一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统及测控方法
【专利摘要】本发明提供一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统，它包括平直路面负载计算模块、上斜坡路面负载计算模块、下斜坡路面负载计算模块、雪地路面负载计算模块、零力矩计算模块五种基本计算模块，阶梯上坡路面负载计算模块、阶梯下坡路面负载计算模块、起伏路面负载计算模块、对开对接路面负载计算模块、车轮腾空负载计算模块由五种基本计算模块整合得到，调用及控制模块用于输入各种参数，并调用相应负载计算模块，输出相应阻力矩，发送至相应四台测功电机控制器，控制对应测功电机加载到相应阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。本发明系统用于四轮独立驱动工况模拟，易于控制、操作简单、功能强大，简化了工况模拟试验台架的构成，节约了成本。
【专利说明】—种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统及测控方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车测控【技术领域】，具体涉及一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统及测控方法。
【背景技术】
[0002]电动轮驱动型电动汽车是一种新型的电动汽车技术，在全世界范围内引起了广泛的关注和研究。在当前众多新结构形式的电动汽车平台中，采用电动轮的动力系统正日益成为发展方向，以其布局灵活、动力独立可控、性能优越等特点，正在得到广泛的应用。由于车辆，特别是越野车辆，行驶路面工况复杂，应对不同路面工况的控制算法也不相同。因此为了验证控制算法的可靠性、稳定性、响应性等性能，开发一种方便简洁，能够精确模拟出车辆的多种不同路面工况的系统，特别是对越野工况的电动轮驱动车辆工况模拟试验台架十分必要。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统及测控方法，操作简单方便、功能强大，大大简化了四轮独立驱动车辆工况模拟试验台架的构成。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统，其特征在于:它包括:
[0005]平直路面负载计算模块，用于利用采集到的四台轮毂驱动电机的转速来计算当前车辆速度和加速度，再依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在平直路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0006]上斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在上斜坡时动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0007]下斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车下坡物理模型和汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在下斜坡时的滚动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0008]雪地路面负载计算模块，用于在雪地路面对应的滚阻系数下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在雪地路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0009]零力矩计算模块，用于在车轮处于腾空状态下，四台轮毂电机总成输出端对应的阻力矩为零，即四台测功电机在上一时刻的基础上运动状态自由衰减；
[0010]阶梯上坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和上斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或上斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0011]阶梯下坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或下斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0012]起伏路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块、上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高、中、低电平，依次切换输出上斜坡路面、平直路面、下斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0013]对开对接路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和雪地路面负载计算模块，用于根据输入的信号，对应输出平直路面或雪地路面下计算出的阻力矩；
[0014]车轮腾空负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和零力矩计算模块，用于根据输入的信号，对应输出测功电机阻力矩为零或平直路面下计算出的阻力矩；
[0015]调用及控制模块，用于输入各种参数，并调用相应的负载计算模块，输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载到相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
[0016]一种利用上述一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统实现的测控方法，其特征在于，它包括以下步骤:
[0017]S1、确定模拟工况:
[0018]确定是平直路面、上斜坡路面、下斜坡路面、雪地路面、阶梯上坡路面、阶梯下坡路面、起伏路面、对开对接路面、车轮腾空中的一种或几种之间的任意组合，及各段路面所需要的预设参数；
[0019]S2、根据模拟工况调用相应的负载计算模块:
[0020]若为平直路面，则调用平直路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0021]若为上斜坡路面，则调用上斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0022]若为下斜坡路面，则调用下斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0023]若为雪地路面，则调用雪地路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0024]若为阶梯上坡路面，则调用阶梯上坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出上斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；
[0025]若为阶梯下坡路面，则调用阶梯下坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出下斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；
[0026]若为起伏路面，则调用起伏路面负载计算模块，手动旋钮使其处于中间位置输出中电平，当观测到车速到达一定速度，轮毂电机在平直路面上稳定运行，间隔一定时间手动右旋输出高电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，间隔一定时间又手动左旋输出低电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，不断重复；在高、中、低电平下分别输出上斜坡路面、平直路面、上斜坡路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；
[0027]若为对开路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个左轮或2个右轮，使得2个左轮输出平直路面下计算出的阻力矩，2个右轮输出雪地路面下计算出的阻力矩，或相反；
[0028]若为对接路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个前轮，使得2个前轮输出的阻力矩，与原阻力矩不同；
[0029]若为车辆腾空，则调用车辆腾空负载计算模块，输入信号控制任意测功电机输出阻力矩为零，对应相应的车轮腾空；
[0030]S3、输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
[0031]按上述方法，所述的SI中，所述的SI中，当两种及两种以上路面进行任意组合模拟时，通过旋钮开关完成输出顺序。
[0032]按上述方法，所述的S2中，每台测功电机对应一个开关，开关至少有三个位置能够对应高、中、低电平，在各种工况下，对应的手动输入开关的高、中、低电平的信号，输出相应的阻力矩。
[0033]按上述方法，它还包括S4，采集各计算模块输出的四台测功电机的阻力矩即理论需求转矩、四台测功电机输出轴端的转速、四台扭矩传感器的实时扭矩，将采集的数据实时的上传至上位机进行显示，监控各系统状态；
[0034]对比四台测功电机的理论需求转矩和四台扭矩传感器的实时扭矩的差异性，分析工况模拟的准确性；
[0035]在同一时间坐标的二维平面图上显示四台测功电机输出轴端的转速曲线，车速曲线和实时扭矩曲线的变化趋势用于判断工况模拟的正确性；
[0036]通过检测被测四台轮毂电机的参数，用于判断四台轮毂驱动电机的控制效果。
[0037]本发明的有益效果为:设计了整车工况模拟方法，将相应的负载计算模块有机组合，完成几种不同典型路面上行驶时各驱动轮对应的阻力矩大小的模拟；系统易于控制、操作简单方便、功能强大，大大简化了工况模拟试验台架的构成，节约了成本；在实验室便能完成动力系统性能的考核以及优化验证整车控制策略，有利于缩短整车的开发周期，节省许多人力物力。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明一实施例的四轮独立电动轮驱动试验台架结构示意图；
[0039]图2为本发明一实施例的控制方法示意图；
[0040]图3为本发明一实施例的模拟上斜坡路面简化示意图；
[0041]图4为本发明一实施例的模拟下斜坡路面简化示意图；
[0042]图5为本发明一实施例的模拟阶梯上斜坡路面简化示意图；
[0043]图6为本发明一实施例的模拟阶梯下斜坡路面简化示意图；
[0044]图7为本发明一实施例的模拟起伏路面简化示意图。
[0045]图中:1_轮毂电机控制器左前，2-轮毂电机左前，3-测功电机左前，4-测功电机控制器左前，5-轮毂电机控制器左后，6-轮毂电机左后，7-测功电机左后，8-测功电机控制器左后，9-轮毂电机控制器左后，10-轮毂电机左后，11-测功电机左后，12-测功电机控制器左后，13-轮毂电机控制器右后，14-轮毂电机右后，15-测功电机右后，16-测功电机控制器右后，17-上位机，18-整车控制器(V⑶)，19-负载模拟控制单元左前，20-负载模拟控制单元右前，21-负载模拟控制单元左后，22-负载模拟控制单元右后。
【具体实施方式】
[0046]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0047]图1为本发明一实施例的四轮独立电动轮驱动试验台架结构示意图。四台测功电机(3、7、11、15)分别与四台轮毂电机(2、6、10、14)通过联轴器相连接，四台轮毂电机控制器(1、5、9、13)通过三相交流线分别与四台轮毂电机(2、6、10、14)相连接，为其提供高压驱动电能；整车控制器(VCU) 18通过CAN总线I与四台轮毂电机控制器(1、5、9、13)相连，形成被测试系统网络；四台测功电机控制器(4、8、12、16)通过三相交流线与四台测功电机(3、7、11、15)相连接，为其提供高压驱动电能；四台测功电机控制器(4、8、12、16)通过硬性和CAN总线分别与四台负载模拟系统控制单元(19、20、21、22)相连接，四台负载模拟系统控制单元(19、20、21、22)通过CAN总线2与上位机17相连，形成测试系统网络；上位机17中装有NI_CAN卡，其中CAN卡的Portl与Port2分别与CAN总线I和CAN总线2连接，形成了被测系统和测试系统的CAN网络闭环，实现数据的共享。上位机17与负载模拟系统控制单元(19、20、21、22)的结合，实现了负载模拟综合测控的功能，具有自动化程度高，扩展性强，重复性好，操控方便等优点。
[0048]图2为本发明一实施例的控制方法示意图。上位机主要负责程序的编写，并将其下载至相应的负载模拟系统控制单元中。控制方法中，包括上斜坡路面计算模块、下斜坡计算模块、平直路面计算模块、雪地路面计算模块、零力矩计算模块五种基本计算模块，阶梯上坡路面负载计算模块、阶梯下坡路面负载计算模块、起伏路面负载计算模块、对开对接路面负载计算模块、车轮腾空负载计算模块由五种基本计算模块整合得到。四台测功电机轴端均安装有扭矩传感器，四台扭矩传感器将采集的实时扭矩反馈给相应的负载模拟系统控制单元，用于与理论计算力矩相对比，实现力矩的闭环控制，提高模拟输出力矩的精度。四台测功电机均带有转速传感器，转速传感器将采集的转速反馈给相应负载模拟系统控制单元，实现转速的闭环控制。通过上位机可以输入模拟车辆的整车参数，并根据所确定的模拟工况，输入相应的道路参数。对于四个负载模拟系统控制单元中计算所采用的质量应分别为β冲、β 2m、β 3m、β 4m，其中m为所模拟整车参数，β。β 2、β 3、β 4表示每个车轮上的质量分配系数，当车辆质心处于中心位置时，可以均取1/4，也可通过实车试验确定这四个参数。调用及控制模块，用于输入各种参数，并调用相应的负载计算模块，输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载到相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。所选用开关II，12，13，14分别对应于四个负载模拟系统控制单元和四台测功电机控制器，开关选用具有三个位置的旋钮开关，通过硬线与相应的负载模拟系统控制单元的I/O输入口连接。当旋钮开关左旋时，负载模拟系统控制单元收到一 12V高电平信号，内部对应的标志位为“I” ；当旋钮开关旋入中间位置时，负载模拟系统控制单元收到一 OV中电平信号，内部对应的标志位为“O”;当旋钮开关右旋时，负载模拟系统控制单兀收到一 -12V低电平信号，内部对应的标志位为“-1”。
[0049]一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统，它包括:
[0050]平直路面负载计算模块，用于利用采集到的四台轮毂驱动电机的转速来计算当前车辆速度和加速度，再依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在平直路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0051]上斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在上斜坡时的滚动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0052]下斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车下坡物理模型和汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在下斜坡时的滚动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0053]雪地路面负载计算模块，用于在雪地路面对应的滚阻系数下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在雪地路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0054]零力矩计算模块，用于在车轮处于腾空状态下，四台轮毂电机总成输出端对应的阻力矩为零，即四台测功电机在上一时刻的基础上运动状态自由衰减；
[0055]阶梯上坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和上斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或上斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0056]阶梯下坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或下斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0057]起伏路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块、上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高、中、低电平，依次切换输出上斜坡路面、平直路面、下斜坡路面下计算出的阻力矩；
[0058]对开对接路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和雪地路面负载计算模块，用于根据输入的信号，对应输出平直路面或雪地路面下计算出的阻力矩；车轮腾空负载计算模块，用于根据输入的信号，对应输出测功电机阻力矩为零或平直路面下计算出的阻力矩；
[0059]调用及控制模块，用于输入各种参数，并调用相应的负载计算模块，输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载到相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
[0060]利用上述一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统实现的测控方法，包括以下步骤:
[0061]S1、确定模拟工况:
[0062]确定是平直路面、上斜坡路面、下斜坡路面、雪地路面、阶梯上坡路面、阶梯下坡路面、起伏路面、对开对接路面、车轮腾空中的一种或几种之间的任意组合，及各段路面所需要的预设参数；
[0063]S2、根据模拟工况调用相应的负载计算模块:
[0064]若为平直路面，则调用平直路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0065]若为上斜坡路面，则调用上斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩，可以用于模拟持续爬陡坡工况，其模拟路面简化示意图如图3所示；
[0066]若为下斜坡路面，则调用下斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩，可以用于模拟持续下坡工况，其模拟路面简化示意图如图4所示；
[0067]若为雪地路面，则调用雪地路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩；
[0068]若为阶梯上坡路面，则调用阶梯上坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出上斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；其模拟阶梯上坡路面简化示意图如图5所示；
[0069]若为阶梯下坡路面，则调用阶梯下坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出下斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；其模拟阶梯下坡路面简化示意图如图6所示；
[0070]若为起伏路面，则调用起伏路面负载计算模块，手动旋钮使其处于中间位置输出中电平，当观测到车速到达一定速度，轮毂电机在平直路面上稳定运行，间隔一定时间手动右旋输出高电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，间隔一定时间又手动左旋输出低电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，不断重复；在高、中、低电平下分别输出上斜坡路面、平直路面、上斜坡路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值；其起伏路面简化示意图如图7所示；
[0071]若为对开路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个左轮或2个右轮，使得2个左轮输出平直路面下计算出的阻力矩，2个右轮输出雪地路面下计算出的阻力矩，或相反；若为对接路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个前轮，使得2个前轮输出的阻力矩，与原阻力矩不同；
[0072]若为车辆腾空，则调用车辆腾空负载计算模块，输入信号控制任意轮毂电机输出阻力矩为零，对应相应的车轮腾空。
[0073]实际操作时，试验前需要检查线路，高低压供电是否正常，测试模块初始化，为测控系统正常运行做必要的准备；然后通过上位机将整车控制策略下载到整车控制器(VCU)，并将负载模拟程序下载到相应的负载模拟控制单元中，循环执行以下过程:实验人员控制台架油门踏板使整车控制器(VCU)执行控制算法，控制四台轮毂电机按照整车控制策略控制轮毂电机运转；四台负载模拟系统控制单元利用其被植入的负载计算模块程序，通过独立控制四台测功机的输出力矩，模拟几种不同的典型路面下四个电动轮单元分别对应的负载力矩大小，通过CAN总线将力矩命令发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功机加载到相应电动轮单元的负载力矩大小，以模拟整车在道路上的负载。
[0074]S3、输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
[0075]优选的，所述的SI中，当两种及两种以上路面进行任意组合模拟时，需将所选路面计算模块首先植入负载模拟系统控制控制单元中，通过旋钮开关和上位机软件完成所需的路面负载输出顺序。
[0076]优选的，所述的S2中，每台测功电机对应一个开关，开关至少有三个位置能够对应高、中、低电平，在各种工况下，对应的手动输入开关的高、中、低电平的信号，输出相应的阻力矩。
[0077]可选的，上述测控方法还可包括S4、采集各计算模块输出的四台测功电机的阻力矩即理论需求转矩、四台测功电机输出轴端的转速、四台扭矩传感器的实时扭矩，将采集的数据实时的上传至上位机进行显示，监控各系统状态；对比四台测功电机的理论需求转矩和四台扭矩传感器的实时扭矩的差异性，分析工况模拟的准确性；在同一时间坐标的二维平面图上显示四台测功电机输出轴端的转速曲线，车速曲线和实时扭矩曲线的变化趋势用于判断工况模拟的正确性；通过检测被测四台轮毂电机的参数，用于判断四台轮毂驱动电机的控制效果，方便测试人员针对四台轮毂驱动电机的控制策略进行调整，达到初期开发、验证四轮独立电动轮驱动车辆整车控制策略的目的。
[0078]当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统，其特征在于:它包括: 平直路面负载计算模块，用于利用采集到的四台轮毂驱动电机的转速来计算当前车辆速度和加速度，再依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在平直路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 上斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在上斜坡时的滚动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 下斜坡路面负载计算模块，用于在设定的坡度大小下，依据汽车下坡物理模型和汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车下斜坡时的滚动阻力、迎风阻力、加速阻力以及坡度阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 雪地路面负载计算模块，用于在雪地路面对应的滚阻系数下，依据汽车行驶阻力的理论公式实时计算出整车在雪地路面行驶时的滚动阻力、迎风阻力和加速阻力，通过转换计算成四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 零力矩计算模块，用于在车轮处于腾空状态下，四台轮毂电机总成输出端对应的阻力矩为零，即四台测功电机在上一时刻的基础上运动状态自由衰减； 阶梯上坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和上斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或上斜坡路面下计算出的阻力矩； 阶梯下坡路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高低电平的信号，切换输出平直路面或下斜坡路面下计算出的阻力矩； 起伏路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块、上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块，用于根据输入的开关高、中、低电平，依次切换输出上斜坡路面、平直路面、下斜坡路面下计算出的阻力矩； 对开对接路面负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和雪地路面负载计算模块，用于根据输入的信号，对应输出平直路面或雪地路面下计算出的阻力矩； 车轮腾空负载计算模块，整合平直路面负载计算模块和零力矩计算模块，用于根据输入的信号，对应输出测功电机阻力矩为零或平直路面下计算出的阻力矩； 调用及控制模块，用于输入各种参数，并调用相应的负载计算模块，输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载到相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
2.一种利用权利要求1所述的一种四轮独立电动轮驱动车辆工况模拟系统实现的测控方法，其特征在于:它包括以下步骤: 51、确定模拟工况: 确定是平直路面、上斜坡路面、下斜坡路面、雪地路面、阶梯上坡路面、阶梯下坡路面、起伏路面、对开对接路面、车轮腾空中的一种或几种之间的任意组合，及各段路面所需要的预设参数； 52、根据模拟工况调用相应的负载计算模块: 若为平直路面，则调用平直路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 若为上斜坡路面，则调用上斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 若为下斜坡路面，则调用下斜坡路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 若为雪地路面，则调用雪地路面负载计算模块获得四台测功电机总成输出端对应的阻力矩； 若为阶梯上坡路面，则调用阶梯上坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出上斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值； 若为阶梯下坡路面，则调用阶梯下坡路面负载计算模块，当观测到车速到达一定速度时手动输入信号，间隔一定时间又手动复位，不断重复；有输入信号时输出下斜坡路面下计算出的阻力矩，复位时输出平直路面下计算出的阻力矩；下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值； 若为起伏路面，则调用起伏路面负载计算模块，手动旋钮使其处于中间位置输出中电平，当观测到车速到达一定速度，轮毂电机在平直路面上稳定运行，间隔一定时间手动右旋输出高电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，间隔一定时间又手动左旋输出低电平，间隔一定时间又手动旋回中间位置输出中电平，不断重复；在高、中、低电平下分别输出上斜坡路面、平直路面、上斜坡路面下计算出的阻力矩；上斜坡路面负载计算模块和下斜坡路面负载计算模块中的坡度可以通过软件实现在一定范围内随机取值或按照一定规律变化取值；一定速度与一定时间为预设值或任意值； 若为对开路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个左轮或2个右轮，使得2个左轮输出平直路面下计算出的阻力矩，2个右轮输出雪地路面下计算出的阻力矩，或相反； 若为对接路面，则调用对开对接路面负载计算模块，输入信号控制2个前轮，使得2个前轮输出的阻力矩，与原阻力矩不同； 若为车辆腾空，则调用车辆腾空负载计算模块，输入信号控制任意测功电机输出阻力矩为零，对应相应的车轮腾空； S3、输出相应的阻力矩，发送至相应的四台测功电机控制器，控制对应的测功电机加载相应的阻力矩，以模拟整车在道路上的负载。
3.根据权利要求2所述的测控方法，其特征在于:所述的SI中，当两种及两种以上路面进行任意组合模拟时，通过旋钮开关完成输出顺序。
4.根据权利要求2所述的测控方法，其特征在于:所述的S2中，每台测功电机对应一个开关，开关至少有三个位置能够对应高、中、低电平，在各种工况下，对应的手动输入开关的高、中、低电平的信号，输出相应的阻力矩。
5.根据权利要求2所述的测控方法，其特征在于:它还包括S4，采集各计算模块输出的四台测功电机的阻力矩即理论需求转矩、四台测功电机输出轴端的转速、四台扭矩传感器的实时扭矩，将采集的数据实时的上传至上位机进行显示，监控各系统状态； 对比四台测功电机的理论需求转矩和四台扭矩传感器的实时扭矩的差异性，分析工况模拟的准确性； 在同一时间坐标的二维平面图上显示四台测功电机输出轴端的转速曲线，车速曲线和实时扭矩曲线的变化趋势用于判断工况模拟的正确性； 通过检测被测四台轮毂电机的参数，用于判断四台轮毂驱动电机的控制效果。
【文档编号】G05B23/02GK104238548SQ201410453555
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】付翔, 吴森, 黄斌, 龙成冰, 刘帅, 王红雷, 王玉刚, 褚少威 申请人:武汉理工大学