本发明涉及电动车电机测试技术领域，具体地指一种电动车模块化柔性测功系统及测功方法。
背景技术：
当今世界面临能源与环境的双重危机，势必要求汽车工业提高汽车的能源使用效率，减少污染物质的排出量。但是，仅通过改善现有内燃机车的性能来解决这一问题是很困难的。各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向,发展电动汽车将是解决这两个技术难题的最佳途径。
科学技术的不断发展对产品的质量提出越来越高的要求，现代企业发展科技创新至关重要。随着电机新技术的不断更新，对电机检测设备的要求也越来越高。电机性能测试要求能够全面地分析电机综合性能指标，所以电机检测技术也要不断地更新与发展，才能满足时代的需求。
电动车测功系统是电动汽车研发和测试必备的设备，能够测量电压、电流的有效值和峰值，具备测量有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的功能。然而，市面上已有的产品化的电动汽车测功系统，如：恒河、泰克等品牌产品，都存在存储长度有限、功能固定、性能指标不能灵活调整的缺陷，不能完全适应电动车台架测试实验的需求。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电动车模块化柔性测功系统及测功方法，采用电动车测试技术作为对电机实际工况条件下多状态参数的获取手段，并对所采集数据的分析方法进行深入研究，引入了模块化和柔性的设计思想，提高了电动汽车测功系统的灵活性，以达到复杂工况下，对电机实时工况的精准测量。
为达到上述目的，本发明提及的一种电动车模块化柔性测功系统，其特殊之处在于，包括电源、电机控制器、转速/扭矩传感器、模块化测功系统、pc机，
所述电源：用于向电机控制器供电，同时向模块化测功系统提供电压、电流信号；
所述电机控制器：用于产生三相电流驱动被测电机；
所述转速/扭矩传感器：用于采集被测电机的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统；
所述模块化测功系统：包括模拟量输出模块、电流采集模块、计数模块、电压采集模块、控制器模块和usb通信模块，用于根据用户需求对被测电机的相应工况进行测试；
所述pc机：用于与模块化测功系统的usb通信模块通信，发送用户需求、处理和存储测试数据，以扩展测功系统存储长度和实现柔性测功。
进一步地，所述模拟量输出模块用于根据控制器模块的指令向电机控制器输出模拟控制信号，模拟控制信号包括油门信号、刹车信号和档位信号，所述电流采集模块用于采集电源的电源电流、电机控制器产生的三相电流，所述计数模块用于采集被测电机的编码器输出和转速/扭矩传感器的输出，所述电压采集模块用于采集电源的电源电压，所述控制器模块用于根据用户对被测电机的相应工况测试的需求发出测功指令，所述usb通信模块用于通过usb接口与pc通信，接收用户需求、发送测试数据。
更进一步地，所述测功系统还包括负载电机和带馈电的电机控制模块，所述负载电机用于模拟电机的不同工况，所述带馈电的电机控制模块的输入端与pc连接，输出端与负载电机的控制端，所述负载电机的输出端与转速/扭矩传感器的输入端连接。
更进一步地，所述模块化测功系统还包括用于驱动旋转变压器的io输入/输出模块。
本发明还提出一种基于上述测功系统的测功方法，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：
1)pc向模块化测功系统发送用户需求；
2)模块化测功系统根据用户需求产生相应的测功指令，并将测功指令转换为模拟控制信号并发送至电机控制器；
3)电机控制器根据模拟控制信号向被测电机输出三相电流；
4)转速/扭矩传感器采集被测电机的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统；
5)模块化测功系统根据用户需求选择性地实时采集电源、电机控制器、被测电机的电压、电流、计数信息，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc存储。
优选地，所述测功指令包括测三相动力线电流、测电机控制器输入功率、测电机控制器输出功率、测电机输出功率、测电机效率、测电机控制器效率、测功率因素、测旋转变压器转速、测加速条件下工况、测超速、测多工况、测升温、测空载电流/损耗、测堵转电流/转矩、测失步转矩、测牵入转矩。
优选地，当所述步骤2)中测功指令为测电机控制器输入功率时，步骤5)中模块化测功系统采集电源的输出电压值u1、和电流值i1，并通过p1＝u1i1计算出测控制器输入功率值p1。
优选地，所述测功系统还包括用于模拟电机的不同工况的负载电机，所述负载电机由带馈电的负载电机控制模块驱动，所述带馈电的负载电机控制模块的控制端与pc连接，所述测功方法中，当所述步骤2)中测功指令为测控制器输入功率时为测多工况时，所述步骤4)中pc向带馈电的负载电机控制模块发出控制指令，带馈电的负载电机控制模块驱动负载电机模拟电机的不同工况，转速/扭矩传感器采集被测电机和的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统。
优选地，当所述步骤2)中测功指令为测功率因数时，步骤5)中模块化测功系统采集电机控制器产生的三相电流的平均值i2、电机控制器输出电压值u2，并通过p2＝i22r，r为电机内阻，计算出电机控制器的输出功率，再通过cosφ＝p2/(30.5u2i2)计算出功率因数cosφ。
优选地，所述模块化测功系统还包括用于驱动旋转变压器的io输入/输出模块，所述测功方法中，当所述步骤2)中测功指令为测旋转变压器测转速时，步骤5)中模块化测功系统的io输入/输出模块输出驱动旋转变压器的电压值，电压采集模块采集旋转变压器的输出信号，控制器模块旋转变压器的输出信号转换为转速。
与现有技术相比，本发明一种电动车模块化柔性测功系统及测功方法，采用模块化的方式分割测功系统的功能，模块化测功系统打破了传统测功机功能固定、性能指标不能灵活调整的禁锢，测试者可以根据自己的需要选择性地测些数据，获取电机实时工况下的各个特征信息，数据最后通过usb通信上传至pc，pc机对模块化测功系统的数据存储，弥补了测功机存储长度不足的缺点，从而弥补市面上功率分析仪的不足，以达到灵活测功的目的。
本发明旨在灵活测功并能扩展存储长度，其特点包括：
(1)搭建电机实际工况下的运转系统，以待模块化测功系统选择性地测试相应电压、电流、转速/扭矩；
(2)搭建模块化测功系统，按各个可能测试的功能配置各个模块：电压采集、电流采集、计数、模拟量输出、io输出/入、usb通信、控制器模块，以用于灵活控制特定功能测试；
(3)模块化测功系统信号的输入为电压采集模块接电源电压和旋转变压器、电流采集模块接电源电流和电机控制器产生的三相电流、计数模块接被测电机编码器输出和转速/扭矩传感器；
(4)模块化测功系统的输出模块包括模拟量输出、io输出、usb输出，其中usb输出用于和pc通信、io输出驱动旋转变压器、模拟量是模拟油门、刹车一类的信号；
(5)通过usb接口和pc通信，pc机将测功系统的数据实时存储。
附图说明
图1为本发明电动车模块化柔性测功系统的整体结构示意图。
图2为本发明电动车模块化柔性测功系统的流程图。
图中：电源1，电机控制器2，被测电机3，转速/扭矩传感器4，负载电机5，模块化测功系统6(其中：模拟量输出61，电流采集62，计数63，电压采集64，控制器65，usb通信66，io输出/入67)，pc机7，带馈电的电机控制模块8。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明一种电动车模块化柔性测功系统，包括电源1、电机控制器2、转速/扭矩传感器4、负载电机5、模块化测功系统6、pc机7和带馈电的电机控制模块8。其中，
电源1：用于向电机控制器2供电，同时向模块化测功系统6提供电压、电流信号；
电机控制器2：用于产生三相电流驱动被测电机3；
转速/扭矩传感器4：用于采集被测电机3的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统6；
负载电机5的输出端与转速/扭矩传感器4的输入端连接，用于模拟电机的不同工况；
模块化测功系统6：用于根据用户需求对被测电机3的相应工况进行测试。该系统不但可以测得电压、电流、计数等相关物理量，还可以通过usb通信与pc7交互，将采集信息上传pc7，以达到扩展存储长度的目的，亦可以采集特定模块的信息，很大程度上提高了测功的灵活性。模块化测功系统6包括：
模拟量输出模块61：用于根据控制器模块65的指令向电机控制器2输出模拟控制信号，模拟控制信号包括油门信号、刹车信号和档位信号；
电流采集模块62：用于通过母线电流传感器采集电源1的电源电流，通过三相电流传感器采集电机控制器2产生的三相电流；
计数模块63：用于采集被测电机3的编码器输出和转速/扭矩传感器4的输出；
电压采集模块64：用于采集电源1的电源电压；
控制器模块65：用于根据用户对被测电机3的相应工况测试的需求发出测功指令；
usb通信模块66：用于通过usb接口与pc7通信，接收用户需求、发送测试数据；
io输入/输出模块67：用于根据控制器模块65的指令驱动旋转变压器。
pc机7：用于与模块化测功系统6的usb通信模块66通信，发送用户需求、处理和存储测试数据，以扩展测功系统存储长度和实现柔性测功；
带馈电的电机控制模块8的输入端与pc7连接，带馈电的负载电机控制模块8根据pc7发出的控制指令驱动负载电机5。
如图2所示，应用上述测功系统实现本发明的测功方法，具体步骤包括：
1)将电源1、电机控制器2、被测电机3、扭矩/转速传感器4、负载电机5紧密连接，搭建电机实时工况运转系统，以待模块化测功系统6选择测试模块；
2)搭建模块化测功系统6，其中包括：模拟量输出61、电流采集62、电压采集64、计数63、usb通信66、io输出/输入67、测试系统控制器65模块，测功系统模块化增加了测试功能、性能指标的灵活性；
3)pc7向模块化测功系统6发送用户需求；
4)模块化测功系统6根据用户需求实时产生相应的测功指令，并将测功指令转换为模拟控制信号并发送至电机控制器2，测试者可以有目的地去选择测试某一模块，也能相应产生模拟量与io输出；
5)电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；
6)转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统6；
7)模块化测功系统6根据用户需求选择性地实时采集电源1、电机控制器2、被测电机3的电压、电流、计数信息，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储，有效地扩展了测功系统的存储长度。
测功指令包括测三相动力线电流、测电机控制器输入功率、测电机控制器输出功率、测电机输出功率、测电机效率、测电机控制器效率、测功率因素、测旋转变压器转速、测加速条件下工况、测超速、测多工况、测升温、测空载电流/损耗、测堵转电流/转矩、测失步转矩、测牵入转矩。
实施例1测三相动力线电流值i2
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测三相动力线电流值i2的测功指令，并将测三相动力线电流i2的测功指令转换为模拟控制信号并发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6实时采集测三相动力线电流值i2，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例2测电机控制器输入功率值p1
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测电机控制器输入功率值p1的测功指令，并将测电机控制器输入功率值p1的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6通过电压采集模块64与母线电压传感器通信实时采集电源输出电压u1、通过电流采集模块62与母线电流传感器通信实时采集电源输出电流i1，通过p1＝u1i1计算电机控制器输入功率值p1，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例3测电机控制器输出功率值p2
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测电机控制器输出功率值p2的测功指令，并将测电机控制器输出功率值p2的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，并发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6通过电流采集模块62与三相电压/流传感器通信实时采集三相电流的平均值i2，通过p2＝i22r，r为电机内阻，计算电机控制器输出功率值p2，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例4测电机输出功率值p3
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测电机控制器输出功率值p2的测功指令，并将测电机控制器输出功率值p2的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6的计数模块63实时采集被测电机和转速/扭矩传感器4的输出，并转换为扭矩信号tn，通过p3＝tn/9.55，计算电机输出功率值p3，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例5测电机效率
基于实施例3测电机控制器输出功率值p2和实施例4测电机输出功率值p3的结果，模块化测功系统6通过η1＝p3/p2，计算电机效率，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例6测电机控制器效率
基于实施例2测电机控制器输入功率值p1和实施例3测电机控制器输出功率值p2的结果，模块化测功系统6通过η2＝p2/p1，计算电机控制器效率，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例7测功率因数
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测功率因数的测功指令，并将测功率因数的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6采集电机控制器2产生的三相电流值i2、电机控制器输出电压值u2，并通过p2＝i22r，r为电机内阻，计算出电机控制器2的输出功率，再通过cosφ＝p2/(30.5u2i2)计算出功率因数cosφ，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例8测旋转变压器测转速
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测旋转变压器测转速的测功指令，并将测功率因数的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6的io输入/输出模块67输出驱动旋转变压器的电压值，电压采集模块64采集旋转变压器的输出信号，控制器模块65旋转变压器的输出信号转换为转速，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例9测加速条件下工况
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测加速条件下工况的测功指令，并将测加速条件下工况的测功指令转换为提供油门的模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据提供油门的模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例10测减速条件下工况
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测减速条件下工况的测功指令，并将测减速条件下工况的测功指令转换为提供刹车的模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据提供油门的模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例11测超速
模块化测功系统6根据用户需求实时产生测超速的测功指令，并将测超速的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据提供油门的模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6的io输入/输出模块67输出驱动旋转变压器的电压值，电压采集模块64采集旋转变压器的输出信号，进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例12测多工况
pc7向带馈电的负载电机控制模块8发出控制指令，带馈电的负载电机控制模块8驱动负载电机5模拟电机的不同工况，模块化测功系统6根据用户需求实时产生测多工况的测功指令，并将测多工况的测功指令转换为模拟控制信号发送至电机控制器2；电机控制器2根据提供油门的模拟控制信号向被测电机3输出三相电流；转速/扭矩传感器4采集被测电机3的转速/扭矩值，发送至模块化测功系统6；模块化测功系统6进行测试，并通过usb通信方式传输至pc7存储，pc机7对测功系统数据进行实时数据存储。
实施例13测升温
通过温度传感器、三相电流传感器、转速/扭矩传感器4、计数模块63、电流采集模块62、电压采集模块64按照上述方法实现。
实施例14测空载电流/损耗
通过转速/扭矩传感器4、三相电流传感器、计数模块63、电流采集模块62、带馈电的电机控制模块8按照上述方法实现。
实施例15测堵转电流/转矩
通过负载电机5、转速/扭矩传感器4、三相电流传感器、计数模块63、电流采集模块62、带馈电的电机控制模块8按照上述方法实现。
实施例16测失步转矩
通过负载电机5、转速/扭矩传感器4、三相电流传感器、计数模块63、电流采集模块62、带馈电的电机控制模块8按照上述方法实现。
实施例17测牵入转矩
通过负载电机5、转速/扭矩传感器4、三相电流传感器、计数模块63、电流采集模块62、带馈电的电机控制模块8按照上述方法实现。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围内。