用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法及装置与流程

本发明涉及一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法及装置。

背景技术：

双轴驱动电动汽车采用2台小功率电机分别驱动前后轴，相对于单一大功率驱动车辆，可在相同车辆负荷条件下，提高单个电机负荷率，从而提高电机工作效率，延长续航里程；同时车辆附着利用率高，有利于提高车辆动力性；双轴再生制动，利于缩短制动距离，保证制动时方向稳定性。

整车控制策略，尤其是车辆动力参数匹配是双轴驱电动汽车关键技术，传统的传动系统试验台架从功能性上均无法实现对该类型车辆动力状态的准确模拟，且占地面积大，成本高，无法满足对该类型汽车的研发要求。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法及装置，本发明可以在测试台架上模拟电动汽车的行驶路况进行测试，有效的为后续路试提供测试依据，并降低整体实验成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法，包括以下步骤：

(1)根据车辆配置参数，构建车辆动态模型，根据当前转速、转矩计算车辆负载；

(2)根据目标车速，计算需求转矩，判断车辆进入驱动状态还是进入机械或再生制动状态，如果是驱动状态，转至步骤(3)，否则转入步骤(4)；

(3)分配各驱动电机油门信号，以达到目标车速；

(4)模拟机械制动转矩并与车辆负载叠加，再生制动转矩分配各电机刹车深度信号，以达到目标车速。

利用测量设备对动力系统的所有电机动力输出值进行耦合，针对不同的道路工况调整测量设备的负载，采集反馈的转矩和转速实时信号，根据车辆模型、车速和加速度计算测量设备的负载转矩，使负载转矩与设定转矩一致。

所述步骤(1)中，车辆动态模型根据输入的车辆配置参数对整车建模，计算整车惯量并根据当前转速、转矩计算车辆负载，车辆负载最终通过控制测量设备进行电惯量模拟。

所述步骤(1)中，负载转矩T的计算方法如下：

其中，T为测功机负载转矩，r为车辆车轮半径，i为主传动比；ω为转动角速度；δ为旋转质量换算系数；J为台架整体转动惯量；M为整车重量；A、B、C、D为计算系数。

所述步骤(1)中，整车惯量、道路行驶阻力和机械制动转矩均通过对交流电力测功机控制模拟整车运行过程中的总阻力F表现出来，其计算模型如下：

其中，F为整车运行过程中的总阻力，F_f、F_A、F_α、F_a分别为摩擦阻力、风阻、坡道阻力、加速阻力，M、g、α、ρ分别为整车重量、重力加速度、坡度角、空气密度，A、V分别为迎风面积、车速；C_A为风阻系数；

其中，被试电机耦合动力以扭矩型式表示如下：

γ为整车传动系统效率。

所述步骤(2)中，接收目标车速后，计算需求转矩，当需求转矩为正时，进入驱动状态，当需求转矩为负时，进入机械/再生制动状态。

所述步骤(4)中，同样的，再生制动转矩根据转矩分配系数分配各电机刹车深度信号。

一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试装置，包括第一电机、第二电机、第三电机、测功机、第一齿轮箱、第二齿轮箱和扭矩传感器，其中，所述第一电机和第二电机的输出轴均与第一齿轮箱连接，产生第一级耦合动力，第一齿轮箱与第三电机的输出轴与第二齿轮箱连接，产生第二级耦合动力，第二齿轮箱的输出轴与测功机连接，所述测功机、各电机对应的电机控制器均连接测功机控制器；所述第一齿轮箱的输出端和测功机输入端均设置有扭矩传感器。

所述测功控制器与测控系统和变频逆变系统连接，测功机控制器接收测控系统的负载模拟信号，并反馈所有电机的转速和扭矩信号；变频逆变系统接收测控系统的负载模拟信号，并接收测功机的转速和扭矩信号。

所述测控系统发送电压指令给电池模拟系统，电池模拟系统反馈当前状态、电流信号、电压信号以及SOC信号。

所述测试装置设置于底座上，所述底座的底部设置有减振弹簧。

本发明的有益效果为：

可以在室内模拟整车动力系统的运行状况，有效的为后续路试提供测试依据，并降低整体实验成本。

附图说明

图1是本发明的控制流程示意图；

图2是本发明的电控原理图；

图3是本发明的结构原理图；

1、齿轮箱座，2、铸铁平台，3、滑轨，4、电机工装，5、第一电机，6、第一齿轮箱，7、联轴器，8、扭矩传感器，9、联轴器，10、第二齿轮箱，11、联轴器，12、测功机扭矩传感器，13、联轴器，14、测功机，15、测功机座，16、第三电机，17、滑轨，18、电机工装，19、齿轮箱座，20、第二电机，21、电机工装，22、滑轨，23、测功机控制器，24、测控系统，25、变频逆变系统，26、电池模拟系统。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法，整体流程如图1和图3所示，首先：

系统初始化，测功机控制器1预装Labview RT系统，建立车辆动态模型和驾驶员模型；

车辆动态模型根据输入的车辆配置参数对整车建模，建模完成后测功机控制器模块计算整车惯量并根据当前转速、转矩计算车辆负载，车辆负载最终通过控制测功机进行电惯量模拟。

驾驶员模型接收目标车速后，测功机控制器计算需求转矩，根据需求转矩的正负来判断是进入驱动状态还是进入机械/再生制动状态。

当需求转矩为正时，进入驱动状态，测功机控制器分配各驱动电机油门信号，从而寻找最优分配系数最终达到目标车速；当需求转矩为负时，进入机械/再生制动状态。

机械制动转矩由测功机模拟实现并与车辆负载叠加，测功机控制器再生制动转矩分配各电机刹车深度信号来进行模拟，寻找最优分配系数，最终达到目标车速。

参照图2所示，用于实现上述方法的装置结构主要包括底座2，底座2，底座2的中间位置设置有齿轮箱座1，齿轮箱座19和测功机座15。齿轮箱座1上安装有第一齿轮箱6，齿轮箱座1的两侧分别设置有电机工装4和电机工装21，电机工装21通过滑轨22安装在底座2上，电机工装4通过滑轨3安装在底座上；

齿轮箱座19上安装有第二齿轮箱10，第二齿轮箱10的外侧设置有电机工装18，电机工装18通过滑轨17与底座2滑动配合；

测功机座15上设置有测功机14。

测试时，在电机工装14上安装第一电机5，在电机工装21上安装第二电机20，第一电机5和第二电机20的动力输出轴M₁、M₂与第一齿轮箱6的两个输入轴M₁’、M₂’分别连接，进行第一级耦合产生耦合动力M₁₂；

耦合动力M₁₂经联轴器7、联轴器8和联轴器9传递至第二齿轮箱10，第二齿轮箱10与第三电机16的动力输出轴M₃分别与第二齿轮箱10的两个输入轴M₁₂’、M₃’连接进行第二级耦合，最终产生的耦合动力M₁₂₃通过联轴器11、测功机扭矩传感器12和联轴器13与负载模拟装置——交流电力测功机14连接。第二级耦合动力输出轴与负载模拟装置的输入轴在同一轴线上；进入第一齿轮箱6的两个动力输出轴和齿轮箱的输出轴也在同一轴线上。

底座上设有第一齿轮箱6，第一齿轮箱6将动力传递给第二齿轮箱10，第二齿轮箱10将动力传递至测功机；

所述第一齿轮箱6的两侧具有可滑动的电机支撑工装；

第二齿轮箱10的两侧也设置有可滑动的电机支撑工装；

以及，测控系统24；

测控系统24分别与测功机控制器23和变频逆变系统连接25，测功机控制器23接收测控系统24的负载模拟信号，并反馈所有电机的转速和扭矩信号；变频逆变系统25接收测控系统24的负载模拟信号，并接收测功机的转速和扭矩信号；

其中，测控系统24发送电压指令给电池模拟系统26，电池模拟系统26反馈当前状态、电流信号、电压信号以及SOC信号。

优选的，所述底座的底部设置有减振弹簧。

整车惯量、道路行驶阻力、机械制动力转矩均通过测控系统对交流电力测功机14的控制模拟实现，测控系统可实时分配各电机驱动系统的输出动力。

一种用于双轴驱电动汽车动力系统匹配的测试方法，包括如下步骤：

A、将第一电机和第二电机的输出轴分别与第一齿轮箱连接，产生第一级耦合动力；

B、第一齿轮箱与第三电机的输出轴分别与第二齿轮箱连接，产生第二级耦合动力；

C、第二齿轮箱的输出轴与测功机连接；

D、测控系统针对不同的道路工况调整测功机负载，则测功机的转矩和转速信号实时反馈给测控系统，测控系统根据车辆模型、车速、加速度实时计算测功机负载转矩T，从而使测功机的负载转矩T与设定转矩一致。

上述的测试方法中，优选的是，测功机负载转矩T的计算方法如下：

公式(1)中：

T—测功机负载转矩；

r—车辆车轮半径；

i—主传动比；

ω—转动角速度；

δ—旋转质量换算系数；

J—台架整体转动惯量；

m-整车重量；

A、B、C、D——计算系数。

上述的方法中，优选的是，步骤D中，整车惯量、道路行驶阻力和机械制动转矩均通过对交流电力测功机控制模拟整车运行过程中的总阻力F表现出来，其计算模型如下：

公式(2)中：

F—整车运行过程中的总阻力；

F_f、F_A、F_α、F_a—分别为摩擦阻力、风阻、坡道阻力、加速阻力；

M、g、α、ρ—分别为整车重量、重力加速度、坡度角、空气密度；

A、V—分别为迎风面积、车速；

C_A—风阻系数；

其中，被试电机耦合动力以扭矩型式表示如下：

公式(3)中：

γ—整车传动系统效率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。