CN209342383U - 一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统 - Google Patents

Abstract

一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，包括电机测功机测试台架系统、驱动电机系统、测功机台架控制器、VCU HIL系统、高压供电系统、驾驶模拟器；电机测功机测试台架系统包括电机测功机，与电机测功机的测功电机连接的变频器和扭矩传感器；驱动电机系统包括与扭矩传感器连接的被测电机，与被测电机连接的MCU；VCU HIL系统包括VCU和VCU HIL设备；高压供电系统包括车载电池及BMS或电池模拟器及BMS HIL设备；本实用新型能够通过一个台架测试系统的不同的连接关系实现成本低廉的纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统。

Description

一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统

技术领域

本实用新型属于动力总成系统台架试验领域，具体涉及一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统。

背景技术

在能源危机、全球变暖、环境污染等环境问题不断加剧的情况下，电动汽车越来越成为未来汽车的发展方向。电动车辆是由电池及其管理系统、电机及其控制系统、整车控制系统等多个总成（子系统）所组成的、复杂的机电系统。即使装上高性能的电池系统、电机系统、整车控制系统等，综合起来也并不一定能得到高的电动汽车性能，其关键问题就是他们各自的优良性能没能达到充分发挥。

目前纯电动汽车动力总成主要在整车上进行联合调试，但受到整车空间及实测道路的影响，在进行试验时，数据采集会受到影响。在出现故障和问题后，故障排查和零部件更换困难。同时受道路影响，不能准确的出现所需要的工况，影响动力总成系统的标定及试验。

为了解决上述问题，实现电动车辆的安全、高效、节能、低成本运行，必须选择合适的电池及其管理系统，电机及其控制系统、整车控制系统，并在测试台架上进行匹配、联合调试、优化和标定，以减少因实测道路的影响，节约匹配调试时间，节约实车匹配调试费用，减少整车开发时间。

现有的台架测试系统通常仅能实现一种测试，例如安装有真实电池和真实VCU的台架测试系统仅能使用真实电池和真实VCU进行台架测试，如果需要使用虚拟电池及BMSHIL设备的测试系统进行测试，则需要使用另外设置的装有虚拟电池及BMS HIL设备的台架测试系统进行测试。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够根据不同的连接关系实现纯电动汽车动力总成系统联合测试、且成本低廉的纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统。

本实用新型采用以下技术方案：

一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，包括电机测功机测试台架系统、驱动电机系统、数据采集系统、冷却系统、测功机台架控制器、VCU HIL系统、高压供电系统、驾驶模拟器；

所述电机测功机测试台架系统包括电机测功机1，与电机测功机1的测功电机连接的变频器2和扭矩传感器；

所述驱动电机系统包括与扭矩传感器连接的被测电机6，与被测电机6连接的MCU7；

所述VCU HIL系统包括VCU8和VCU HIL设备9；

所述高压供电系统包括车载电池及BMS10或电池模拟器及BMS HIL设备11；

所述驾驶模拟器14与测功机台架控制器12通信连接，变频器2、VCU8、VCU HIL设备9、高压供电系统均与测功机台架控制器12通信连接；

所述VCU8与MCU7、高压供电系统10、VCU HIL设备9、测功机台架控制器12、驾驶模拟器13双向通信；

所述MCU7与高压供电系统10通信连接及高压连接。

所述被测电机6、MCU7与电机测功机测试台架通过联轴器相连接。

还包括为被测电机6和MCU7提供冷却的冷却系统。

所述数据采集系统包括与测功机台架控制器12连接的功率分析仪、扭矩传感器、转速传感器、温度传感器、振动传感器，所述功率分析仪连接测功电机，扭矩传感器、转速传感器设置在扭矩仪中，连接测功电机；温度传感器设置在电机测功机1中；振动传感器设置在台架上。

本实用新型的有益效果：本实用新型将现有的真实电池台架测试系统、真实VCU台架测试系统、设置虚拟电池及 BMS VHL系统的台架测试系统、设置虚拟VCU HIL系统的台架测试系统整合为一个测试系统，能够根据不同的测试需求通过不同的连接组成不同的台架测试系统，而不需要如现有的测试系统一样，为每一种连接方式均设置一个完整的测试系统。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

1-电机测功机，2-变频器，3-扭矩测试仪，4-数据采集系统，5-冷却系统，6-被测电机，7-电机控制器，8-整车控制器，9-VCU HIL设备，10-车载电池和BMS， 11-电池模拟器和BMS HIL设备，12-测功机台架控制器，13-驾驶员模拟器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，包括电机测功机测试台架系统、驱动电机系统、数据采集系统4、冷却系统、测功机台架控制器、VCU HIL系统、高压系统、驾驶模拟器。

上述的电机测功机测试台架系统包括电机测功机1，电机测功机1包括测功电机，和与电机测功机1的测功电机连接的变频器2和扭矩测试仪，即图1中的扭矩仪3。

上述的数据采集系统4包括功率分析仪、扭矩传感器、转速传感器、温度传感器、振动传感器等，数据采集系统与测功机台架控制器12连接，将获取的数据发送给测控机台架控制器12，其中功率分析仪设置在测功机台架控制器12处，连接测功电机，用于测量测功电机的功率、电压、电流等参数；扭矩传感器、转速传感器设置在扭矩仪中，用来测量测功电机的扭矩和转速；温度传感器设置在电机测功机中，主要用来检测测功电机的温度；振动传感器设置在安装电机测功机的台架上，用来检测整个电机测功机的振动量。

驱动电机系统包括与扭矩传感器3连接的被测电机6，被测电机6通过高压导线连接电机控制器MCU7。

而VCU HIL系统包括整车控制器VCU8，还包括VCU HIL设备9，整车控制器VCU8可通过线束连接VCU HIL设备9；VCU HIL设备为现有的HIL设备，且现有技术中同样使用用来进行台架测试，因此，与现有技术的功能和结构一样，不在赘述。

高压供电系统包括车载电池和与车载电池连接的BMS10，还包括电池模拟器和与电池模拟器连接的BMS HIL设备11，两种择一使用，即其中一种为真实的车载电池及与车载电池连接的电池管理系统BMS10，另一种为电池模拟器及与电池模拟器连接的BMS HIL11，电池控制器上连接的BMS HIL设备为现有的HIL设备，为电源模拟器提供信息请求同时和整个测试系统进行通讯。

高压供电系统包括车载电池及BMS10或电池模拟器及BMS HIL设备11；

车载电池与BMS是现有的纯电动汽车中的车载电池及其管理系统，两者相组合才能为驱动电机系统供电。

BMS HIL设备是现有的技术，且现有技术中同样使用电池模拟器和BMS HIL来进行台架测试，因此，与现有技术的功能和结构一样，不在赘述。

驾驶模拟器13现有的设备，用于提供真实驾驶员操作输入及整车控制效果3D显示，包括驾驶模拟器座舱、运行道路环境模型和三维视景软件的图形工作站等。

其中，上述的驾驶模拟器13与测功机台架控制器12通信连接，变频器2、VCU8、VCUHIL设备9、高压供电系统均与测功机台架控制器12双向通信连接。

VCU8与MCU7、高压供电系统、VCU HIL设备9、测功机台架控制器12、驾驶模拟器13双向通信。

MCU7与高压供电系统通信及高压连接。

基于上述的设备与连接关系，本实用新型可组成如下的几个调试系统，下述几个调试系统可通过外部连接不同设备，使得设备的连接关系不同形成不同的调试系统：

（1）无真实整车控制器VCU、车载电池、电池管理系统BMS，此时使用电池模拟器和BMS HIL设备作为高压电源连接电机控制器MCU，此工况下VCU HIL设备内的虚拟VCU控制器、BMS HIL设备内的虚拟BMS控制器与被测部件（被测电机、电机控制器MCU）组成联调测试的系统；

（2）无真实整车控制器VCU，使用连接有电池管理系统BMS的车载电池作为高压电源，可对被测电机、电机控制器MCU进行联调测试，此工况使用VCU HIL设备内的虚拟VCU控制器与真实电池管理系统BMS和被测部件（被测电机、电机控制器MCU）组成联调测试的系统；

（3）使用真实的整车控制器VCU、使用车载电池（含电池管理系统BMS）对被测部件（被测电机、电机控制器MCU）进行联调测试，此工况实用驾驶员模拟器提供驾驶员的输入信号，模拟整车运行环境，与车载电池（含电池管理系统BMS）和被测部件（被测电机、电机控制器MCU）组成联调测试的系统；

（4）使用真实的VCU、BMS控制器，电池模拟器对被测部件（被测电机、电机控制器MCU）进行联调测试，此工况下使用VCU HIL设备、BMS HIL设备、电池模拟器对被测系统（被测电机、电机控制器MCU）组成联调测试的系统。

上述的四个测试系统均为现有独立的台架测试系统，本实用新型将之进行融合，使之能够通过外部连接线连接不通的设备时，形成不同的调试系统，达到一个台架能够实现多种测试的目的。

本实用新型的综合台架联合运行时，整车控制器VCU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS之间通过CAN进行信息交互，VCU HIL设备、驾驶模拟器、测功机台架控制器之间通过CAN进行信息交互。当驾驶员在驾驶模拟器上进行驾驶操作时（如踩加速踏板、制动踏板、档位控制、方向盘转角），这些驾驶操作会通过驾驶模拟器、测功机台架控制器、VCU HIL设备传递给VCU控制器，VCU整车控制器控制被测电机输出扭矩，测功机台架控制器通过扭矩传感器3采集被测电机输出扭矩，传递给驾驶模拟器，驾驶模拟器将被测电机的输出扭矩转换为道路负载扭矩，然后将负载扭矩传递给测功机台架控制器，测功机台架控制器通过通讯控制变频器和被测电机响应该负载扭矩，模拟车辆在实车道路上的阻力，完成车辆行驶闭环控制。

本实用新型的被测电机6、MCU7与电机测功机测试系统通过联轴器相连接。

本实用新型还包括为被测电机6和MCU7提供冷却的冷却系统。冷却系统为常见的冷却机组，例如可包括循环水泵、换热器、压缩机、温度控制器等。

本实用新型与传统独立的电机测工机台架、动力电池系统测试台架和整车控制器测试台架不同，本实用新型把三个测试台架及测试台架和不同被测部件与台组合综合在一个测试台架系统，不仅能实现测试各零部件的独立功能，而且考虑了实车综合路况的复杂性，利用驾驶员模拟器和HIL系统，模拟整车道路负载。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，其特征在于：包括电机测功机测试台架系统、驱动电机系统、测功机台架控制器、VCU HIL系统、高压供电系统、驾驶模拟器；

所述电机测功机测试台架系统包括电机测功机（1），与电机测功机（1）的测功电机连接的变频器（2）和扭矩传感器；

所述驱动电机系统包括与扭矩传感器连接的被测电机（6），与被测电机（6）连接的MCU（7）；

所述VCU HIL系统包括VCU（8）和VCU HIL设备（9）；

所述高压供电系统包括车载电池及BMS（10）或电池模拟器及BMS HIL设备（11）；

所述驾驶模拟器（14）与测功机台架控制器（12）通信连接，变频器（2）、VCU（8）、VCU HIL设备（9）、高压供电系统均与测功机台架控制器（12）通信连接；

所述VCU（8）与MCU（7）、高压供电系统、VCU HIL设备（9）、测功机台架控制器（12）、驾驶模拟器（13）双向通信；

所述MCU（7）与高压供电系统通信连接及高压连接。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，其特征在于：

所述被测电机（6）、MCU（7）与电机测功机测试台架通过联轴器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，其特征在于：

还包括为被测电机（6）和MCU（7）提供冷却的冷却系统。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车动力总成的综合台架测试系统，其特征在于：

还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括与测功机台架控制器（12）连接的功率分析仪、扭矩传感器、转速传感器、温度传感器、振动传感器，所述功率分析仪连接测功电机，扭矩传感器、转速传感器设置在扭矩仪中，连接测功电机；温度传感器设置在电机测功机（1）中；振动传感器设置在台架上。