软件中的目标车型参数及不同的工况模式计算出所述运行数据。

3.根据权利要求2所述的试验方法，其特征在于，所述获取驱动电机性能参数包括：利用测功机测试出驱动电机的外特性数据和驱动电机效率数据。

4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述不同的工况模式包括：等速工况及非等速工况；所述运行数据为驱动电机在一定时间内各时间节点所对应的转速值和扭矩值。

5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述运行数据为目标数据包括：利用所述运行数据进行所述试验台运行程序的编辑，将所述运行数据设置为所述运行程序的目标值，进而使得所述驱动电机在被功耗测试时达到所述目标值。

6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，所述动力电池系统的不同温度包括：利用能模拟不同环境温度的环境温度模拟模块对所述动力电池系统进行不同温度的加热或制冷。

7.一种使用如权利要求1-6任一所述方法的纯电动汽车三电系统集成测试试验台，其特征在于，包括：

整车三电系统模块，为整车的被测硬件设备；

测功机模块，用于对所述整车三电系统模块进行工况模拟测试；

环境温度模拟模块，与所述整车三电系统模块连接，用于对三电系统模块的动力电池系统进行不同环境温度的模拟。

8.根据权利要求7所述的试验台，其特征在于，所述整车三电系统模块包括：

整车控制器，用于接收信号及发送指令；

动力电池系统，与所述整车控制器连接，用于接收所述整车控制器发来的指令及向整车控制器发送电池信号；还用于向驱动电机系统提供电能；

驱动电机系统，与所述动力电池系统及所述整车控制器连接，用于接收整车控制器发来的指令及向整车控制器发送驱动电机状态信号；还用于接收动力电池系统提供的电能以及用以完成制动能量回收，向动力电池系统馈电；

加速踏板，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送加速踏板开度信号；

制动踏板，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送制动踏板开度信号；

换挡器，与所述整车控制器连接，用于向整车控制器发送挡位信号。

9.根据权利要求8所述的试验台，其特征在于，所述测功机模块包括：

测功机，与所述驱动电机系统连接，用于对驱动电机进行功耗测试和模拟不同工况；

测功机操控平台，与所述测功机和所述整车控制器连接，用于向测功机发送指令及接收测功机的状态信号，还用于向整车控制器发送油门信号。

10.根据权利要求8所述的试验台，其特征在于，还包括：

监控信息显示屏，与所述整车控制器连接，用于接收整车控制器的状态信号；

动力电池测试系统，与所述动力电池系统连接，用于接收动力电池系统状态信号及电池充放电。

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