一种电动轮综合性能试验模拟系统的制作方法

本实用新型属于纯电动车轮毂电机综合性能测试领域，尤其涉及一种电动轮综合性能试验模拟系统。

背景技术：

电动汽车产业的迅猛发展，尤其是对基于轮毂电机直驱技术的纯电动汽车市场需求的快速增长，使得电动轮及其综合性能试验台架的研发变得至关重要。为了测试不同工况，不同类型的电动车，缩短研发成本和周期，验证其可靠性好稳定性等，研发设计一种具有多功能、综合性的基于轮毂电机直驱技术的电动轮综合性能试验系统就很有必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于研发一种具有多功能、综合性的电动轮综合性能试验模拟系统，比如在不同负载与不同路况下可测试电动轮的牵引性能、制动时的能量回馈比例和转向特性等。特点在于功能更加全面，而且各功能既可独立测控，也可耦合测控。目的是使研发的电动轮试验台架功能全面、控制方便、操作简洁，尤其是测试结果更接近真实工况。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种电动轮综合性能试验模拟系统，包括控制系统模块和分别与其相连接的电能管理模块、电源模块、阻力及惯性模拟模块、制动能量回收模块、转速扭矩测量模块、道路模拟模块、转向及侧向力模拟模块、负载模拟模块、轮毂电机性能测试模块；

所述控制系统模块包括上位机，所述上位机通过测功机控制器与阻力及惯性模拟模块相连接，通过发电机控制器与制动能量回收模块相连接，通过加载电机控制器和转向控制器与电动轮相连接；

所述转向及侧向力模拟模块包括与电动轮相连接的转向传感器、侧向力传感器，所述负载模拟模块包括与电动轮相连接的垂向压力传感器；

所述道路模拟模块采用与电动轮相连接的转鼓，所述道路模拟模块与转速扭矩测量模块、制动能量回收模块、阻力及惯性模拟模块依次相连接，所述转速扭矩测量模块通过转速扭矩信号装置与上位机相连接；所述制动能量回收模块与电源模块相连接。

所述转速扭矩测量模块设置有转速扭矩测量仪，所述制动能量回收模块设置有直流发电机，所述阻力及惯性模拟模块设置有电涡流测功机，所述转速扭矩测量仪、直流发电机、电涡流测功机依次通过联轴器连接，所述转速扭矩测量仪在轴中间设置有转速扭矩传感器，通过转速扭矩传感器测量电动轮的转速、转矩能够计算出电动轮的工作性能。

所述轮毂电机性能测试模块设置有电机测控器，所述电机测控器与加载电机相连接，用于测试加载电机的基本参数，包括额定功率、额定扭矩、额定转速、额定电流、转动惯量、时间常数和扭矩常数。

所述转向及侧向力模拟模块包括侧向力传感器、转向传感器、转向机构、制动器，所述制动器与电动轮相连接，所述转向机构与侧向力传感器、转向传感器、制动器相连接，所述转向机构与主销相连接。

所述负载模拟模块包括垂向加载机构，所述垂向加载机构设置有与主销相连接的垂向压力传感器，用于模拟汽车的重量，通过控制用于模拟加载的发电机负荷，加载作用于电动轮，模拟负载。

所述垂向加载机构与加载电机相连接。

所述电源模块与电能管理模块相连接，所述电源模块包括蓄电池和三相电源。

所述直流发电机通过电流综合控制台与蓄电池相连接，所述电流综合控制台与电源模块、电机测控器、上位机相连接。

本实用新型在模拟测试时，通过在系统中输入调节各种相关参数，进行不同模块的测控，进而完成模拟测试。上述功能模块既可独立测控，也可耦合测控。本实用新型用于电动轮综合性能试验的模拟测试，功能全面，方便控制，操作简洁，测试结果更接近真实工况。

附图说明

图1是本实用新型的电动轮综合性能试验模拟系统的简化示意图；

图2是本实用新型的图1的结构简化示意图；

图3是图1的工作流程简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

本实用新型的技术方案是：

如图1所示，所述电动轮综合性能试验模拟系统包括控制系统模块和分别与其相连接的电能管理模块、电源模块、阻力及惯性模拟模块、制动能量回收模块、转速扭矩测量模块、道路模拟模块、转向及侧向力模拟模块、负载模拟模块、轮毂电机性能测试模块；

所述控制系统模块包括上位机，所述上位机通过测功机控制器与阻力及惯性模拟模块相连接，通过发电机控制器与制动能量回收模块相连接，通过加载电机控制器和转向控制器与电动轮相连接；

所述转向及侧向力模拟模块包括与电动轮相连接的转向传感器、侧向力传感器，所述负载模拟模块包括与电动轮相连接的垂向压力传感器；所述转速扭矩测量模块设置有转速扭矩测量仪；

所述道路模拟模块采用与电动轮相连接的转鼓，所述道路模拟模块与转速扭矩测量模块、制动能量回收模块、阻力及惯性模拟模块依次相连接，所述转速扭矩测量模块通过转速扭矩信号装置与上位机相连接；所述制动能量回收模块与电源模块相连接。

所述电源模块包括蓄电池和三相电源，所述上位机通过电池综合控制台与蓄电池、三相电源相连接，所述电能管理模块与电源模块相连接，所述电流综合控制台与电机测控器相连接，所述电源模块和电机测控器相连接。

所述制动能量回收模块通过电流反馈装置与电流综合控制台相连接。

轮毂电机性能测试模块，用于测试轮毂电机最大(额定)功率、最大(额定)扭矩、最大(额定)转速、最大(额定)电流、转动惯量、时间常数和扭矩常数等基本参数。

图2给出了一种电动轮综合性能试验系统的结构简化示意图，测控系统结合图2具体说明本实用新型的技术方案。

电能管理模块，用来监控和显示剩余电量，及时发现电池故障，并采取相应措施，保障测试时蓄电池能够正常工作。

电源模块提供需要的蓄电池和三项电源，给其他模块提供电源，通过电流综合控制台来调控交直流电和电流大小。

控制系统模块用于实现对试验台的集中测试、调控和记录数据等功能。控制各个模块，通过传感器反馈的信号进一步调控各个模块的机构。

阻力及惯性模拟模块，模拟汽车在行驶时受到的各种阻力。另外对于不同型号的电动汽车，质量不同，采用对应的惯性模拟当量。在上位机中输入各种阻力的参数和模拟当量，通过控制电涡流测功机14用来模拟汽车行驶中的阻力，比如空气阻力、爬坡阻力、从动轮的滚动阻力以及部分加速阻力。模拟汽车在道路上行驶时的惯性阻力也通过测功电机来模拟。本技术方案取消了飞轮装置，优化了结构，提高了测试精度。

制动能量回收模块，电动轮带动轮毂转动，经过转速转矩传感器、传递给电涡流测功机和直流发电机。制动时，上位机控制直流发电机控制器，启动直流发电机13发电，电能通过电流综合控制台回收给蓄电池。电流综合控制台把电流回馈数据传给上位机，上位机进行分析。从而模拟电动轮制动性能和能量的回馈比例。

转速扭矩测量模块，直流发电机13、电涡流测功机14与转鼓10通过联轴器11联结，轴中间安装转速扭矩传感器12，转速扭矩传感器12测量电动轮的转速、转矩可以计算出电动轮的工作性能。

道路模拟模块，用于模拟汽车在行驶过程中，通过设定不同等级的路面、坡度等，测试电动轮的牵引性能，转鼓装置用来模拟路面。配合上位机输入不同路面的参数，上位机根据程序公式，转换计算成电涡流测功机14输出端对应的阻力矩，来模拟不同路面(比如坡度大小，路面等级等)。

负载模拟模块，参见图1、图2，上位机调控加载电机1，加载电机1的壳体在试验台架上固定，加载电机1与垂向加载机构2通过联轴器相联结。垂向加载机构2可以是滚珠丝杆机构。工作时，加载电机1转动，带动垂直加载机构2上下运动，从而带动主销4上下运动，电动轮9和主销4通过横轴及转向机构7安装在一起，从而电动轮9会上下运动，转鼓10不能上下运动，只能绕中心轴转动，从而电动轮9会在转鼓10上压紧，加载机构2与主销4之间安装压力传感器3，传感器3会把压力信号反馈给上位机，可以测出压力的大小。上位机根据反馈的压力调控加载电机1，进而控制压力的大小。既可以模拟动态负载，也可以模拟静态负载。

转向及侧向力模拟模块，用于模拟汽车转向功能，在测试时给测控系统输入不同转向角的相应参数，系统控制转向装置工作，使电动轮转向，可模拟不同转向角时的侧向力。所述上位机调控转向机构7，使电动轮9发生偏转，转向传感器5可以测试转向角的大小，反馈给上位机，上位机根据反馈的角度调节转向机构7，从而做到转向的模拟。电动轮9转动时偏转会产生侧向力，侧向力传感器6测试反馈侧向力的大小。从而测试了转向力的大小。

每个模块都具有独立性，之间又相互作用，使测控系统成为有机统一的整体。比如在不同负载与不同路况下可测试电动轮的牵引性能、制动时的能量回馈比例和转向特性。从而做到既可独立测试某一功能模块。也可耦合测试多个功能模块。且本技术方案具有通用性、综合性和扩展性的优点。

图3为试验系统工作流程图简化图。开始时，对于装置及模块进行初始化设置，然后通过上位机输入参数，使得控制模块工作，传感器接收信号后将数据发送到上位机，并在测试结束时打印测试结果。