一种电动汽车电机制动防抱死性能实验台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电动汽车制动实验台技术领域，具体涉及一种电动汽车电机制动 防抱死性能实验台。
【背景技术】
[0002] 汽车制动防抱死系统（英文全称：antilock brake system，英文简称：ABS)是车 辆基本的主动制动系统，作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不 被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大 值，确保制动中车辆具备良好的转向操作和循迹能力。随着能源危机加深、节能环保发展的 推进，电动汽车越来越受人瞩目，目前的电动汽车大多采用了传统的防抱死制动系统。
[0003] 伴随电机技术、电力电子技术的发展，如何充分利用电机制动力矩反应快速、控制 精度高以及能实现能量回收的优势来提高电动汽车防抱死制动系统的性能，提高能量回收 效率，已成为电动汽车制动防抱死系统研宄开发的热点。在研制和开发汽车制动防抱死刹 车系统时，需要对控制方式、控制策略进行大量的测试，在反复的测试过程中获取一些关键 的参数，但实验的进行仍存在着较多问题。制动防抱死测试一般可分为整车道路实验和实 验台模拟实验两种。整车道路实验成本高，实验需要在车辆高速行驶制动的情况下进行，带 有一定的危险性，并且难以在研制和开发阶段灵活调整；另外，由于受地区与季节条件的限 制，自然状态下的路面尤其是结冰路面、冰雪路面以及不同路面相结合的实验均不易实现， 因此整车道路实验极难进行。而由专门的实验台来替代部分整车实验，不仅开发耗时短，实 验成本低，对场地没有特殊要求，实施安全，同时测试结果客观、稳定，可比性好，因此实验 台测试是制动防抱死系统在设计开发初期常采用的实验方法，尤其对于进行相关研宄的科 研院校，实验台测试是较为可行的方法。
[0004] 目前，实验台开发研宄的关键问题是怎样实现车辆制动过程的模拟，此处的模拟 包括车辆制动过程中的惯性力模拟以及不同路况下的路面对车轮的制动力模拟。常见的惯 性力模拟包括电模拟、大质量飞轮模拟以及电模拟与飞轮混合模拟三种方式。电模拟方式 常通过对电机调速系统进行适当的补偿控制，通过控制系统在线调整控制参数，来实现机 械惯量较为准确的模拟控制。它是一种较为精确、并且调整方便的模拟方式，能够保证整个 实验台具有较高的测量精度；但如果是采用机械惯量电模拟的方法，则对信号传输系统、测 试系统、信号处理系统的精度及实时性要求较高，需要增加额外的控制设计，开发成本大， 设计难度高。大质量飞轮模拟，采用了惯性飞轮模拟的方式，结构设计简单，并且可以降低 整个实验台在工作过程中的震动；但如果是采用单个飞轮的结构，则台架的体积将会非常 巨大，而且模拟精度不如电模拟的高，因此在开发过程中飞轮的设计常采用飞轮组的形式， 这样既能减小单个飞轮的体积，又可以实现不同质量车辆的模拟。电模拟和惯性飞轮共同 模拟的方式，结合了两者的优点，但同时也增加了实验台的设计难度。
[0005] 关于不同路况下的路面对车轮的制动力模拟，其中的重点与难点是对不同附着系 数的路面进行模拟，现有技术中常采用滚筒进行道路模拟。因为汽车只有在持续制动阶段 才会出现车轮抱死滑移现象，而当汽车在低速运行时采取紧急制动，由于制动过程较短，制 动力一旦达到峰值就会使车辆立刻停止运行，并不会产生持续的制动阶段。由于受滚筒曲 率的影响，车辆在滚筒式实验台上的滑移率与在平坦道路上的滑移率存在一定的差别，不 能完全达到精确模拟路面状况的目的，所以通过滑移率控制为主的制动防抱死实验台必须 装备汽车速度测量装置，这使得实验台成本增大。另外，有些研宄中利用磁粉离合器的特性 来实现不同路况的模拟，通过调节磁粉离合器的电流大小，实现对输出转矩的控制。但是这 种方法控制过程复杂，需要增加扭矩传感器与电流传感器，同时对信号传输的实时性要求 也较高，在实际的实验过程中非理想环境常会影响检测结果，增加开发难度。
[0006] 鉴于上述已有技术，有必要对现有的电动汽车制动防抱死实验台的结构加以改 进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种电动汽车电机制动防抱死性能实验台，能实现电 动汽车防抱死制动过程的模拟，结构简单合理，且开发成本低廉。
[0008] 本实用新型的目的是这样来达到的，一种电动汽车电机制动防抱死性能实验台， 其特征在于：包括电机、惯性飞轮组、减速器以及测试系统，所述的电机的电机轴与减速器 的输入轴驱动连接，减速器的输出轴与所述的惯性飞轮组的中心轴传动连接，所述的测试 系统包括转速传感器、电流传感器、DSP控制单元、A/D转换单元、逆变器、电源单元以及PC 机，所述的转速传感器安装在惯性飞轮组上，用于测量惯性飞轮组的转速，所述的电流传感 器安装在电机上且与电机电连接，用于测量电机的制动电流，转速传感器与电流传感器分 别与A/D转换单元电连接，A/D转换单元分别与DSP控制单元以及PC机电连接，DSP控制单 元分别与电机、逆变器以及PC机电连接，逆变器分别与电源单元以及电机电连接。
[0009] 在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的电机选用带有霍尔传感器的永磁无 刷直流电机。
[0010] 在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的逆变器选用全桥调制型的三相桥 式逆变器。
[0011] 在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的DSP控制单元通过双闭环控制的 方式分别与电机、逆变器以及PC机电连接，外环为滑移率控制，内环为电流控制。
[0012] 在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的逆变器包括第一三极管VT1、第 二三极管VT2、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第五三极管VT5、第六三极管VT6、第一二极 管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及第六二极管D6,所 述的第一三极管VTl的集电极、第一二极管Dl的负极、第三三极管VT3的集电极、第三二极 管D3的负极、第五三极管VT5的集电极以及第五二极管D5的负极共同连接所述的电源单 元的一输出端，所述的第二三极管VT2发射极、第二二极管D2的正极、第四三极管VT4的发 射极、第四二极管D4的正极、第六三极管VT6的发射极以及第六二极管D6的正极共同连接 电源单元的另一输出端，第一三极管VTl的发射极、第二三极管VT2的集电极、第一二极管 Dl的正极以及第二二极管D2的负极共同连接所述的电机的第一接线端，第三三极管VT3的 发射极、第四三极管VT4的集电极、第三二极管D3的正极以及第四二极管D4的负极共同连 接所述的电机的第二接线端，第五三极管VT5的发射极、第六三极管VT6的集电极、第五二 极管D5的正极以及第六二极管D6的负极共同连接所述的电机的第三接线端。
[0013] 在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的DSP控制单元根据前一调整周 期内的车速和前一调整周期内的制动力矩生成当前车速，计算公式为：
[0014] V (t) =v (t- Δ T) -F (t- Δ Τ) X Δ T/Μ 公式⑴
[0015] 其中，v(t-AT)为前一调整周期内的车速，F(t-AT)为前一调整周期内路面对车 轮的制动力，ΔΤ为一个调整周期的间隔，在ΛΤ间隔内F(t-AT)保持不变。
[0016] 在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的路面对车轮制动力F由下述公 式得到：
[0017] F = MgX {Dsin {Carctan [Β λ -E (Β λ -arctanB λ ) ]}} 公式 (2)
[0018] 其中，M为四分之一车辆质量，g为重力加速度，B、C、D、E分别为刚度因子、形状因 子、峰值因子和曲率因子，M、B、C、D、E为常数，λ为滑移率。
[0019] 在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的滑移率λ由下述公式得到：
[0021] 其中，ω为转速传感器测得的惯性飞轮组的转速，R为车轮半径。
[0022] 在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述的电机的制动力矩T由下述公 式得到：
[0023] T = k · i 公式⑷
[0024] 其中，k为常数，i为电流传感器测得的电机1的制动电流。
[0025] 本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：通过惯性 飞轮组可模拟制动过程中的惯性力，实现持续制动；基于PC机预设的初