一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台的制作方法

本发明属于燃料电池车辆性能测试技术领域，具体涉及一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台。

背景技术：

在能源与环境的双重压力下，轮边/轮毂驱动燃料电池汽车成为未来汽车工业发展的方向，也是汽车领域研究的重点。轮边/轮毂驱动燃料电池汽车和传统汽车相比取消了减速器、传动轴和驱动桥等机械部件，在动力配置、传动结构和操控性能、能源利用等方面具有独特的技术优势。但是，由于取消了驱动桥的同时也取消了差速器，使得轮边/轮毂驱动燃料电池汽车在转弯时面临着电子差速的问题，这对电子差速技术的研发提出了更高的要求，因此对其动力系统尤其是电子差速控制的开发进行台架试验是关键环节。

尽管试验台较难精确地模拟汽车的实际道路行驶状况，但其动力负载的变化趋势与道路状况基本一致。通过试验台测试试验，可以实现对轮边/轮毂驱动燃料电池汽车动力系统控制模块的调试和标定以及动力性和经济型的测试，也可以探索动力系统各种相关的车辆控制逻辑、控制策略，同时能大幅减少整车试验时间、标定时间，以及降低研究成本和实车道路试验的危险性。因此构建满足要求的动力系统测试试验台，对轮边/轮毂驱动燃料电池汽车的开发具有十分重要的意义。

但是，现有的内燃机发动机测试系统和单电机纯电动系统试验台不能对轮边驱动燃料电池汽车动力系统进行测试，而且现有公开的专利或技术中无法对轮边/轮毂驱动系统汽车的电子差速功能进行测试。授权公告号为cn1601792b的中国专利公开的燃料电池混合动力系统试验研究系统，提供了一种利用试验台架对电机进行试验研究的方案，但是该试验系统只能够对一个电机进行测试，无法同时对多个电机进行测试，而电动车辆设置有至少两个电机，因此该试验系统无法测试整车运行时所有电机的性能，也无法模拟整车运行状态，如模拟轮边/轮毂驱动燃料电池汽车整车的车辆动力学性能等。

技术实现要素：

本发明提供一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，用于解决在整车运行时无法对电动车辆所有电机同时进行测试的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

方案1：一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，包括测功机控制装置和测功机，测功机控制装置连接测功机的控制端；还包括环境模拟装置；

环境模拟装置与测功机控制装置和上位机分别通讯连接；所述环境模拟装置还设有用于连接被测车辆的整车控制器的通讯接口；

所述上位机用于设置被测车辆的路况信息，并将设置的路况信息发送给环境模拟装置；

所述环境模拟装置用于根据从上位机接收到的信息，计算出被测车辆的运行工况并发送给车辆的整车控制器和测功机控制装置；

所述测功机控制装置用于根据从环境模拟装置接收到的信息对各测功机进行控制；

所述测功机设有至少两个，用于设置在被测电机处，模拟道路阻力并施加到被测电机上。

本发明提供的技术方案，设有环境模拟装置和至少两个测功机，当测试双驱动电动车辆时，环境模拟装置根据在上位机处设置的信息计算出整车的工作状况，对车辆的运行工况进行模拟和控制，采用两个测功机对两个驱动电机同时进行测试，从而解决在整车运行时无法对电动车辆所有电机同时进行测试的问题。

方案2：在方案1的基础上，所述测功机设置有四个。

设置四个测功机，当被测的电动车辆设有四个驱动电机时，能够对四个电机同时进行测试。

方案3：在方案1或2的基础上，所述被测车辆的路况信息包括被测车辆的速度信息、方向盘角度信息和道路的坡度信息。

方案4：在方案1或2的基础上，所述被测车辆的运行工况包括被测车辆的油门开度，制动开度和各轮胎的阻力；所述环境模拟装置将计算出的被测车辆的油门开度和制动开度发送给被测车辆的整车控制器，将被测车辆各轮胎的阻力发送给测功机控制装置。

方案5：在方案1或2的基础上，所述环境模拟装置设有整车动力学模型、道路模型、车辆运行环境模型和驾驶员模型。

方案6：在方案1的基础上，所述环境模拟装置集成在上位机上。

附图说明

图1为实施例中轮边/轮毂驱动系统的试验平台的结构原理图；

图2为实施例中轮边/轮毂驱动系统的试验平台为单个电机测试时的原理图；

图3为实施例中轮边/轮毂驱动系统的试验平台为单轴双电机测试时的原理图；

图4为实施例中轮边/轮毂驱动系统的试验平台为双轴四电机测试时的原理图。

具体实施方式

本发明提供一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，用于解决在整车运行时无法对电动车辆所有电机同时进行测试的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，包括测功机控制装置和测功机，测功机控制装置连接测功机的控制端；还包括环境模拟装置；

环境模拟装置与测功机控制装置和上位机分别通讯连接；所述环境模拟装置还设有用于连接被测车辆的整车控制器的通讯接口；

所述上位机用于设置被测车辆的路况信息，并将设置的路况信息发送给环境模拟装置；

所述环境模拟装置用于根据从上位机接收到的信息，计算出被测车辆的运行工况并发送给车辆的整车控制器和测功机控制装置；

所述测功机控制装置用于根据从环境模拟装置接收到的信息对各测功机进行控制；

所述测功机设有至少两个，用于设置在被测电机处，模拟道路阻力并施加到被测电机上。

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本实施例提供一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，用于对燃料电池车辆整车的运行工况进行模拟，进而对燃料电池车辆整车的性能进行评价。

本实施例所提供的轮边/轮毂驱动系统的试验平台，其结构原理图如图1所示，包括环境模拟装置，测功机控制装置，上位机和四个测功机。

环境模拟装置与上位机通讯连接，上位机处设置有用于在试验时输入车辆参数和测试路况信息的界面。在试验时，测试人员将车辆参数和测试路况信息输入上位机后，上位机将车辆参数和测试路况信息发送给环境模拟装置。测试人员输入的车辆参数包括被测车辆的速度信息和方向盘转角信息，输入的测试路况信息包括道路的坡度信息。

环境模拟装置与测功机控制装置通讯连接，并设有用于与被测车辆整车控制器通讯连接的通讯接口。当环境模拟装置从上位机接收到车辆参数和测试路况信息之后，计算出试验时被测车辆的油门开度和制动开度，以及各轮胎应受到的道路的阻力。然后将被测车辆的油门开度和制动开度发送给被测车辆的整车控制器，将各轮胎应受到的道路阻力发送给测功机控制装置。

测功机控制装置连接各测功机的控制端，当测功机控制装置接收到各轮胎应收到的道路阻力后，根据被测车辆的动力学模型，计算出各测功机需要提供的输出量，对各测功机进行控制。

本实施例所提供的一种轮边/轮毂驱动系统的试验平台，对被测车辆进行测试的方法如下：

1、在上位机处建立被测车辆动力学模型，并设置被测车辆的车辆参数和测试路况信息，其中车辆参数包括速度信息和方向盘转角信息，测试路况信息包括坡度信息；

2、将设置好的车辆动力学模型和被测车辆的车辆参数和测试路况信息下载至环境模拟装置中；环境模拟装置根据从上位机接收到的信息计算出试验时需要的被测车辆油门开度信息，制动开度信息和各轮胎所受到阻力的信息；然后环境模拟装置将被测车辆的油门开度循序和制动开度信息发送给整车控制器，将各轮胎所受阻力的信息传输给测功机控制单元；

3、整车控制器根据接收到的油门信号和制动信号，通过电机控制器，驱动被测车辆的驱动电机工作，并控制电池管理系统和燃料电池管理系统进行工作；

4、测功机控制装置根据从环境模拟装置接收到的各轮所受胎阻力的信息，控制测功机输出给和测功机机械相连的驱动电机，模拟驱动电机在实车中遇到的道路阻力，从而完成对各个驱动电机性能和效率等参数以及整车性能的标定。

当利用一个单独测功机测试单个轮边/轮毂驱动电机的性能时，通过上位机设置好测试程序，上位机先将测试数据发送给环境模拟装置，经过环境模拟装置的计算后再将数据发送给测功机控制装置，由测功机控制装置控制相应的测功机输出相应的功率，同时通过环境模拟装置向被测车辆的整车控制器发送被测车辆的运行信息，被测车辆根据从环境模拟装置的信息对电机控制器和动力电池管理系统进行控制，由电机控制器控制被测的驱动电机的输出，从而完成对单个电机性能和效率等参数的标定。

当对具有单一电机的中央直驱燃料电池系统进行试验时，首先通过工况模拟等试验获取实现整个动力系统的控制策略、效率和其他性能的测试和评价。其原理如图2所示：通过上位机内的设置测试参数，包括路况信息、车辆基本参数等信息并发送给环境模拟装置；试验开始后，环境模拟装置将通过将测试数据发送给测功机控制装置，由测功机控制装置控制测功机的输出，同时通过环境模拟装置向被测车辆的整车控制器发送信息，整车控制器根据接收到的信息对被测车辆的电机控制器和动力电池管理系统进行控制，由电机控制器控制被测驱动电机的输出，从而完成对单个电机性能和效率等参数的标定。

当对单轴双电机轮边/轮毂驱动燃料电池汽车动力系统测试控制系统的效率、控制策略和其他性能进行测试评价时，测试评价方法如图3所示：测试程序开始运行后，上位机将包括速度变化、坡度变化和方向盘转角变化的信息发送给环境模拟装置，由环境模拟装置结合提前设定的整车性能参数和驾驶员模型进行解析计算，形成实际驾驶过程中驾驶员的输出，如加速踏板信号、制动踏板信号、方向盘信号和档位面板控制信号等信息发送给整车控制器，由整车控制器控制燃料电池系统的功率输出，进而控制轮边/轮毂电机的动力输出；当有方向盘转角时，两侧的驱动电机输出不同的转速。同时，环境模拟装置还需要计算两侧负载测功机在有转向情况下和无转向情况下负载，并将负载通过测功机控制系统控制测功机输出，从而实现给被测轮边系统加载，模拟实车的运行工况。

对双轴四电机轮边/轮毂驱动燃料电池汽车动力系统测试控制系统的效率、控制策略和其他性能进行测试评价时，测试评价方法如图3所示：测试双轴四电机轮边/轮毂驱动燃料电池汽车动力系统时，环境模拟装置结合提前设定的整车性能参数和驾驶员模型进行解析计算，形成实际驾驶过程中驾驶员的输出，如加速踏板信号、制动踏板信号、方向盘信号和档位面板控制信号等信息给整车控制器，由整车控制器控制燃料电池系统的功率输出，进而控制轮边/轮毂电机的动力输出。当有方向盘转角时，前后轴两侧四台电机输出不同的转速。同时，环境模拟装置还需要具备四轮边差速计算模块，用于根据方向盘转角和车速等信息，搭建计算模型，能够实现双轴两侧四台负载测功机在有转向情况下和无转向情况下负载计算，并将负载通过测功机控制装置控制测功机输出，实现给被测轮边驱动电机系统加载，从而模拟实车在道路上行驶的工况。

作为其他实施方式，如果被测车辆为双驱动车辆，即被测车辆上设置有两个驱动电机，可以只设置两个测功机。

作为其他实施方式，可以将环境模拟装置集成设置在上位机上。