CN204791757U - 轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，控制单元输出控制信号给电机控制器，电机控制器控制电机工作，电池组通过三相电源供电控制单元给电机供电，三相电源供电控制单元包括三组开关器件，每组开关器件对应一条电机供电线设置，每组开关器件包括两个同向串联的开关器件，开关器件并联连接有一个LED。本实用新型在控制模块→电机控制器→电机开环控制的基础上，通过CAN通讯技术，形成闭环控制系统，用二极管的动态流向实时显示驱动电机在不同工况下的能量转换过程，为软件参数的设置，电机控制器功能的改进，轮毂电机能量转换系统原理知识的学习理解等，提供了重要的数据依据。

Description

轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台

技术领域

本实用新型公开一种仿真试验台，特别是一种轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，属于汽修培训仿真试验台。

背景技术

节能环保是当今汽车工业发展的主题，发展电动汽车已成为各国政府和汽车行业的共识，被各国普遍确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径，国际上各大汽车集团也都致力于发展这项综合技术并开展产业化研究。当前，我国的汽车工业正处于从投资驱动向创新驱动、汽车制造从大国向强国的战略转型期，电动汽车自主创新是我国汽车工业打好技术“翻身仗”、实现技术跨越的重大决战。

“十五”期间，国家设立了电动汽车重大科技专项，选择了新一代电动汽车技术为主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构，以管、产、学、研四位一体的方式联合公关，专项于2001年9月正式启动，国家拨了8.8亿元专项经费。专项确定了“三纵三横”的研发布局，及以燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”。

纯电动汽车因其真正的实现了“零排放”而成为“三纵”中，各国政府，科研机构优先研究的重点。驱动电机及其控制系统又是新能源汽车的核心系统，犹如内燃机的发动机，在“三横”三驾马车中，一马当先。驱动电机系统既是关键技术，又是共性技术。与其他领域用驱动电机系统不同，车用驱动电机系统工作环境恶劣、性能要求高而成本要求低，技术开发与生产难度更高。轮毂电机因其传动链短、高效、结构紧凑等优点，在纯电动汽车的发展方向上有着广泛的应用前景。

电机是靠电能带动的，电机的运动离不开电能的供给，同时电机在某种特定的情况下，也能生成电能，两者之间存在着相互转换的关系。只有充分了解其工作特性，才能对不足的地方加以改进，才能充分发挥其效率，提高汽车能量的利用率。从目前的纯电动汽车专业的教学设置来看，各中专、高职、本科等院校还未有专门的纯电动汽车专业、课程，甚至教材都还停留在“规划教材”类别，且内容也大多以介绍、了解为主，其深度还远远达不到设计、试验及维修的要求。其配套的教学软件、实训内容及器材更是还处在空白阶段。而研究驱动电机技术还处于初步的发展阶段，对电机性能的测试多以软件仿真调制为主，调制过程中通过设置不同的条件因素，肉眼观察电机的转动情况。这种调制方法对于研究驱动电机在不同环境、不同工况下的工作特性，提供了很重要的数据依据。但也有其不够形象、不易理解等弊端，特别是对于初学者，一般的技术人员，对于得出的数据也只是一个字面上的数据而已。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的纯电动车停留在理论教学阶段的缺点，本实用新型提供轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，其能仿真轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换，将其能量转换过程更加直观的展现在学员面前。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，试验台包括控制单元、电机控制器、电机、电池组和三相电源供电控制单元，控制单元输出控制信号给电机控制器，电机控制器控制电机工作，电池组通过三相电源供电控制单元给电机供电，三相电源供电控制单元包括三组开关器件，每组开关器件对应一条电机供电线设置，每组开关器件包括两个同向串联的开关器件，开关器件并联连接有一个LED。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的电池组上连接有蓄电池管理系统。

所述的电池组上连接有开关型整流器，电池组通过开光型整流器给电机供电。

所述的开关器件选用MOS管或IGBT。

本实用新型的有益效果是：本实用新型增加电机驱动过程中能量转换系统的动态显示装置，如能量的供给、能量的回收等，用二极管的动态流向实时显示驱动电机在不同工况下的能量转换过程，这对于理解驱动电机的工作特性，能量转换的工作原理，具有重要的现实意义，对于培养纯电动汽车的专业人才，缓解目前纯电动汽车企业对专业人才的供需平衡，推进我国纯电动汽车产业的发展，具有深远的社会效益。在控制模块→电机控制器→电机开环控制的基础上，通过CAN通讯技术，形成闭环控制系统，用二极管的动态流向实时显示驱动电机在不同工况下的能量转换过程，为软件参数的设置，电机控制器功能的改进，轮毂电机能量转换系统原理知识的学习理解等，提供了重要的数据依据。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型系统方框图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请参看附图1，本实用新型主要包括控制单元、电机控制器、电机、电池组、整流器和三相电源供电控制单元，控制单元输出控制信号给电机控制器，电机控制器控制电机工作，本实施例中，电机为三相轮毂电机，磷酸铁锂离子动力电池组通过三相电源供电控制单元给电机供电，本实施例中，磷酸铁锂离子动力电池组上连接有蓄电池管理系统，用于对电池组进行管理，磷酸铁锂离子动力电池组上还连接有开关型整流器，电池组通过开光型整流器给电机供电。本实施例中，三相电源供电控制单元为三组开关器件构成，本实施例中，开关器件选用MOS管，具体实施时，也可以选用IGBT等开关器件，每组开关器件对应一条电机供电线设置。本实施例中，每组开关器件包括两个同向串联的MOS管，分别用于控制电池组给电机供电和电机给电池充电，每个MOS管并联连接有一个LED，用于显示电流方向，即用于指示电池组给电机供电，还是电机给电池充电。

本实用新型运用CAN通信技术手段，将调制软件连接在电机控制器上，用于设置电机控制器参数，使无刷直流轮毂电机正常工作，并将电动汽车能量转换动态显示装置契合到电机控制系统，使纯电动汽车在不同工况下，如加速、减速、倒档行驶时，都有对应状态下的发光二极管动态流向显示，实现了在调制软件仿真装置的基础上增加电动汽车能量转换仿真动态显示图，真实的模拟纯电动汽车在不同工况下能量转换的工作过程，可实现纯电动汽车能量转换系统的结构认知和工作原理的动态演示，并能进行纯电动汽车能量转换系统的常规检测和故障诊断等实训项目的仿真装置。

本实用新型的操作步骤如下：

1、检查试验台有无异样，轮毂电机转动是否灵活，有无缠绕连接线。点火开关是否置于关闭状态。本实用新型采用72v免维护电池做主动力电源，可以无需接入市电操作演示。

2、单演示无刷驱动原理：

（1）、点火开关置于OFF,插上220v电源线。驱动原理演示流水灯自检闪亮并自动进入程序运行。档位开关两种状态，D档和R档。

D档：红色发光管流水灯演示驱动模式无刷电机U、W、V三相之间的切换过程。按油门踏板，流水灯变换速度会随油门变化变快或变慢。

按下刹车开关，绿色发光管流水灯闪亮演示电机转为发电模式，能量回收的电流变化。松开刹车按钮开关，红色发光管流水灯闪亮演示电机转为驱动模式，驱动电能的电流变化。

通过驱动原理流水灯演示，可以模拟展示直流无刷电机的驱动电能电流的变化，便于教学直流无刷电机驱动控制器换相切换驱动电机运转的理论教学。同时模拟展示了无刷直流电机转化为发电机回收能量的再生电流的流向变化。辅助教学无刷电机控制器驱动与发电一体的工作原理讲解。

R档：红色发光管流水灯演示驱动模式无刷电机U、W、V三相之间的切换过程。按油门踏板，流水灯变换速度会随油门变化变快或变慢。请留意：U、W、V三相之间的切换顺序与D档时的切换顺序有何不同？直流无刷电机的正转、逆转的控制就是通过控制U、W、V三相之间的切换顺序来改变电机旋转方向的。

按下刹车开关，绿色发光管流水灯演示电机转为发电模式，能量回收的电流变化。松开刹车按钮开关，红色发光管流水灯闪亮演示电机转为驱动模式，驱动电能的电流变化。无论电机正转还是反转，都可以刹车再生电能，只是再生电能的电流切换的顺序变化。

（2）、为了便于观察，可以按下电机驱动模式按钮或再生电能模式按钮，按钮灯会亮，让演示工作在驱动模式或再生电能模式。

无论是在电机驱动模式或再生电能模式，按下左上角的当前状态捕获按钮，可以让演示停留在单一相电流工作状态中，便于观测电流变化路径与方向。

3、驱动电机联动演示：

无论220v电源线是否连接，只要点火开关置ON位置，就可以演示驱动/能量回收实训。本实用新型可以移动到任何位置，利用自带的72v免维护电池进行电机驱动实操演示，同时流水灯驱动/能量回收原理演示是同步的。

点火开关ON后，流水灯自检。电机驱动系统的液晶屏幕点亮，显示电池电压信息。电池电压额定72v，当显示电压低于60v时，请充电。

D档，红色流水灯闪烁流动，按油门踏板，电机随之顺转，随油门大小转速变快或变慢。液晶显示电池电压，电机转速（车速）值。

丢油门时，流水灯自动切换绿色流水灯闪烁，但很快就切换回驱动模式。如果按刹车按钮，电机减速同时也是绿色流水灯闪烁顺转。液晶显示电压有轻微回升。

R档，红色流水灯闪烁流动，按油门踏板，电机随之逆转，随油门大小转速变快或变慢。液晶显示电池电压，电机转速（车速）值。

丢油门时，流水灯自动切换绿色流水灯闪烁，但很快就切换回驱动模式。如果按刹车按钮，电机减速同时也是绿色流水灯闪烁逆转。液晶显示电压有轻微回升。

本实用新型增加电机驱动过程中能量转换系统的动态显示装置，如能量的供给、能量的回收等，用二极管的动态流向实时显示驱动电机在不同工况下的能量转换过程，这对于理解驱动电机的工作特性，能量转换的工作原理，具有重要的现实意义，对于培养纯电动汽车的专业人才，缓解目前纯电动汽车企业对专业人才的供需平衡，推进我国纯电动汽车产业的发展，具有深远的社会效益。在控制模块→电机控制器→电机开环控制的基础上，通过CAN通讯技术，形成闭环控制系统，用二极管的动态流向实时显示驱动电机在不同工况下的能量转换过程，为软件参数的设置，电机控制器功能的改进，轮毂电机能量转换系统原理知识的学习理解等，提供了重要的数据依据。

Claims (4)

1.一种轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，其特征是：所述的试验台包括控制单元、电机控制器、电机、电池组和三相电源供电控制单元，控制单元输出控制信号给电机控制器，电机控制器控制电机工作，电池组通过三相电源供电控制单元给电机供电，三相电源供电控制单元包括三组开关器件，每组开关器件对应一条电机供电线设置，每组开关器件包括两个同向串联的开关器件，开关器件并联连接有一个LED。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，其特征是：所述的电池组上连接有蓄电池管理系统。

3.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，其特征是：所述的电池组上连接有开关型整流器，电池组通过开光型整流器给电机供电。

4.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动型纯电动汽车能量转换系统仿真装置试验台，其特征是：所述的开关器件选用MOS管或IGBT。