电动汽车多功能性能试验台架的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电动汽车多功能性能试验台架，包括测试系统、被测系统、台架支撑结构、控制系统、数据采集系统和电气系统；其中测试系统包括依次连接的测功电机、增速器、第一法兰盘、扭矩传感器、第二法兰盘、轴承座、第三法兰盘和扰性联轴器，增速器上集成了测试换档执行机构；被测系统包括相互连接的变速箱和被测电机，变速箱上集成了被测换档执行机构；台架支撑结构包括底座、测试系统支撑部分和被测系统支撑部分；控制系统包括测功电机控制器、测功控制单元、被测电机控制器和被测整车控制器。利用本试验台架可以完成对电动汽车测试的所有试验，并且测试系统和被测系统均通过滑块安装在台架支撑结构中，便于安装和移动。
【专利说明】电动汽车多功能性能试验台架
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车试验测试领域，具体为一种电动汽车多功能性能试验台架。
【背景技术】
[0002]电动汽车是指以车载动力电池为动力，由电机驱动车轮行驶的车辆。电机的性能、电机控制器的性能以及两者之间的匹配直接关系到电动汽车的动力性和经济性。由于车辆工作区间属于面工况，使得电机的工作范围很广，因此要求电机的输出端能够配备一个变速箱，用于减速增扭，增大电动汽车的适用范围，使得电机总能工作在高效区。电机的动力性能测试、电机控制器的性能测试、电机和电机控制器两者的匹配性能测试、变速箱换挡试验测试、整车控制策略的验证与标定、动力系统动力性测试均是电动汽车必须进行的试验测试内容。电动汽车与传统汽车相比，可以实现制动能量回收和零速起步，以此来节能和减少环境污染，该性能也应该在试验台架上进行初步的测试，再进行实车测试。
[0003]传统的内燃机汽车也具有相应的试验台架可对其动力系统部件和总成进行动力性能测试，但不能在一个试验台架上完成这所有的试验，同时试验台架体积庞大，不便于安装和移动，使得试验变的非常复杂。电动汽车可以在一个试验台架上完成对动力系统总成和各部件的性能测试和匹配，同时还能在此台架上对整车控制策略进行验证和标定。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种电动汽车多功能性能试验台架，能够在此试验台架中完成电动汽车的所有试验，且便于安装和移动。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:它包括测试系统、被测系统、台架支撑结构、控制系统、数据采集系统和电气系统；其中
[0006]测试系统包括依次连接的测功电机、增速器、第一法兰盘、扭矩传感器、第二法兰盘、轴承座、第三法兰盘和扰性联轴器，增速器上集成了测试换档执行机构；被测系统包括相互连接的变速箱和被测电机，变速箱上集成了被测换档执行机构；变速箱与扰性联轴器连接；
[0007]台架支撑结构包括底座，底座由可升降的支撑垫块支撑，底座上设有测试系统支撑部分和被测系统支撑部分；其中测试系统支撑部分包括支撑架和第一支撑焊合，支撑架底部通过滑块与底座滑动连接，支撑架用于支撑从左到右依次连接的测功电机、增速器、第一法兰盘、扭矩传感器、第二法兰盘、轴承座、第三法兰盘和扰性联轴器，测功电机的左侧底部通过第一支撑焊合固定在支撑架上，测试系统支撑部分外部设有防护罩，只露出扰性联轴器的右端口 ；被测系统支撑部分设置在测试系统支撑部分的右边，包括升降支撑块总成和第二支撑焊合，均通过滑块与底座滑动连接，滑动方向与支撑架一致；
[0008]控制系统包括测功电机控制器、测功控制单元、被测电机控制器和被测整车控制器，其中测功控制单元通过测功电机控制器控制测功电机，被测整车控制器通过被测电机控制器控制被测电机，测功控制单元还用于控制测试换档执行机构，被测整车控制器还用于控制被测换档执行机构；
[0009]数据采集系统用于采集试验所需的所有参数并反馈给控制系统中相应的部分；
[0010]电气系统用于给以上系统进行供电，包括低压供电电路和高压供电电路。
[0011]按上述方案，它还包括上位机，分别与测功控制单元和被测整车控制器连接。
[0012]按上述方案，它还包括2套冷却系统，I套用于测试系统的冷却，由测功控制单元控制，另I套用于被测系统的冷却，由被测整车控制器控制。
[0013]按上述方案，所述的数据采集系统还包括功率分析仪，用于对被测电机、被测电机控制器和变速箱进行动力输出特性、匹配进行分析。
[0014]按上述方案，所述的底座为一个由底板、垫板、横衬和纵衬构成的矩形盒体，其中垫板与所述的支撑垫块连接，纵衬上开有通视孔，底板上设有截面为“凸”形的开槽，开槽与所述的滑块匹配。
[0015]按上述方案，所述的升降支撑块总成由上固定圈、螺杆、支撑滑块、左侧壁、下固定圈、底块、上盖、右侧壁和支撑柱组成；
[0016]其中底块、左侧壁、右侧壁和上盖构成一个框形结构；下固定圈固定在底块上，上固定圈固定在上盖上，螺杆两端分别通过上下固定圈限位，并且螺杆顶部有一段外露在上盖之外并固定有调节螺母；支撑滑块套在螺杆上并通过螺纹与螺杆连接，固定滑块通过螺栓与支撑滑块固定，支撑柱设置在固定滑块和支撑滑块之间，支撑柱两端分别固定在底块和上盖上，支撑滑块和固定滑块对应的设有用于固定被测部件的变直径的通孔，用于与被测试部件连接；底块通过滑块与底板滑动连接。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]1、利用本试验台架可以完成对电动汽车测试的所有试验，并且测试系统和被测系统均通过滑块安装在台架支撑结构中，便于安装和移动；由于被测系统中的任何部件均可拆卸，因此本试验台架既可对整个被测系统进行试验，也可以对被测系统中任何一部件进行试验，还可以进行电动汽车动力系统部件之间匹配试验、效率试验，对整个动力系统的性能进行评价。
[0019]2、本试验台架还可增加上位机，在上位机中植入路面负载模拟模块，模拟实时路面负载，测试在不同工况下电动汽车动力系统的工作性能状况和验证整车控制策略。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明一实施例的电气系统电路连接示意图；
[0021]图2为本发明一实施例的信号传递连接示意图；
[0022]图3为本发明一实施例的机械部件连接结构示意图；
[0023]图4为本发明一实施例的机械结构中滑块结构示意图；
[0024]图5为本发明一实施例图3中底座的细节示意图；
[0025]图6为本发明一实施例图3中升降支撑块总成的细节示意图；
[0026]图7为本发明一实施例图3中升降支撑块总成的另一细节示意图；
[0027]图8为本发明一实施例进行工况模拟试验时的测试原理图示意图；
[0028]图9为本发明一实施例进行性能测试试验时的一种测试原理示意图；
[0029]图10为本发明一实施例进行性能测试试验时的另一种测试原理示意图；
[0030]图11为本发明一实施例的启动流程图。
[0031]1-测功电机；2_增速器；3_测试换挡执行机构；4_扭矩传感器；5_扰性联轴器；6-打气泵；7_被测换挡执行机构；8_变速箱；9_被测电机；10-被测冷却系统；11-被测电机控制器；12_高压电信号采集模块；13_逆变器；14-DC/DC变换器；15_24V蓄电池；16_高压配电系统；17_测功控制单元；18_被测整车控制器；19_测功电机控制器；20_测功冷却系统；21_上位机；22_功率分析仪；23_油门踏板；24_第一支撑焊合；25_第一防护罩下盖；26-测功电机三相线；27_第一防护罩上盖；28-第一连接端面；29_第二连接端面；30-支架；31_第一法兰盘；32_第二法兰盘；33_上联接板；34_轴承座；35_第二法兰盘；36-第二防护罩上盖；37_第二连接端面；38_第四连接端面；39 —被测电机二相线；40_第二支撑焊合；41_升降支撑块总成；42_第二防护罩下盖；43_通视孔；44_下联接板；45_槽形立板；46_联接板；47_立板；48_底板；49_底座；50_支撑垫块；51_滑块；52_纵衬；53-垫板；54_横衬；55_开槽；56_上固定圈；57_螺杆；58-支撑滑块；59-左侧壁；60_下固定圈；61_底块；62_调节螺母；63_上盖；64_右侧壁；65_支撑柱；66_固定滑块；67_测功电机控制器温度传感器；68_测功电机温度传感器；69_增速器转速传感器；70_变速箱转速传感器；71_被测电机温度传感器；72_被测电机控制器温度传感器；73_被测电机转速传感器；74_测功电机转速传感器；75_测功电机控制器电流传感器；76_阻力矩模拟模块；77-车速转换单元；78_档位比；79_档位比；80_三相交流电流传感器；81_三相交流电压传感器；82_直流母线电压传感器；83_直流母线电流传感器。
【具体实施方式】
[0032]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。
[0033]本发明提供一种电动汽车多功能性能试验台架如图1、2和3所示，包括测试系统、被测系统、台架支撑结构、控制系统、数据采集系统和电气系统。
[0034]测试系统包括依次连接的测功电机1、增速器2、第一法兰盘31、扭矩传感器4、第二法兰盘32、轴承座34、第三法兰盘35和扰性联轴器5，增速器2上集成了测试换档执行机构3 ;被测系统包括相互连接的变速箱8和被测电机9，变速箱8上集成了被测换档执行机构7 ;变速箱8输出轴端直接与扰性联轴器5相连。测试换挡执行机构3和被测换挡执行机构7均采用气动换挡，由打气泵6提供气压。
[0035]台架支撑结构包括底座49，底座49由可升降的支撑垫块50支撑，底座49上设有测试系统支撑部分和被测系统支撑部分；其中测试系统支撑部分包括支撑架和第一支撑焊合24，支撑架底部通过滑块51与底座49滑动连接，测功电机I的左侧底部通过第一支撑焊合24固定在支撑架上，测试系统支撑部分外部设有第一防护罩，第一防护罩由第一防护罩上盖27和第一防护罩下盖25组成，只露出扰性联轴器5的右端口 ；被测系统支撑部分设置在测试系统支撑部分的右边，包括升降支撑块总成41和第二支撑焊合40，均通过滑块51与底座49滑动连接，滑动方向与支撑架一致。底座49为一个由底板48、垫板53、横衬54和纵衬52构成的矩形盒体，其中垫板53与所述的支撑垫块50连接，纵衬52上开有通视孔43，底板48上设有截面为“凸”形的开槽55，开槽55与所述的滑块51匹配。所述的升降支撑块总成41由上固定圈56、螺杆57、支撑滑块58、左侧壁59、下固定圈60、底块61、上盖63、右侧壁64和支撑柱65组成；其中底块61、左侧壁59、右侧壁64和上盖63构成一个框形结构；下固定圈60固定在底块61上，上固定圈56固定在上盖63上，螺杆57两端分别通过上固定圈56和下固定圈60限位，并且螺杆57顶部有一段外露在上盖63之外并固定有调节螺母62 ;支撑滑块58套在螺杆57上并通过螺纹与螺杆57连接，固定滑块66通过螺栓与支撑滑块58固定，支撑柱65设置在固定滑块66和支撑滑块58之间，支撑柱65两端分别固定在底块61和上盖63上，支撑滑块58和固定滑块66对应的设有用于固定被测变速箱8的变直径的通孔，用于与被测变速箱8连接；底块61通过滑块51与底板48滑动连接。
[0036]控制系统包括测功电机控制器19、测功控制单元(EOT) 17、被测电机控制器11和被测整车控制器(VCU) 18，其中测功控制单元17通过测功电机控制器19控制测功电机1，被测整车控制器18通过被测电机控制器11控制被测电机9，测功控制单元17还用于控制测试换档执行机构3，被测整车控制器18还用于控制被测换档执行机构7。
[0037]数据采集系统用于采集试验所需的所有参数并反馈给控制系统中相应的部分；
[0038]电气系统用于给以上系统进行供电，包括高压供电电路和低压供电电路。
[0039]如图1所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架中电气系统电路连接示意图。在高压供电电路中，逆变器(电源)13将电网中三相交流电(380V AC)逆变成稳定的直流高压电，通过高压配电系统16将直流电能供给被测电机控制器11、测功电机控制器19、DC/DC变换器14，也能将测功电机I和被测电机9处于发电状态下所发电能逆变成380VAC反馈给电网，实现被测电机9的制动能量回收性能试验；逆变器(电源)与13高压配电系统16相连；高压配电系统16将直流高压电供给测功电机控制器19，测功电机控制器19将直流高压电逆变成三相交流电供电测功电机I驱动电能，也能将测功电机I处于发电状态下所发三相交流电能逆变成直流电，反馈给高压配电系统16 ;高压配电系统16将直流高压电通过高压电信号采集模块12供给测功电机控制器19，测功电机控制器19将直流高压电逆变成三相交流电通过高压电信号采集模块12供给被测电机9，也能将被测电机9处于发电状态时所发三相交流电能逆变成直流电，反馈给高压配电系统16 ;高压电信号采集模块12中装有三相交流电流传感器80、三相交流电压传感器81、直流母线电压传感器82、直流母线电流传感器83，测量输入测功电机控制器11的直流电压、直流电流和输入被测电机9的三相交流电压、三相交流电流；高压配电系统16将直流高压电供给DC/DC变换器14。
[0040]在低压供电电路中，DC/DC变换器14将直流高压电600V DC变换成27V DC给24V蓄电池15充电，24V蓄电池15将低压电供给高压配电系统16，高压配电系统16中带有低压配电部分，通过高压配电系统16给被测电机控制器11、测功电机控制器19、被测整车控制器18、测功控制单元17、被测冷却系统10、测功冷却系统20供给低压电。
[0041]本实施例中，优选的，本试验台架还包括上位机21，分别与测功控制单元17和被测整车控制器18连接。
[0042]本实施例中，优选的，本试验台架还包括2套冷却系统(10、20)，I套用于测试系统的冷却，由测功控制单元17控制，另I套用于被测系统的冷却，由被测整车控制器18控制。测试系统和被测系统均需要冷却系统。测试系统中测功电机I和测功电机控制器19采用同一个水冷循环，共用测功冷却系统20 ;被测系统中被测电机9和被测电机控制器11采用同一个水冷循环，共用被测冷却系统10。冷却方式均采用水冷方式；每套冷却系统包括一个冷却水泵和一个冷却风扇；测功冷却系统20由测功控制单元17通过测功电机定子温度和测功电机控制器温度来控制其开闭，被测冷却系统10由被测整车控制器18通过驱动电机定子温度和驱动电机控制器温度来控制其开闭；两套冷却系统均可通过上位机手动输入命令直接控制开闭。
[0043]本实施例中，优选的，所述的数据采集系统还包括功率分析仪22，用于对被测电机
9、被测电机控制器11和变速箱8进行动力输出特性、匹配进行分析。
[0044]如图2所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架中各个电气部件之间包括各种信号的传递。在测试系统中，测功控制单元17通过CAN线与测功电机控制器19相连，两者之间还通过硬线进行信号交互传递，测功控制单元17可以通过发送命令控制测功电机控制器19 ;测功电机控制器19控制测功电机I，测功电机I将控制变量输出值反馈给测功电机控制器19 ;增速器2轴端装有测功电机转速传感器74和增速器转速传感器69，分别将测功电机I的转速和增速器2轴端输出转速反馈给测功电机控制器19 ;扭矩传感器4将增速器2轴端输出实时扭矩反馈给测功电机控制器19，实现扭矩闭环控制；测试换挡执行机构3将当前档位反馈给测功控制单元17，测功控制单元17为测试换挡执行机构3提供模拟电，同时控制测试换挡执行机构3的换挡动作；高压配电系统16向测功控制单元17反馈相应的采集信号，测功控制单元17控制相应的高压直流接触器和低压接触器开闭；测功控制单元17通过测功电机控制器温度传感器67和测功电机温度传感器68所测量的测功电机控制器19温度和测功电机I的定子温度反馈值来控制测功冷却系统20的开断。在被测系统中，被测整车控制器18通过CAN线与被测电机控制器11相连，两者之间还通过硬线进行信号交互传递，被测整车控制器18可以通过发送命令控制被测电机控制器11 ;被测电机控制器11控制被测电机9，被测电机9将控制变量输出值反馈给被测电机控制器11 ；变速箱8轴端装有被测电机转速传感器73和变速箱转速传感器70，分别将被测电机9的转速和变速箱8轴端输出转速反馈给被测电机控制器11 ;被测换挡执行机构7将当前档位反馈给被测整车控制器18，被测整车控制器18为被测换挡执行机构7提供模拟电，同时控制被测换挡执行机构7的换挡动作；高压配电系统16向被测整车控制器18反馈相应的采集信号，被测整车控制器18控制相应的高压直流接触器和低压接触器开闭；被测整车控制器18通过被测电机控制器温度传感器72和被测电机温度传感器71所测量的被测电机控制器11温度和被测电机9的定子温度反馈值来控制被测冷却系统10的开断；油门踏板23将油门踏板命令输入被测整车控制器18，用来模拟实车油门踏板23命令；高压电信号采集模块12与被测整车控制器18之间存在信号交互传递，高压电信号采集模块12向被测整车控制器18提供所采集的模拟信号，被测整车控制器18给高压电信号采集模块12提供模拟电；高压电信号采集模块12将采集模拟信号反馈给功率分析仪22，功率分析仪22同时还接受来自于扭矩传感器4所测扭矩和被测整车控制器18所反馈的转速信号，利用这些采集信号对被测电机9、被测电机控制器11、变速箱8进行动力输出特性、匹配等进行分析。测功控制单元17和被测整车控制器18与上位机(PC) 21之间通过CAN连接，同时也有信号交互传递，上位机(PC) 21通过PLC和Labview编程实现对测功控制单元17和被测整车控制器18的控制、数据采集、保存、记录。功率分析仪22和上位机(PC) 21之间可以实现信号传递。
[0045]本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架中台架支撑结构优选结构如图3所示，包括底座49，底座49由可升降的支撑垫块50支撑，底座49上设有测功电机支撑部分和被测电机支撑部分；其中
[0046]测功电机支撑部分包括支撑架和第一支撑焊合24，支撑架底部通过滑块51与底座49滑动连接，支撑架用于支撑从左到右依次连接的测功电机1、增速器2、第一法兰盘31、扭矩传感器4、第二法兰盘32、轴承座34、第三法兰盘35和扰性联轴器5，测功电机I的左侧底部通过第一支撑焊合24固定在支撑架上，测功电机支撑部分外部设有防护罩，只露出扰性联轴器的右端口；
[0047]被测电机支撑部分设置在测功电机支撑部分的右边，包括升降支撑块总成41和第二支撑焊合40，均通过滑块51与底座49滑动连接，滑动方向与支撑架一致。
[0048]本实施例中，优先的，支撑架包括支架30、上联接板33、下联接板44、槽形立板45、立板47和联接板46，立板47通过螺栓和滑块51固定在底座49上，联接板46通过螺栓固定在立板47上，第一支撑焊合24和支架30均通过螺栓固定在联接板46上；三块相同的槽形立板45通过螺栓和滑块51固定在底座49上,下联接板44通过螺栓固定在槽形立板45上，上联接板33通过螺栓与下联接板44相连接；测功电机I与增速器2通过第一连接端面28和第二连接端面29集成在一起，增速器2输出轴端通过第一法兰盘31与扭矩传感器4相连，扭矩传感器4另一端通过第二法兰盘32与轴承座34相连接，轴承座34和扰性联轴器5之间通过第三法兰盘35相连接；扰性联轴器5另一端与被变速箱8相连接；变速箱8和被测电机9通过第三连接端面37和第四连接端面38集成在一起；测功电机I尾部通过第一支撑焊合24固定和支撑，增速器2两边通过支架30固定和支撑，保证了测功电机I和增速器2两者安装牢靠；扭矩传感器4和轴承座34均通过螺栓固定在上联接板33上；整个测功电机支撑部分由第一防护罩下盖25将四周罩住，上面与第一防护罩上盖27配合，将整个测功电机支撑部分和测功电机等罩在里面，只将扰性联轴器5另一端露出，提高了台架的安全性能，第一防护罩下盖25和第一防护罩上盖27周边均开有散热装置，如散热片和散热孔。
[0049]本实施例中，优先的，变速箱8两侧通过固定滑块66固定在升降支撑块总成41上；被测电机9尾部通过第二支撑焊合40固定和支撑，第二支撑焊合40通过滑块51固定在底板48上面。增速器2的换挡执行机构3集成在增速器2上端，变速箱8的换挡执行机构集成在变速器2上端。被测系统和测试系统通过扰性联轴器5连接部分由第二防护罩下盖42将两侧罩住，上面与第二防护罩上盖36配合，提高了台架的安全性能。
[0050]本实施例中，所述的底座49如图5所不,为一个由底板48、垫板53、横衬54和纵衬52构成的矩形盒体，其中垫板53与所述的支撑垫块50连接，纵衬52上开有通视孔43，底板48上设有截面为“凸”形的开槽55，开槽55与所述的滑块51 (如图4所示)匹配。本实施例中，纵衬52和横衬54通过焊接固定在底板48四周，纵衬52在安装支撑垫块50处开有通视孔43，用于调整支撑垫块50的高度，保证试验台架整体的水平；垫板53通过焊接固定在纵衬52和横衬54的下面,垫板53在安装支撑垫块50处开有圆形孔；底板48开有等间距的“凸”形的开槽55，滑块51位于开槽55中，因此通过选择不同的开槽55可以改变横向距离，轴向距离直接通过滑块51的安装位置调整，可调整轴向距离是连续可变的，且可调范围较大；在底板48和开槽55上涂有润滑油，使得安装时移动快捷方便。
[0051]本实施例中，升降支撑块总成41如图6和图7所示，所述的升降支撑块总成由上固定圈56、螺杆57、支撑滑块58、左侧壁59、下固定圈60、底块61、上盖63、右侧壁64、支撑柱65组成。其中底块61、左侧壁59、右侧壁64和上盖63构成一个框形结构；下固定圈60固定在底块61上，上固定圈56固定在上盖63上，螺杆57两端分别通过上下固定圈56、60限位，并且螺杆57顶部有一段外露在上盖63之外并固定有调节螺母62 ;支撑滑块58套在螺杆57上并通过螺纹与螺杆57连接，固定滑块66通过螺栓与支撑滑块58固定，支撑柱65设置在固定滑块66和支撑滑块58之间，支撑柱65两端分别固定在底块61和上盖63上，支撑滑块58和固定滑块66对应的设有用于固定被测部件的变直径的通孔，用于与被测试部件连接；底块61通过滑块51与底板48滑动连接。
[0052]将升降支撑块总成安装在底板48上时，首先滑块51带动底块61滑动。优选的，还可以在底块51上设置与“凸”形的开槽55垂直的长通孔，使得升降支撑块总成可以横向和纵向两个方向进行滑动，滑动到固定位置时，采用螺栓将其固定。
[0053]使用时，拧动调节螺母62，使得螺杆57旋转，从而带动支撑滑块58上下运动，与支撑滑块58连接的固定滑块66也上下运动，最终使得被测变速箱8也上下运动，支撑滑块58的可调高度与螺杆57的攻丝长度相等，其可调高度较大。支撑柱65设置在支撑滑块58和固定滑块66之间，能够使得支撑滑块58和固定滑块66始终朝向固定一侧，而不会随着螺杆57旋转。
[0054]如图8所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架进行工况模拟时的测试原理图示意图。该测试原理图主要用于模拟实时路面负载，测试在不同工况下电动汽车动力系统的工作性能状况和验证整车控制策略，同时可以通过油门踏板23来模拟驾驶员实际路面驾驶、电动汽车在起动工况下动力系统状态。测功电机控制器电流传感器75测量测功电机控制器19输入直流电流，将测试值反馈给测功控制单元17 ;测功电机控制器温度传感器67和测功电机温度传感器68分别测量测功电机控制器19和测功电机I定子温度，并将测试的模拟量反馈给测功控制单元17 ;增速器转速传感器69和测功电机转速传感器74分别测量增速器2轴端输出转速和测功电机I转子转速，并将测试模拟量反馈给测功控制单元17，测试换挡执行机构3将实时档位比78反馈给测功控制单元17，此时测功控制单元17可以实现对测试换挡执行机构3的换挡控制，在试验过程中也可以通过手动换挡来完成增速器2的档位变换；阻力矩模拟模块76和车速转换单元77位于测功控制单元17中，通过上位机(PC) 21植入和调用；车速转换单元77是增速器2轴端输出转速的单值函数，阻力矩模拟模块76是档位比78、档位比79、实时车速的函数，扭矩传感器4用于反馈增速器2轴端输出扭矩是否达到阻力矩模拟模块76需求力矩，实现内部转矩闭环控制。变速箱转速传感器70和被测电机转速传感器73分别测量变速箱8轴端转速和被测电机9转子转速，并反馈给被测整车控制器18，被测换挡执行机构7将实时档位比反馈给被测整车控制器18，被测整车控制器18此时可以用来验证换挡策略或测试过程中变速箱8的自动换挡；被测电机温度传感器71和被测电机控制器温度传感器72分别测量被测电机9定子温度和被测电机控制器11温度，并将其值反馈给被测整车控制器18 ;功率分析仪22利用高压电信号采集模块12采集的信号、扭矩传感器4采集信号、转速信号，用来分析试验过程中数据；上位机(PC) 21可以通过植入相应的工况数据，使得台架按照既定工况运行，以此来模拟实车运行下电动汽车动力系统各个部件的工作性能状况、匹配状况，也可以通过上位机(PC) 21植入整车控制策略来完成对整车控制策略的验证。在该试验模式中，通过阻力矩模拟模块76实现测试系统和被测系统的转速闭环控制，通过转速的函数关系将两者耦合在一起。
[0055]如图9所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架进行性能测试试验时的一种测试原理示意图。在这种测试状态下，测功电机I处于转矩控制模式下，试验中一直处于发电状态；被测电机9处于转速控制模式下，试验过程中一直处于驱动状态。该测试原理主要用于测试单台驱动电机性能试验(如:磨合试验、空载试验、温升试验、MAP图测试试验、最高工作转速测试、超速试验、转速控制模式下稳态和动态性能试验、耐久性试验)、电机控制器的效率试验和输出特性试验、电机控制器和电机之间匹配试验、自动变速器换挡控制策略的验证、电动汽车动力系统匹配和性能验证试验等。测试系统部分通过扭矩传感器4将实时增速器2轴端扭矩反馈给测功控制单元17，实现扭矩闭环控制，使得输出扭矩与上位机(PC)21给定目标扭矩相等；测试换挡执行机构3既可以通过测功控制单元17实现自动换挡，也可以采用手动换挡。被测试系统通过被测电机转速传感器73将被测电机9转子转速反馈给被测整车控制器18，实现转速闭环控制，使得输出转速与上位机(PC) 21给定目标转速相等；被测换挡执行机构7通过被测整车控制器18实现自动换挡，可用于初步验证换挡控制策略。试验中，各个传感器信号采集、测试和数据采集、分析、保存，均与图8中所示相同。
[0056]如图10所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架进行性能测试试验时的另一种测试原理示意图。在这种测试状态下，测功电机I处于转速控制模式下，试验中一直处于驱动状态；被测电机9处于转矩控制模式下，试验过程中一直处于发电状态。该测试原理主要用于测试单台驱动电机制动能量回馈试验和转矩模式下稳态和动态性能试验，同时也可以测试驱动电机在这两种状态下，电动汽车动力系统的整体性能。被测试系统部分通过扭矩传感器4将实时增速器2轴端扭矩反馈给被测整车控制器18，实现扭矩闭环控制，使得输出扭矩与上位机(PC)21给定目标扭矩相等；换挡执行机构7通过被测整车控制器18实现自动换挡。测试系统通过测功电机转速传感器74将测功电机I转子转速反馈给测功控制单元17，实现转速闭环控制，使得输出转速与上位机(PC)21给定目标转速相等；换挡执行机构3既可以通过测功控制单元17实现自动换挡，也可以通过手动换挡。试验中，各个传感器信号采集、测试和数据采集、分析、保存，均与图8中所示相同。
[0057]如图11所示，本发明实施例的电动汽车多功能性能试验台架启动流程图。台架启动时，先上高压电，再上低压电。之后进入漏电检测状态，如漏电电流大于规定值，则启动结束，强制切断高压电；如漏电电流小于规定值，进入预充阶段。在预充时，如主接触器两端压差大于20V，则预充时失败，继续预充；如主接触器两端压差小于20V，则预充完成，各个回路高压电接通，测试台架进入待机运行状态。
[0058]本发明集成电动汽车对动力系统所需要完成的所有基本性能试验，既能对动力系统的部件(被测电机、被测电机控制器、变速箱、被测整车控制器)进行单独的性能测试试验，也能够对整个动力系统总成进行性能测试试验，此处包括单台驱动电机的磨合试验、空载试验、温升试验、MAP图测试试验、最高工作转速测试、超速试验、再生能量回馈试验、动态性能测试试验、稳态性能测试试验、耐久性试验，电机控制器的效率试验、输出特性试验，电机控制器和电机之间性能匹配试验，自动变速器的换挡控制策略验证试验，自动变速器的换挡效率、温升、噪声测试试验，动力系统总成匹配试验、效率试验和各个部件之间的匹配效率试验。除了基本性能试验外，本试验台架还能通过上位机在ECU中植入路面负载模拟模块，实时模拟车辆路面行驶阻力矩，用于验证车辆在不同工况下控制策略和不同工况下动力系统总成的运行性能状况。本试验台架测试系统自带增速器(其具体系统结构和性能与专利CN200910061844.6类似，不同之处在于专利CN200910061844.6直接用于车辆的动力系统，而本系统为测试用)增大了测试对象的转速和转矩的适应范围；试验台架线控和CAN控两种方式并存，增广了适应性和增加了可靠性；自带逆变器，其瞬时放电功率较大，使得台架能够长时间运行；试验台架的整体安装简便，对场地要求较低，被测部件的安装也方便简单。
[0059]以上实施例仅用于说明本发明的计算思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:它包括测试系统、被测系统、台架支撑结构、控制系统、数据采集系统和电气系统；其中 测试系统包括依次连接的测功电机、增速器、第一法兰盘、扭矩传感器、第二法兰盘、轴承座、第三法兰盘和扰性联轴器，增速器上集成了测试换档执行机构；被测系统包括相互连接的变速箱和被测电机，变速箱上集成了被测换档执行机构；变速箱与扰性联轴器连接； 台架支撑结构包括底座，底座由可升降的支撑垫块支撑，底座上设有测试系统支撑部分和被测系统支撑部分；其中测试系统支撑部分包括支撑架和第一支撑焊合，支撑架底部通过滑块与底座滑动连接，支撑架用于支撑从左到右依次连接的测功电机、增速器、第一法兰盘、扭矩传感器、第二法兰盘、轴承座、第三法兰盘和扰性联轴器，测功电机的左侧底部通过第一支撑焊合固定在支撑架上，测试系统支撑部分外部设有防护罩，只露出扰性联轴器的右端口 ；被测系统支撑部分设置在测试系统支撑部分的右边，包括升降支撑块总成和第二支撑焊合，均通过滑块与底座滑动连接，滑动方向与支撑架一致； 控制系统包括测功电机控制器、测功控制单元、被测电机控制器和被测整车控制器，其中测功控制单元通过测功电机控制器控制测功电机，被测整车控制器通过被测电机控制器控制被测电机，测功控制单元还用于控制测试换档执行机构，被测整车控制器还用于控制被测换档执行机构； 数据采集系统用于采集试验所需的所有参数并反馈给控制系统中相应的部分； 电气系统用于给以上系统进行供电，包括低压供电电路和高压供电电路。
2.根据权利要求1所述的电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:它还包括上位机，分别与测功控制单元和被测整车控制器连接。
3.根据权利要求1所述的电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:它还包括2套冷却系统，I套用于测试系统的冷却，由测功控制单元控制，另I套用于被测系统的冷却，由被测整车控制器控制。
4.根据权利要求1所述的电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:所述的数据采集系统还包括功率分析仪，用于对被测电机、被测电机控制器和变速箱进行动力输出特性、匹配进行分析。
5.根据权利要求1所述的电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:所述的底座为一个由底板、垫板、横衬和纵衬构成的矩形盒体，其中垫板与所述的支撑垫块连接，纵衬上开有通视孔，底板上设有截面为“凸”形的开槽，开槽与所述的滑块匹配。
6.根据权利要求1所述的电动汽车多功能性能试验台架，其特征在于:所述的升降支撑块总成由上固定圈、螺杆、支撑滑块、左侧壁、下固定圈、底块、上盖、右侧壁和支撑柱组成； 其中底块、左侧壁、右侧壁和上盖构成一个框形结构；下固定圈固定在底块上，上固定圈固定在上盖上，螺杆两端分别通过上下固定圈限位，并且螺杆顶部有一段外露在上盖之外并固定有调节螺母；支撑滑块套在螺杆上并通过螺纹与螺杆连接，固定滑块通过螺栓与支撑滑块固定，支撑柱设置在固定滑块和支撑滑块之间，支撑柱两端分别固定在底块和上盖上，支撑滑块和固定滑块对应的设有用于固定被测部件的变直径的通孔，用于与被测试部件连接；底块通过滑块与底板滑动连接。
【文档编号】G01M17/007GK104236919SQ201410453581
【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】吴森, 黄斌, 龙成冰, 付翔, 刘帅, 王红雷, 王玉刚 申请人:武汉理工大学