专利名称：一种电动汽车电驱动系统试验装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种电气系统的测试实验装置及其方法，尤其是一种应用于电动汽车电驱动系统的测试实验装置及其方法。
背景技术：
为解决全球能源和环境危机，世界各国都在开发节能和环保的交通工具即电动汽车。目前电动汽车开发商的电动汽车电驱动系统需要在专用的台架上进行试验，而针对电动汽车电驱动系统试验方法尚处于研发和完善阶段，无相应成熟产品。如图1所示，一种现有技术电动汽车电驱动系统试验装置由整流电源1、电机控制器21、车载电机22、转矩转速传感器4、电涡流测功机7、水冷却系统11、测控单元5等组成； 整流电源1的三相交流电输入端与工厂三相交流电源相连，整流电源1的直流输出端通过直流母线与电机控制器21的直流电压输入端相连，电机控制器21的三相输出电压端与车载电机22的三相输入电压端相连，车载电机22的输出轴与转矩转速传感器4的主轴相连， 转矩转速传感器4的另一端主轴与电涡流测功机7相连，电涡流测功机7的冷却系统与水冷却系统11相连。在上述的现有技术电动汽车电驱动系统试验方法中整流电源的输出经电机控制器逆变后向车载电机供电，车载电机通过主轴及扭矩传感器带动测功机运转，能量以热的形式消耗在水冷系统中。因此，现有技术电动汽车电驱动系统试验方法简单，但存在以下缺陷
1、现有技术电动汽车电驱动系统试验方法由于能量以热的形式消耗在水冷系统中，所以能耗高。2、现有技术电动汽车电驱动系统试验方法试验效率低，同时只能试验一套电驱动系统。3、试验工况不全，只能试电动工况，不能试制动工况。4、设备投资成本高，需配置与电驱动系统功率匹配的整流电源与电涡流测功机。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车电驱动系统试验装置及其方法，该装置及其方法所描述的电动汽车电驱动试验系统工况全，降低了设备的投资成本，同时提高了试验的效率。本发明具体提供了一种电动汽车电驱动系统试验装置的具体实施方式
，一种电动汽车电驱动系统试验装置，包括整流电源，转矩转速传感器，测控单元，整流电源的三相交流电输入端与三相交流电源相连，电驱动系统试验装置还包括被试电驱动系统，陪试电驱动系统，模拟工况模块，被试电驱动系统进一步包括被试电机控制器和被试车载电机，陪试电驱动系统进一步包括陪试电机控制器和陪试车载电机，被试电机控制器的交流电源端与被试车载电机的三相交流电源端相连，陪试电机控制器的交流电源端与陪试车载电机的三相交流电源端相连；被试车载电机的输出轴和陪试车载电机的输出轴与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器与测控单元相连；被试电机控制器的直流电源端和陪试电机控制器的直流电源端通过直流母线并联在整流电源的直流电源输出端上；整流电源，被试电机控制器，被试车载电机，陪试电机控制器，陪试车载电机分别与测控单元相连；直流电压、电流传感器和交流电压、电流传感器与测控单元相连；模拟工况模块与测控单元相连。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置进一步的实施方式，被试车载电机的输出轴和陪试车载电机的输出轴通过弹性连接轴与转矩转速传感器连接。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置进一步的实施方式，测控单元包括工控机，可编程控制器，数据采集卡和CAN通讯卡，工控机为整个测控单元的计算和控制核心，对数据进行处理和分析；可编程控制器与工控机相连，控制数据采集卡和CAN通讯卡的数据采集；数据采集卡对被试电机控制器和陪试电机控制器前端和后端的电压、电流参数进行采集；CAN通讯卡对被试电机控制器和陪试电机控制器的数据进行采集；测控单元通过转矩转速传感器测得被试车载电机和陪试车载电机的输出转速及扭矩。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置进一步的实施方式，整流电源包括整流变压器和全控型整流桥。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置进一步的实施方式，当被试车载电机作电动运行时，能量流向为整流电源一直流母线一被试电机控制器一被试车载电机一转矩转速传感器一陪试车载电机一陪试电机控制器一直流母线；当被试车载电机作发电运行时，能量流向为整流电源一直流母线一陪试电机控制器一陪试车载电机一转矩转速传感器一被试车载电机一被试电机控制器一直流母线。本发明还提供一种电动汽车电驱动系统试验方法的具体实施方式
，一种对上述的电动汽车电驱动系统进行试验的方法，该试验方法包括以下步骤
5101对模拟工况模块和不同电驱动系统的技术参数进行设置；
5102由测控单元进行计算和匹配，得到不同电驱动系统下的转速、转矩、油门、制动、牵引的不同命令，让电动汽车电驱动系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的电驱动系统特性模拟试验；
5103测控单元对数据采集卡，CAN通讯卡和转矩转速传感器采集到的数据进行记录和存储；
S104:试验结束后，根据对采集记录到的数据进行分析，得到电驱动系统的性能参数分析结果。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验方法进一步的实施方式，模拟工况模块中编制有牵引特性曲线，牵引特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统的牵引运行工况，牵引特性曲线根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验方法进一步的实施方式，模拟工况模块中编制有制动特性曲线，制动特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统的制动运行工况，制动特性曲线根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验方法进一步的实施方式，模拟工况模块中编制有外特性曲线，外特性曲线用于模拟电驱动系统在最大功率工况下的速度特性。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验方法进一步的实施方式，模拟工况模块中编制有的连续工作特性曲线，连续工作特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统连续运行工况。通过实施本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置及其方法具体实施方式
所描述的技术方案，试验功能齐全，试验效率高，操作方便灵活，试验方法更加节能低耗，绿色环保，能够实现直流并网，不会对电网造成污染，同时设备投资成本低。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图1是现有技术一种电动汽车电驱动系统试验装置的系统结构组成示意图2是本发明电动汽车电驱动系统试验装置一种具体实施方式
的系统结构组成示意
图中，1-整流电源，2-被试电驱动系统，3-陪试电驱动系统，21-被试电机控制器， 22-被试车载电机，31-陪试电机控制器，32-陪试车载电机，4-转矩转速传感器，5-测控单元，6-模拟工况模块，7-电涡流测功机，8-直流电压、电流传感器，9-交流电压、电流传感器，10-弹性连接轴，11-水冷却系统。
具体实施例方式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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。作为本发明一种电动汽车电驱动系统试验装置的具体实施方式
，如图2所示的电动汽车电驱动系统试验装置包括整流电源1、两套电驱动系统(被试电驱动系统2和陪试电驱动系统3)、转矩转速传感器4、测控单元5、模拟工况模块6。两套互为陪试品的电驱动系统由两套电机控制器和两套车载电机组合而成；试验时其中一套为被试电机控制器和被试车载电机，另一套为陪试电机控制器和陪试车载电机；作为一种典型的实施方式，被试电驱动系统2包括被试电机控制器21和被试车载电机 22，陪试电驱动系统3包括陪试电机控制器31和陪试车载电机32。其中，被试电机控制器21的交流电源端与被试车载电机22的三相交流电源端相连，所述陪试电机控制器31的交流电源端与陪试车载电机32的三相交流电源端相连；被试车载电机22的输出轴和陪试车载电机32的输出轴与转矩转速传感器4连接，转矩转速传感器4与测控单元5相连；被试电机控制器21的直流电源端和陪试电机控制器31的直流电源端通过直流母线并联在整流电源1的直流电源输出端上；整流电源1，被试电机控制器 21，被试车载电机22，陪试电机控制器31，陪试车载电机32分别与测控单元5相连；直流电压、电流传感器8和交流电压、电流传感器9与测控单元5相连；模拟工况模块6与测控单元5相连。被试车载电机22的输出轴和陪试车载电机32的输出轴通过弹性连接轴10与
6转矩转速传感器4连接。整流电源1进一步包括整流变压器和全控型整流桥，提供试验系统中的能量损耗。电动汽车电驱动系统试验装置中的测控单元5包括工控机、可编程控制器、数据采集卡、CAN通讯卡，主要功能是对车载电机及电机控制器、整流电源的电量和非电量数据进行采集并加以分析。工控机为整个测控单元5的计算和控制核心，对数据进行处理和分析；可编程控制器与工控机相连，控制数据采集卡和CAN通讯卡的数据采集；数据采集卡对被试电机控制器21和陪试电机控制器31前端和后端的电压、电流参数进行采集；CAN通讯卡对被试电机控制器21和陪试电机控制器31的数据进行采集；测控单元5通过转矩转速传感器4测得被试车载电机22和陪试车载电机32的输出转速及扭矩。其中，整流电源1提供试验系统中的能量损耗。当被试车载电机22作电动运行时， 能量流向为整流电源1 —直流母线一被试电机控制器21 —被试车载电机22 —转矩转速传感器4 —陪试车载电机32 —陪试电机控制器31 —直流母线；当被试车载电机22作发电运行时，能量流向为整流电源1 —直流母线一陪试电机控制器31 —陪试车载电机32 —转矩转速传感器4 —被试车载电机22 —被试电机控制器21 —直流母线。由于被试车载电机和陪试车载电机共用一条直流母线，能量不再通过交流电网闭环，而是在直流母线上实现了闭环，从而实现直流并网。一种对上述电动汽车电驱动系统进行试验的方法，包括以下步骤
5101对模拟工况模块6和不同电驱动系统的技术参数进行设置；
5102由测控单元5进行计算和匹配，得到不同电驱动系统下的转速、转矩、油门、制动、牵引的不同命令，让电动汽车电驱动系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的电驱动系统特性模拟试验；
5103测控单元5对数据采集卡，CAN通讯卡和转矩转速传感器4采集到的数据进行记录和存储；
S104:试验结束后，根据对采集记录到的数据进行分析，得到电驱动系统的性能参数分析结果。从而得到电驱动系统的相关性能分析报告，主要完成电动汽车电驱动系统在试验台架上的特性模拟试验。在上述的电动汽车电驱动系统试验方法中，两套互为陪试品的电驱动系统通过直流母线并联，实现直流并网，能量循环。其中，工况模拟模块6根据试验需要，编制有牵引特性曲线，模拟不同道路工况下的电驱动系统牵引运行工况。此牵引特性曲线可更根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。工况模拟模块6根据试验需要，还编制有制动特性曲线，模拟不同道路工况下的电驱动系统制动运行工况。此制动特性曲线可更根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。模拟工况模块6还根据试验需要，编制有外特性曲线，模拟电驱动系统最大功率工况下的速度特性。模拟工况模块6还根据试验需要，编制有连续工作特性曲线，模拟不同道路工况下的电驱动系统连续运行工况。在上述的电动汽车电驱动系统试验装置中，测控单元5还通过采集各个环节的电量信号及非电量信号，计算出电驱动系统各个环节的效率比。其中所述的电动汽车电驱动系统试验方法中的“模拟工况”为根据试验需要，编制的牵引、制动、工作等特性曲线，由测控单元通过CAN通讯卡向电机控制器发送电机运行参数(目标转速或目标转矩)，来模拟不同道路工况下的电驱动系统运行工况。此牵引特性曲线可更根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。电动汽车电驱动系统试验方法中的转矩转速传感器主要测量电驱动系统输出的转矩、转速等非电量参数。本试验装置及其方法所描述的技术方案试验功能齐全，可完成基本功能试验、系统常温带电老化试验、峰值工作特性下的温升试验、连续工作特性试验、高效区试验、各种工况的效率试验(牵引、制动)、牵引特性试验、制动特性试验、谐波测试及分析、外特性试验、最高工作转速试验、制动斩波试验、电源的突投、突切试验；试验效率高，可同时完成两套电驱动系统试验；试验操作方便灵活，只需设定模拟工况，系统台架即可完成电驱动系统各个试验工况的相关需求；试验方法节能低耗，两套互为陪试品的电驱动系统通过直流母线并联，实现直流并网，能量循环；整流电源提供试验系统中的能量损耗；相当于只提供试验功率20%的左右的能量，大大节约了能源；试验方法绿色环保，实现直流并网，不会对电网造成污染；试验方法设备投资成本低，只需购置整流电源、转矩转速传感器、测控单元。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种电动汽车电驱动系统试验装置，包括整流电源(1 )，转矩转速传感器(4)，测控单元(5)，整流电源(1)的三相交流电输入端与三相交流电源相连，其特征在于，电驱动系统试验装置还包括被试电驱动系统(2)，陪试电驱动系统(3)，模拟工况模块(6)，所述的被试电驱动系统(2)包括被试电机控制器(21)和被试车载电机(22)，所述的陪试电驱动系统(3 )包括陪试电机控制器(31)和陪试车载电机(32 )，所述被试电机控制器(21)的交流电源端与被试车载电机(22)的三相交流电源端相连，所述陪试电机控制器(31)的交流电源端与陪试车载电机(32)的三相交流电源端相连；被试车载电机(22)的输出轴和陪试车载电机(32)的输出轴与转矩转速传感器(4)连接，转矩转速传感器(4)与测控单元(5)相连； 被试电机控制器(21)的直流电源端和陪试电机控制器(31)的直流电源端通过直流母线并联在整流电源(1)的直流电源输出端上；整流电源(1)，被试电机控制器(21)，被试车载电机(22)，陪试电机控制器(31)，陪试车载电机(32)分别与测控单元(5)相连；直流电压、电流传感器(8)和交流电压、电流传感器与测控单元(5)相连；模拟工况模块(6)与测控单元 (5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电驱动系统试验装置，其特征在于所述被试车载电机(22)的输出轴和陪试车载电机(32)的输出轴通过弹性连接轴(10)与转矩转速传感器(4)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电驱动系统试验装置，其特征在于所述的测控单元(5)包括工控机，可编程控制器，数据采集卡和CAN通讯卡，工控机为整个测控单元(5)的计算和控制核心，对数据进行处理和分析；可编程控制器与工控机相连，控制数据采集卡和CAN通讯卡的数据采集；数据采集卡对被试电机控制器(21)和陪试电机控制器 (31)前端和后端的电压、电流参数进行采集；CAN通讯卡对被试电机控制器(21)和陪试电机控制器(31)的数据进行采集；测控单元(5)通过转矩转速传感器(4)测得被试车载电机 (22)和陪试车载电机(32)的输出转速及扭矩。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车电驱动系统试验装置，其特征在于所述的整流电源(1)包括整流变压器和全控型整流桥。
5.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述的一种电动汽车电驱动系统试验装置，其特征在于当所述被试车载电机(22)作电动运行时，能量流向为整流电源(1)—直流母线 —被试电机控制器(21)—被试车载电机(22)—转矩转速传感器(4)—陪试车载电机(32) —陪试电机控制器(31)—直流母线；当被试车载电机(22)作发电运行时，能量流向为整流电源(1)—直流母线一陪试电机控制器(31)—陪试车载电机(32 )—转矩转速传感器(4 ) —被试车载电机(22)—被试电机控制器(21)—直流母线。
6.一种对权利要求1所述的电动汽车电驱动系统进行试验的方法，其特征在于，所述的试验方法包括以下步骤SlOl 对模拟工况模块(6)和不同电驱动系统的技术参数进行设置；S102:由测控单元(5)进行计算和匹配，得到不同电驱动系统下的转速、转矩、油门、制动、牵引的不同命令，让电动汽车电驱动系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的电驱动系统特性模拟试验；S103 测控单元(5 )对数据采集卡，CAN通讯卡和转矩转速传感器(4 )采集到的数据进行记录和存储；S104:试验结束后，根据对采集记录到的数据进行分析，得到电驱动系统的性能参数分析结果。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车电驱动系统试验方法，其特征在于所述模拟工况模块(6)中编制有牵引特性曲线，牵引特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统的牵引运行工况，牵引特性曲线根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车电驱动系统试验方法，其特征在于所述模拟工况模块(6)中编制有制动特性曲线，制动特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统的制动运行工况，制动特性曲线根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。
9.根据权利要求8所述的一种电动汽车电驱动系统试验方法，其特征在于所述模拟工况模块(6)中编制有外特性曲线，外特性曲线用于模拟电驱动系统在最大功率工况下的速度特性。
10.根据权利要求9所述的一种电动汽车电驱动系统试验方法，其特征在于所述模拟工况模块(6)中编制有的连续工作特性曲线，连续工作特性曲线用于模拟不同道路工况下的电驱动系统连续运行工况。
全文摘要
本发明公开了一种电动汽车电驱动系统试验装置及其方法，包括整流电源，转矩转速传感器，测控单元，被、陪试电驱动系统，模拟工况模块，被试和陪试电驱动系统包括电机控制器和车载电机，被(陪)试电机控制器的交流电源端与被(陪)试车载电机的三相交流电源端相连；被(陪)试车载电机的输出轴与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器与测控单元相连；被(陪)试电机控制器的直流电源端通过直流母线并联在整流电源的直流电源输出端；整流电源，被(陪)试电机控制器，被(陪)试车载电机，分别与测控单元相连；直流电压、电流传感器和交流电压、电流传感器与测控单元相连；模拟工况模块与测控单元相连。本发明试验装置工况全，设备成本低，效率高。
文档编号G01M17/007GK102243145SQ201110107680
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者张文军, 施蔚加, 许水平 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司