CN117723316A - 一种电驱动系统测试台架及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电驱动系统测试技术领域，尤其是涉及一种电驱动系统测试台架及控制系统。控制系统通过控制测试台架实现对路面激励的模拟。在被测电驱动系统的悬置点位置安装直线电机，直线电机在支撑被测电驱动系统的同时，还作为激励源，模拟汽车行驶过程中路面产生的激励，电驱动系统的输出端分别与第一负载电机、第二负载电机连接，模拟汽车在行驶过程中的行驶阻力。此外，测试控制系统可以根据在实车行驶过程中采集路谱信息，结合测试台架各种传感器信号，控制被测电驱动系统和直线电机工作，模拟车辆在真实道路上行驶时的路面反馈，以便进行更为精确的NVH性能测试。

Description

一种电驱动系统测试台架及控制系统

技术领域

本申请涉及电驱动系统测试技术领域，尤其是涉及一种电驱动系统测试台架及控制系统。

背景技术

电驱动系统NVH性能的好坏直接影响车辆的品质和寿命。当前，电驱动系统NVH测试台架只能测试电驱动系统自身激励产生的振动和噪声，无法考虑路面激励对电驱动系统振动和噪声的综合影响，与搭载在车辆上的环境有所不同。且测试台架一般只针对某一具体类型的电驱动系统进行设计，不具备兼容性，台架试验成本较高。

实用新型专利CN213516338U提供一种变速器试验台架，通过负载电机带动飞轮箱，用飞轮箱模拟两个轮胎的转动惯量，进一步带动被试变速器的工作方式，缩减了试验台架的安装尺寸，节省工作空间，提高了试验台架的稳定性，降低了试验台架的成本，提高了变速器测试效率。但是该实用新型采用单个负载电机模拟驱动系统两侧车轮的负载，而在车辆的实际行驶过程中，由于路面差异，每个车轮的负载，受力均有所差异，影响测试结果的准确性。

发明专利CN202310050265.1公开了一种电驱动系统性能下线检测方法、装置、设备及介质。该电驱动系统性能下线检测装置主要包括电驱动系统、工控机、测功机、多个振动传感器以及数据采集卡等。其检测方法为通过多个振动传感器和数据采集卡采集的振动数据，进行阶次分析，得到待测振动瀑布图，并基于待测振动瀑布图生成待测矩阵张量，得到待测输入数据集；然后调用性能下线检测模型对待测输入数据集进行性能下线检测，得到性能下线评价结果。该方法仅考虑了电驱动系统自身的性能表现，并未考虑实车行驶过程中，由路面凹凸等外部激励对电驱动系统的影响。

现有电驱动系统测试台架构型多为单输入单输出或单输入双输出的结构，存在技术缺点：

1、对于单输入单输出构型的台架，只有一个负载电机模拟车轮行驶阻力，其默认行驶过程中各车轮所受作用力和噪声均相同，测试结果存在误差。

2、对于单输入多输出构型的台架，由于负载电机工作相对稳定，无法反馈真实场景下路面施加给车轮的激励，电驱动系统在实际应用中的稳定性和可靠性难以保证。

3、测试台架大多只针对某一具体构型的电驱动系统，兼容性差。

发明内容

为了模拟车辆在真实道路上行驶时的路面反馈，以便进行NVH性能测试，本申请提供一种电驱动系统测试台架及控制系统。

本申请提供的一种电驱动系统测试台架及控制系统采用如下的技术方案：

一种电驱动系统测试台架，其特征在于：包括底座、第一负载电机、第二负载电机、第一转矩转速传感器、第二转矩转速传感器、第一传动轴、第二传动轴和若干个直线电机；

所述第一负载电机与所述第二负载电机安装在所述底座的顶部，所述第一负载电机的输出轴与所述第二负载电机的输出轴相对设置，所述第一负载电机的输出轴与所述第一转矩转速传感器同轴固定，所述第二负载电机的输出轴与所述第二转矩转速传感器同轴固定，所述第一传动轴的一端与所述第一转矩转速传感器通过第一联轴器连接，所述第一传动轴的另一端与被测电驱动系统的输出轴的一端通过第二联轴器连接，所述第二传动轴的一端与所述第二转矩转速传感器通过第四联轴器连接，所述第二传动轴的另一端与被测电驱动系统的输出轴的另一端通过第三联轴器连接，若干个所述直线电机安装在被测电驱动系统的悬置点进行支撑固定，所述直线电机的通过直线电机支撑座与所述底座的顶部固定连接，所述直线电机与被测电驱动系统的支撑点处安装有振动加速度传感器，所述底座的顶部设置有横纵贯通式结构的固定导轨，用于固定所述直线电机支撑座。

通过采用上述技术方案，通过若干个直线电机在被测电驱动系统的悬置点处进行支撑固定，直线电机在支撑被测电驱动系统的同时，还作为激励源，模拟汽车行驶过程中路面产生的激励，第一负载电机和第二负载电机能够施加反向电动势，模拟车辆的行驶阻力，底座顶部采用的横纵贯通式结构能够兼容多种构型的被测电驱动系统，该测试台架能够模拟车辆在真实道路上行驶时的路面反馈，以便进行NVH性能测试。

可选的，所述第一负载电机和所述第二负载电机均通过螺栓与所述底座的顶部可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，第一负载电机和第二负载电机通过螺栓与底座进行可拆卸连接，能够根据被测电驱动系统的构型调节第一负载电机和第二负载电机之间的距离，安装拆卸灵活。

可选的，所述第一传动轴与所述第二传动轴的长度根据被测电驱动系统的构型进行更换。

通过采用上述技术方案，根据被测电驱动系统的构型选择合适长度的第一传动轴与第二传动轴，兼容性强，使用灵活方便，实用性强。

可选的，所述直线电机的数量和安装位置与被测电驱动系统安装在实车上悬置点的数量和位置相匹配。

通过采用上述技术方案，直线电机的数量和安装位置与被测电驱动系统安装在实车上悬置点的数量和位置相匹配，从而能够真实模拟出被测电驱动系统真实的路面行驶情况，提高被测电驱动系统NVH性能测试的准确性。

一种电驱动系统测试台架的控制系统，包括上位机、工控机和信号交换柜，所述上位机与所述工控机之间通过以太网连接，并进行数据的交互，所述信号交换柜与所述工控机之间通过CAN总线连接，并进行信号传递，所述信号交换柜与被测电驱动系统之间通过信号线连接，所述上位机用于设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据；所述工控机用于接收并解析信号交换柜传递的信号、处理解析的数据、发布控制指令给所述直线电机；所述信号交换柜用于将所述工控机输出的各种控制信号传递给被测电驱动系统和所述直线电机，同时将振动加速度传感器采集到的振动加速度、所述第一转矩转速传感器采集到的所述第一负载电机的转矩、转速信号以及所述第二转矩转速传感器采集到的转矩、转速信号整合反馈给所述工控机。

通过采用上述技术方案，上位机可以根据在实车行驶过程中采集路谱信息，工控机结合各种传感器信号，控制被测电驱动系统和直线电机工作，模拟车辆在真实道路上行驶时的路面反馈，以便进行NVH性能测试。

一种电驱动系统测试台架的控制系统，包括以下步骤：

S1、上位机进行设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据的操作，并将读取的路谱文件信息传递给工控机，信号交换柜将振动加速度传感器采集到的振动加速度、第一转矩转速传感器采集到的第一负载电机的转矩、转速信号以及第二转矩转速传感器采集到的转矩、转速信号整合反馈给工控机；

S2、工控机根据收到的路谱文件信息与振动加速度传感器、第一转矩转速传感器以及第二转矩转速传感器采集的反馈信号结合，进行计算与处理，得出相对应的被测电驱动系统目标转矩信号、目标转速信号以及若干个直线电机的占空比信号；

S3、工控机经过信号交换柜，将目标转矩信号、目标转速信号发送给被测电驱动系统，将若干个直线电机的占空比信号分别发送给相对应的直线电机；

S4、被测电驱动系统和若干个直线电机根据工控机发出的控制指令进行工作，模拟实车的路面行驶情况。

通过采用上述技术方案，控制系统可以根据实车行驶过程中采集的电驱动系统悬置点处的激励信号(振动加速度)，通过工控机控制，调控直线电机的占空比，进而控制直线电机产生相应的振动加速度，使直线电机产生高频振动，模拟车轮在真实道路上行驶时的路面激励。

综上所述，本申请包括以下有益效果：

1、本申请中的电驱动系统测试台架，可以兼容多种构型的电驱动系统，同时设计一种台架控制系统，控制测试台架实现对路面激励的模拟。即在电驱动系统的悬置点位置安装直线电机，直线电机在支撑被测电驱动系统的同时，还作为激励源，模拟汽车行驶过程中路面产生的激励，电驱动系统的输出端分别与第一负载电机、第二负载电机连接，模拟汽车在行驶过程中的行驶阻力。此外，设计的控制系统可以根据在实车行驶过程中采集路谱信息，结合测试台架各种传感器信号，控制被测电驱动系统和直线电机工作，模拟车辆在真实道路上行驶时的路面反馈，以便进NVH性能测试。控制系统可以根据实车行驶过程中采集的电驱动系统悬置点处的激励信号(振动加速度)，通过PID控制，调控直线电机的占空比，进而控制直线电机产生相应的振动加速度，使直线电机产生高频振动，模拟车轮在真实道路上行驶时的路面激励。控制系统能够根据采集的路面激励控制各直线电机模拟车辆在行驶过程中的路面反馈，有效提高NVH台架测试的准确性。

2、台架控制系统，可以将采集到的路面激励，通过直线电机反馈到被测电驱动系统，模拟车辆在实际行驶过程中通过轮胎、悬架、悬置作用到电驱动系统的路面激励，负载电机用于模拟车辆的行驶阻力。

3、采用直线电机替代固定支架用以支撑被测电驱动系统，结构更加小巧灵活，可替换性更好。台架的底座采用相互垂直的贯通结构，可以兼容不同构型的电驱动系统，兼容性强，有效降低测试成本。

附图说明

图1是实施例中电驱动系统测试台架的结构示意图；

图2是实施例中电驱动系统测试台架的控制系统的架构示意图；

图3是实施例中电驱动系统测试台架的控制系统的逻辑框图。

附图标记说明：1、第一负载电机；2、第一转矩转速传感器；3、第一传动轴；4、第一联轴器；5、被测电驱动系统；6、第三直线电机；7、第四联轴器；8、第二转矩转速传感器；9、第二负载电机；10、第二传动轴；11、第三联轴器；12、第一直线电机；13、第二直线电机；14、第二联轴器。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅为本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“内”和“外”均指附图中的方向，但是并不加以限定。

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种电驱动系统测试台架及控制系统。

实施例1

参照图1-图3，直线电机的数量和安装位置与被测电驱动系统5安装在实车上悬置点的数量和位置相匹配。本实施例以被测电驱动系统53个悬置点为例进行说明，3个悬置点需要三个直线电机和三个振动加速度传感器，三个直线电机分别为第一直线电机12、第二直线电机13、第三直线电机6，三个振动加速度传感器分别为第一振动加速度传感器、第二振动加速度传感器、第三振动加速度传感器。

一种电驱动系统测试台架，包括底座、第一负载电机1、第二负载电机9、第一转矩转速传感器2、第二转矩转速传感器8、第一传动轴3、第二传动轴10和三个直线电机，第一负载电机1与第二负载电机9通过螺栓可拆卸连接在底座的顶部，第一负载电机1的输出轴与第二负载电机9的输出轴相对设置，第一负载电机1的输出轴与第一转矩转速传感器2同轴固定，第二负载电机9的输出轴与第二转矩转速传感器8同轴固定，第一传动轴3的一端与第一转矩转速传感器2通过第一联轴器4连接，第一传动轴3的另一端与被测电驱动系统5的输出轴的一端通过第二联轴器14连接，第二传动轴10的一端与第二转矩转速传感器8通过第四联轴器7连接，第二传动轴10的另一端与被测电驱动系统5的输出轴的另一端通过第三联轴器11连接，第一传动轴3与第二传动轴10的长度根据被测电驱动系统5的构型进行更换。三个直线电机分别安装在被测电驱动系统5的三个悬置点进行支撑固定，直线电机的通过直线电机支撑座与底座的顶部固定连接，直线电机与被测电驱动系统5的支撑点处安装有振动加速度传感器，底座的顶部设置有横纵贯通式结构的固定导轨，用于固定直线电机支撑座。底座的顶部采用横纵贯通式的结构设计，三个直线电机支撑座可以根据不同构型的被测电驱动系统5悬置点的位置进行横向或者纵向的平移，竖直方向也可以根据不同构型的被测电驱动系统5，更换不同高度的直线电机支撑座，从而实现将三个直线电机固定支撑在被测电驱动系统5悬置点的位置。振动加速度传感器负责采集测试过程中，各个支撑点处的振动加速度信号并反馈给控制系统。

第一传动轴3和第二传动轴10的长度可以根据被测电驱动系统5的构型进行选择更换，从而保证动力无损传递。直线电机的安装位置及个数由被测电驱动系统5安装在实车上悬置点的位置和个数决定。底座的顶部采用横纵贯通式的设计，各个直线电机可以根据不同构型的被测电驱动系统5，更换不同高度的直线电机支撑座，达到支撑作用。被测电驱动系统5的输出轴的两端用于模仿实车中的两个驱动车轮。

一种电驱动系统测试台架的控制系统，包括上位机、工控机和信号交换柜，上位机与工控机之间通过以太网连接，并进行数据的交互，信号交换柜与工控机之间通过CAN总线连接，并进行信号传递，信号交换柜与被测电驱动系统5之间通过信号线连接，信号交换柜将采集的传感器信号汇总并传递给CAN总线，将工控机通过CAN总线传递的控制指令传递给对应的直线电机。

上位机用于设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据，工控机用于接收并解析信号交换柜传递的信号、处理解析的数据、发布控制指令给所述直线电机；工控机相当于整个控制系统的控制器，控制系统以工控机为载体，在其中运行。信号交换柜用于将工控机输出的各种控制信号传递给被测电驱动系统5和直线电机，同时将振动加速度传感器采集到的振动加速度、第一转矩转速传感器2采集到的第一负载电机1的转矩、转速信号以及第二转矩转速传感器8采集到的转矩、转速信号整合反馈给工控机。

一种电驱动系统测试台架的控制系统，包括以下操作步骤：

S1、上位机进行设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据的操作，并将读取的路谱文件信息传递给工控机，信号交换柜将第一振动加速度传感器采集到的第一振动加速度、第二振动加速度传感器采集到的第二振动加速度、第三振动加速度传感器采集到的第三振动加速度、第一转矩转速传感器2采集到的第一负载电机1的转矩、转速信号以及第二转矩转速传感器8采集到的转矩、转速信号整合反馈给工控机；

S2、工控机根据收到的路谱文件信息与第一振动加速度传感器、第二振动加速度传感器、第三振动加速度传感器、第一转矩转速传感器2以及第二转矩转速传感器8采集的反馈信号结合，进行计算与处理，得出相对应的被测电驱动系统5目标转矩信号、目标转速信号以及第一直线电机12的占空比信号、第二直线电机13的占空比信号、第三直线电机6的占空比信号；

S3、工控机经过信号交换柜，将目标转矩信号、目标转速信号发送给被测电驱动系统5，将第一直线电机12的占空比信号、第二直线电机13的占空比信号、第三直线电机6的占空比信号分别发送给第一直线电机12、第二直线电机13、第三直线电机6；

S4、被测电驱动系统5、第一直线电机12、第二直线电机13和第三直线电机6根据工控机发出的控制指令进行工作，模拟实车的路面行驶情况。

工作原理：

控制系统的控制逻辑如图3所示，首先根据被测电驱动系统5的三个悬置点位置和数量安装第一振动加速度传感器，第二振动加速度传感器和第三振动加速度传感器并连接信号电路；然后通过上位机设置车辆参数；最后在上位机中加载采集的路谱文件，以读取路谱文件中的车速、驱动转矩和实车各悬置点处的振动加速度信号，其中，车速和驱动转矩信号经过工控机计算得出被测电驱动系统5的目标转矩和目标转速，经由信号交换柜传递给被测电驱动系统5；路谱文件中读取各个悬置点处的第一振动加速度、第二振动加速度和第三振动加速度与测试台架悬置点处第一振动加速度传感器、第二振动加速度传感器和第三振动加速度传感器采集到的振动加速度分别进行误差计算，通过PID控制，输出合适的占空比信号分别给到第一直线电机12、第二直线电机13和第三直线电机6，控制第一直线电机12、第二直线电机13和第三直线电机6产生高频振动，以模拟路面反馈给被测电驱动系统5施加激励。此外，第一负载电机1和第二负载电机9由单独的控制系统进行控制，施加反向电动势，模拟车辆的行驶阻力，不在本专利保护范围内，因此不予过多赘述。

总之，该测试台架不仅能模拟车辆的行驶工况，还可以根据实车行驶过程中采集的电驱动系统悬置点处的激励信号(振动加速度)，通过PID控制，逻辑变换，调控第一直线电机12、第二直线电机13、第三直线电机6的占空比，进而控制第一直线电机12、第二直线电机13、第三直线电机6产生相应的振动加速度，使第一直线电机12、第二直线电机13、第三直线电机6产生高频振动，模拟车轮在真实道路上行驶时的路面激励，有效提高NVH台架测试的准确性。

本具体实施例是对本申请的说明，但其并不是对本申请的限制，在本申请的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本申请的保护范围，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种电驱动系统测试台架，其特征在于：包括底座、第一负载电机(1)、第二负载电机(9)、第一转矩转速传感器(2)、第二转矩转速传感器(8)、第一传动轴(3)、第二传动轴(10)和若干个直线电机；

所述第一负载电机(1)与所述第二负载电机(9)安装在所述底座的顶部，所述第一负载电机(1)的输出轴与所述第二负载电机(9)的输出轴相对设置，所述第一负载电机(1)的输出轴与所述第一转矩转速传感器(2)同轴固定，所述第二负载电机(9)的输出轴与所述第二转矩转速传感器(8)同轴固定，所述第一传动轴(3)的一端与所述第一转矩转速传感器(2)通过联轴器连接，所述第一传动轴(3)的另一端与被测电驱动系统(5)的输出轴的一端通过联轴器连接，所述第二传动轴(10)的一端与所述第二转矩转速传感器(8)通过联轴器连接，所述第二传动轴(10)的另一端与被测电驱动系统(5)的输出轴的另一端通过联轴器连接，若干个所述直线电机安装在被测电驱动系统(5)的悬置点进行支撑固定，所述直线电机的通过直线电机支撑座与所述底座的顶部固定连接，所述直线电机与被测电驱动系统(5)的支撑点处安装有振动加速度传感器，所述底座的顶部设置有横纵贯通式结构的固定导轨，用于固定所述直线电机支撑座。

2.根据权利要求1所述的一种电驱动系统测试台架，其特征在于：所述第一负载电机(1)和所述第二负载电机(9)均通过螺栓与所述底座的顶部可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种电驱动系统测试台架，其特征在于：所述第一传动轴(3)与所述第二传动轴(10)的长度根据被测电驱动系统(5)的构型进行更换。

4.根据权利要求3所述的一种电驱动系统测试台架，其特征在于：所述直线电机的数量和安装位置与被测电驱动系统(5)安装在实车上悬置点的数量和位置相匹配。

5.一种电驱动系统测试台架的控制系统，其特征在于：用于控制权利要求4中的所述电驱动系统测试台架的运行，包括上位机、工控机和信号交换柜，所述上位机与所述工控机之间通过以太网连接，并进行数据的交互，所述信号交换柜与所述工控机之间通过CAN总线连接，并进行信号传递，所述信号交换柜与被测电驱动系统(5)之间通过信号线连接，

所述上位机用于设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据；所述工控机用于接收并解析信号交换柜传递的信号、处理解析的数据、发布控制指令给所述直线电机；所述信号交换柜用于将所述工控机输出的各种控制信号传递给被测电驱动系统(5)和所述直线电机，同时将振动加速度传感器采集到的振动加速度、所述第一转矩转速传感器(2)采集到的所述第一负载电机(1)的转矩、转速信号以及所述第二转矩转速传感器(8)采集到的转矩、转速信号整合反馈给所述工控机。

6.根据权利要求5所述的一种电驱动系统测试台架的控制系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1、上位机进行设置试验参数、读取路谱文件以及监控试验数据的操作，并将读取的路谱文件信息传递给工控机，信号交换柜将振动加速度传感器采集到的振动加速度、第一转矩转速传感器(2)采集到的第一负载电机(1)的转矩、转速信号以及第二转矩转速传感器(8)采集到的转矩、转速信号整合反馈给工控机；

S2、工控机根据收到的路谱文件信息与振动加速度传感器、第一转矩转速传感器(2)以及第二转矩转速传感器(8)采集的反馈信号结合，进行计算与处理，得出相对应的被测电驱动系统(5)目标转矩信号、目标转速信号以及若干个直线电机的占空比信号；

S3、工控机经过信号交换柜，将目标转矩信号、目标转速信号发送给被测电驱动系统(5)，将若干个直线电机的占空比信号分别发送给相对应的直线电机；

S4、被测电驱动系统(5)和若干个直线电机根据工控机发出的控制指令进行工作，模拟实车的路面行驶情况。