一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟系统及方法与流程

本发明涉及交通领域，具体说涉及一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟系统及方法。

背景技术：

电动轮车电驱系统属于柴电系统：柴油机充当原动机(将化学能转化为机械能)，拖动发电机，变流器控制发电机将柴油机传递过来的机械能转化为电能(直流)，再通过变流器控制电动机带动轮胎，将电能转化为机械能，驱动电动轮车运行。

电动轮车运行路况极其复杂，电动轮车实际运行时，司机需要根据车速及道路情况，通过油门、制动踏板与方向的配合，频繁进行牵引、制动及方向控制，以使得电动轮车能在复杂道路下可靠运行。为了保证电动轮车的安全性，在电动轮车的整个行驶过程要求电动轮车电驱系统在不同路面条件下均具备对司机指令的迅速响应。

为了保证电动轮车电驱系统的安全性并不断改进提高其性能，在电驱系统设计过程中或制造完成后会对其进行测试。在现有技术环境中，针对电驱系统的测试通常是将电驱系统的成品或部分成品应用到实际运行环境下以观察获取其实际运行状况。这种测试方法不仅操作困难而且需要较高的硬件支持，并且在测试过程中还存在安全隐患。

因此，为了对电动轮车电驱系统进行测试，需要一种针对电动轮车电驱系统的工况模拟系统。

技术实现要素：

为了对电动轮车电驱系统进行测试，本发明提供了一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟系统，所述系统包括分别对应电动轮车左右轮的两个陪试电机以及连接到所述陪试电机的工况设定器，其中：

两个所述陪试电机分别连接到电驱系统的对应的电机输出上；

所述工况设定器用于控制所述陪试电机的输出以给所述电驱系统的电机输出施加阻力从而模拟所述电驱系统在运行过程中经历的不同工况。

在一实施例中，所述工况设定器包含启动工况模拟模块，所述启动工况模拟模块用于控制所述陪试电机以速度闭环模式运行以模拟启动工况，所述速度闭环模式中给定零转速，所述启动工况模拟模块被构造成通过调节所述陪试电机的输出力矩以匹配不同的启动工况，其中：

所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的平道空载/满载启动力矩以匹配平道空载/满载启动工况；

所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的上坡空载/满载启动力矩以匹配上坡空载/满载启动工况；

所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的下坡空载/满载启动力矩以匹配下坡空载/满载启动工况。

在一实施例中，所述工况设定器包含加减速工况模拟模块，所述加减速工况模拟模块用于控制所述陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟加减速工况，所述加减速工况模拟模块被构造成通过调节所述陪试电机的输出力矩以匹配不同的加减速工况，其中：

所述陪试电机的最大力矩为理论上的平道正/反向空载/满载阻力力矩以匹配平道空载/满载正/反向加/减速工况；

所述陪试电机的最大力矩为理论上的上坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配上坡空载/满载正/反向加/减速工况；

所述陪试电机的最大力矩为理论上的下坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配下坡空载/满载正/反向加/减速工况。

在一实施例中，所述工况设定器包含弯道正向加减速工况模拟模块、v型道路加减速工况模拟模块和/或空转滑行工况模拟模块，其中：

所述弯道正向加减速工况模拟模块用于控制所述陪试电机以速度闭环模式运行，其中，两个所述陪试电机的速度给定设置不一致；

所述v型道路加减速工况模拟模块用于控制所述陪试电机以力矩闭环模式运行，其中，所述陪试电机的最大力矩限制值在上坡满载阻力力矩与下坡满载阻力力矩之间变化；

所述空转滑行工况模拟模块用于控制所述陪试电机以速度模式运行，其中，两个所述陪试电机的力矩限制值设置不一致。

在一实施例中，所述系统还包括待测试电驱系统，所述待测试电驱系统包含分别连接到两个所述陪试电机的两个被试电机，所述待测试电驱系统被构成在给定的模拟工况下调节控制所述被试电机的转速以观察获取所述待测试电驱系统在所述模拟工况下的运行情况，其中：

所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟启动工况；

所述被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟加减速工况；

所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟弯道正向加减速工况；

所述被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟v型道路加减速工况；

和/或所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟空轨滑行工况。

本发明还提出了一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟方法，对应电动轮车左右轮分别构造两个陪试电机，两个所述陪试电机分别连接到电驱系统的对应的电机输出上；控制所述陪试电机的输出以给所述电驱系统的电机输出施加阻力从而模拟所述电驱系统在运行过程中经历的不同工况。

在一实施例中，控制所述陪试电机以速度闭环模式运行以模拟启动工况，所述速度闭环模式中给定零转速，其中：

令所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的平道空载/满载启动力矩以匹配平道空载/满载启动工况；

令所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的上坡空载/满载启动力矩以匹配上坡空载/满载启动工况；

令所述陪试电机的最大力矩为理论上需要的下坡空载/满载启动力矩以匹配下坡空载/满载启动工况。

在一实施例中，控制所述陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟加减速工况，其中：

令所述陪试电机的最大力矩为理论上的平道正/反向空载/满载阻力力矩以匹配平道空载/满载正/反向加/减速工况；

令所述陪试电机的最大力矩为理论上的上坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配上坡空载/满载正/反向加/减速工况；

令所述陪试电机的最大力矩为理论上的下坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹 配下坡空载/满载正/反向加/减速工况。

在一实施例中：

所述控制所述陪试电机以速度闭环模式运行以模拟弯道正向加减速工况，其中，两个所述陪试电机的速度给定设置不一致；

控制所述陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟v型道路加减速工况，其中，所述陪试电机的最大力矩限制值在上坡满载阻力力矩与下坡满载阻力力矩之间变化；

和/或控制所述陪试电机以速度模式运行以模拟空转滑行工况，其中，两个所述陪试电机的力矩限制值设置不一致。

在一实施例中，构造待测试电驱系统，所述待测试电驱系统包含分别连接到两个所述陪试电机的两个被试电机，在给定的模拟工况下调节控制所述被试电机的转速以观察获取所述待测试电驱系统在所述模拟工况下的运行情况，其中：

令所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟启动工况；

令所述被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟加减速工况；

令所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟弯道正向加减速工况；

令所述被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟v型道路加减速工况；

和/或令所述被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟空轨滑行工况。

与现有技术相比，根据本发明的系统和方法可以在实验室环境下实现针对电动轮车电驱系统的全工况模拟，从而为电动轮电驱系统的开发与性能提升提供有力的参考数据支持；本发明的系统结构简单，操作简便，具有很高的实用价值以及推广价值。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中电动轮车电驱系统结构简图；

图2是根据本发明一实施例的模拟系统结构简图；

图3是根据本发明一实施例的模拟系统运行流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

电动轮车电驱系统属于柴电系统：柴油机充当原动机(将化学能转化为机械能)，拖动发电机，变流器控制发电机将柴油机传递过来的机械能转化为电能(直流)，再通过变流器控制电动机带动轮胎，将电能转化为机械能，驱动电动轮车运行。

在一具体应用实例中，如图1所示，柴油发动机101拖动发电机102转动从而输出电能。变流器113将发电机102输出的交流电转化为直流电。直流电经驱动控制单元111以及励磁控制单元112最后通过变流器114以及变流器115分别输出到电动机141以及142以驱动其转动。电动机141以及142分别通过齿轮箱151以及152驱动左驱动轮161以及右驱动轮162。

电动轮车运行路况极其复杂，电动轮车实际运行时，司机需要根据车速及道路情况，通过油门、制动踏板与方向的配合，频繁进行牵引、制动及方向控制，以使得电动轮车能在复杂道路下可靠运行。具体的，在图1所示实施例中，司机利用司机操控台130进行操作从而将控制命令下达到整车控制器120。整车控制器120基于控制命令控制驱动控制单元111以及励磁控制单元112以控制调整电动机141以及142的输出。

为了保证电动轮车的安全性，在电动轮车的整个行驶过程要求电动轮车电驱系统在不同路面条件下均具备对司机指令的迅速响应。为了保证电动轮车电驱系统的安全性并不断改进提高其性能，在电驱系统设计过程中或制造完成后会对其进行测试。在现有技术环境中，针对电驱系统的测试通常是将电驱系统的成品或部分成品应用到实际运行环境下以观察获取其实际运行状况。这种测试方法不仅操作困难而且需要较高的硬件支持，并且在测试过程中还存在安全隐患。

针对上述问题，本发明提出了一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟系统。本发明的模拟系统包括分别对应电动轮车左右轮的两个陪试电机以及连接到陪试电机的工况设定器，其中：两个陪试电机分别连接到电驱系统的对应的电机输出上；工况设定器用于控制所述陪试电机的输出。

随着陪试电机输出不同模式的输出，施加在电驱系统的电机输出的阻力也变化相应的阻力施加模式，这样就能模拟电驱系统在运行过程中经历的不同工况。

在本发明一实施例中，模拟系统还包括待测试电驱系统。待测试电驱系统包含分别连接到两个陪试电机的两个被试电机。待测试电驱系统被构成在给定的模拟工况下调节控制被试电机的转速以观察获取待测试电驱系统在模拟工况下的运行情况。具体的，待测试电驱系统采用已完成的电驱系统，将电驱系统中用于输出的电动机作为被试电机。

具体的，在本发明一实施例中，如图2所示，待测试电驱系统采用如图1所示的电驱系统。模拟系统的陪试电机221以及222分别连接到电驱系统的输出电机电动机141以及142上。

工况设定器200采用了与待测试电驱系统类似的控制原理结构。交流电源240输出电能。变流器213将交流电源240输出的交流电转化为直流电。直流电经驱动控制单元211以及励磁控制单元212最后通过变流器214以及变流器215分别输出到陪试电机221以及222以驱动其转动。

操作人员利用实验操控台230进行操作，实验操控台230基于操作人员的工况设定命令控制驱动控制单元211以及励磁控制单元212以控制调整陪试电机241以及242的输出以模拟不同的工况。特别的，在陪试电机241以及242的输出上安装有用于测量陪试电机241以及242输出的力矩的扭矩仪201以及202。

这里需要说明的是，本发明的系统中工况设定器的具体结构并不限于图2所示的结构。在本发明其他实施例中，可以采用其他任何可以实现对陪试电机输出控制的控制结构。

在实际运行中，电驱系统的运行工况包含启动工况(电驱系统刚开始启动时的运行工况)。在本发明一实施例中，针对启动工况，在工况设定器构造有启动工况模拟模块。启动工况模拟模块用于控制陪试电机以速度闭环模式运行以模拟启动工况。在本实施例中，速度闭环模式指的是电机以给定的速度输出。特别的，在模拟启动工况时，速度闭环模式中给定零转速。

根据具体情况的不同，启动工况可细分为不同的情况。启动工况模拟模块被构造成通过调节陪试电机的输出力矩以匹配不同的启动工况，其中：

陪试电机的最大力矩为理论上需要的平道空载/满载启动力矩以匹配平道空载/满载启动工况；

陪试电机的最大力矩为理论上需要的上坡空载/满载启动力矩以匹配上坡空载/满载启动工况；

陪试电机的最大力矩为理论上需要的下坡空载/满载启动力矩以匹配下坡空载/满载启动工况。

在实际运行中，电驱系统的运行工况还包含加减速工况(电驱系统对电机输出进行加减速时的运行工况)。在本发明一实施例中，针对加减速工况，在工况设定器构造有加减速工况模拟模块。加减速工况模拟模块用于控制陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟加减速工况。在本实施例中，力矩闭环模式指的是电机以给定的力矩输出。

根据具体情况的不同，加减速工况可细分为不同的情况。加减速工况模拟模块被构造成通过调节陪试电机的输出力矩以匹配不同的加减速工况，其中：

陪试电机的最大力矩为理论上的平道正/反向空载/满载阻力力矩以匹配平道空载/满载正/反向加/减速工况；

陪试电机的最大力矩为理论上的上坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配上坡空载/满载正/反向加/减速工况；

陪试电机的最大力矩为理论上的下坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配下坡空载/满载正/反向加/减速工况。

在实际运行中，电驱系统的运行工况还包含特殊工况，具体的，在本发明一实施例中，特殊工况包含弯道正向加减速工况、v型道路加减速工况以及空转滑行工况。

在本发明一实施例中，针对弯道正向加减速工况，在工况设定器构造有弯道正向加减速工况模拟模块。弯道正向加减速工况模拟模块用于控制陪试电机以速度闭环模式运行。考虑到在弯道上左右驱动轮运行路径的长度并不相同，在本发明一实施例中，在模拟弯道正向加减速工况时，两个陪试电机的速度给定设置不一致(具体的设定值需要参照需要模拟的弯道弯曲度等工况具体参数)。

在本发明一实施例中，针对v型道路加减速工况，在工况设定器构造有v型 道路加减速工况模拟模块。v型道路加减速工况模拟模块用于控制陪试电机以力矩闭环模式运行，其中，陪试电机的最大力矩限制值在上坡满载阻力力矩与下坡满载阻力力矩之间变化。

在本发明一实施例中，针对空转滑行工况，在工况设定器构造有空转滑行工况模拟模块。空转滑行工况模拟模块用于控制陪试电机以速度模式运行，其中，两个陪试电机的力矩限制值设置不一致。

在本发明一实施例中，上述针对各个工况的工况模拟模块被构造成用于保存相应的控制陪试电机的控制参数。在利用工况设定器进行工况设定时，只需从相应的工况模拟模块提取控制参数输出到陪试电机。

进一步的，对应上述模拟工况，电驱系统的输出电机(被试电机)也被设定有相应的运行状态。其中：

被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟启动工况；

被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟加减速工况；

被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟弯道正向加减速工况；

被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟v型道路加减速工况；

被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟空轨滑行工况。

在电驱系统运行在模拟工况环境下时，操作人员通过电驱系统的油门踏板控制被试电机的转速，观察加减速情况从而观察电驱系统的运行情况。

与现有技术相比，根据本发明的系统可以在实验室环境下实现针对电动轮车电驱系统的全工况模拟，从而为电动轮电驱系统的开发与性能提升提供有力的参考数据支持；本发明的系统结构简单，操作简便，具有很高的实用价值以及推广价值。

本发明还提出了一种针对电动轮车电驱系统的全工况模拟方法。本发明的方法主要步骤在于对应电动轮车左右轮分别构造两个陪试电机，两个陪试电机分别连接到电驱系统的对应的电机输出上；控制陪试电机的输出以给电驱系统的电机输出施加阻力从而模拟电驱系统在运行过程中经历的不同工况。

接下来基于附图详细描述本发明一具体实施例的方法执行过程，附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图3所示，首先执行步骤s310，将需要测试/观察的电驱系统接入工况模拟系统。待测试电驱系统的两个被试电机分别连接到两个陪试电机。然后执行步骤s320，根据具体测试需求设定系统的工况设定器。接下来执行步骤s330，基于设定好的参数运行陪试电机以模拟所需的工况。

具体的，在步骤s320以及s330中：

控制陪试电机以速度闭环模式运行以模拟启动工况，速度闭环模式中给定零转速；

控制陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟加减速工况。

具体的：

令陪试电机的最大力矩为理论上需要的平道空载/满载启动力矩以匹配平道空载/满载启动工况；

令陪试电机的最大力矩为理论上需要的上坡空载/满载启动力矩以匹配上坡空载/满载启动工况；

令陪试电机的最大力矩为理论上需要的下坡空载/满载启动力矩以匹配下坡空载/满载启动工况。

令陪试电机的最大力矩为理论上的平道正/反向空载/满载阻力力矩以匹配平道空载/满载正/反向加/减速工况；

令陪试电机的最大力矩为理论上的上坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配上坡空载/满载正/反向加/减速工况；

令陪试电机的最大力矩为理论上的下坡正/反向空载/满载阻力力矩以匹配下坡空载/满载正/反向加/减速工况。

进一步的，控制陪试电机以速度闭环模式运行以模拟弯道正向加减速工况，其中，两个陪试电机的速度给定设置不一致；控制陪试电机以力矩闭环模式运行以模拟v型道路加减速工况，其中，陪试电机的最大力矩限制值在上坡满载阻力力矩与下坡满载阻力力矩之间变化；控制陪试电机以速度模式运行以模拟空转滑行工况，其中，两个陪试电机的力矩限制值设置不一致。

在工矿模拟过程(s330)中执行步骤s340，运行电驱系统，并在步骤s340执行过程中执行步骤s350，控制调节电驱系统的被试电机。这样就可以执行步骤s360，在给定的模拟工况下观察获取待测试电驱系统在模拟工况下的运行情况。特别的，在步骤s340执行过程中：

令被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟启动工况；

令被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟加减速工况；

令被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟弯道正向加减速工况；

令被试电机运行在速度闭环模式以对应模拟v型道路加减速工况；

令被试电机运行在力矩闭环模式以对应模拟空轨滑行工况。

与现有技术相比，根据本发明的方法可以在实验室环境下实现针对电动轮车电驱系统的全工况模拟，从而为电动轮电驱系统的开发与性能提升提供有力的参考数据支持；本发明的方法过程简单，实现难度低，具有很高的实用价值以及推广价值。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。