一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台的制作方法

本发明涉及电动客车电动化辅助系统控制领域，尤其涉及一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台。

背景技术：

节能和环保一直是汽车技术发展的主要方向之一，国家已经把新能源汽车提升到了战略性新兴产业的高度，可见整个社会对新能源汽车的重视。新能源汽车包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车、燃气汽车、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车、太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车。而电池容量低等问题制约了电动汽车的普及和发展，如对于纯电动公交客车，由于其续驶里程短，且成本高昂，目前只在广州、深圳等少数几个城市示范运营。因此，如何尽可能地减小纯电动汽车的能耗、提高其能量利用效率，以尽可能地提高汽车的续驶里程成为了业界关心的话题。

纯电动汽车主要由电力驱动系统、能源系统和电动化辅助系统组成，其能源系统的电能量主要用于保证电力驱动系统和电动化辅助系统的正常工作。对于纯电动公交客车，电动化辅助系统主要包括电动空调、电动液压助力转向和电控空压机。理论与实验研究表明，在夏季条件下，城市工况下为了满足纯电动公交客车的动力性，电力驱动系统所消耗的电能量占了整车能量消耗的主要部分，同时，电动化辅助系统所消耗的电能量也占了较大比重，约为整车电能量的三分之一。因此，在满足汽车安全性和动力性的前提下，尽可能地减小电动化辅助系统的能耗成为了提高纯电动公交客车续驶里程的主要途径之一。因此研究电动化辅助系统的控制策略及其智能控制方法，并以此来减少电动化辅助系统的能耗。不仅能有效地解决纯电动汽车存在的整车电能量消耗大和续驶里程短、难于市场化的国内外难题，而且对于促进节能与新能源汽车等战略新兴产业的发展都具有重要的技术和经济意义。

技术实现要素：

本发明提供一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台。依据制定的控制策略实现对电动客车电动化辅助系统电机的控制，从而得到电机的能耗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台，包括控制器模块、电机控制模块、功率测试模块以及上位机模块，其中：

所述控制器模块用于接收所述功率测试模块获取的与电机功率相关的模拟信号、输出电机控制模块可以接收的模拟量信号以及处理从功率测试模块接收到的模拟量信号；

所述电机控制模块用于根据接收到的模拟量信号控制电机的通断以及转速；

所述功率测试模块包括若干驱动电机和用于获取与若干驱动电机功率相关的模拟信号的功率变送器；

所述上位机模块通过与控制器模块实现通信以便得到相应控制策略下的电机的能量消耗。

进一步地，所述控制器模块包括CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，所述模拟量输入模块用于接收功率测试模块的模拟量信号，模拟量输出模块用于向电机控制模块输出模拟量信号，CPU模块则是处理经模拟量输入模块接收到的模拟量信号，通过运算后经模拟量输出模块向电机控制模块发送用于控制电机通断和转速的模拟量信号。

进一步地，所述电机控制模块包括若干接触器以及若干变频器，所述电机控制模块通过若干接触器分别对功率测试模块中相同数量的各驱动电机进行开启与关闭的控制，通过若干变频器分别实现对相同数量的各驱动电机转速的控制。

进一步地，所述若干驱动电机包括电空压机驱动电机、液压泵驱动电机、空调压缩机驱动电机，所述功率测试模块中的功率变送器，将输入电压、电流信号变换为与功率成固定函数关系的标准量输出，所述电空压机驱动电机、液压泵驱动电机、空调压缩机驱动电机为电机控制模块控制对象。

进一步地，所述若干接触器包括1号接触器、2号接触器、3号接触器，所述电机控制模块通过1号接触器、2号接触器、3号接触器分别对功率测试模块的电空压机驱动电机、液压泵驱动电机、空调压缩机驱动电机进行开启与关闭的控制，所述若干变频器包括1号变频器、2号变频器、3号变频器，所述电机控制模块通过1号变频器、2号变频器、3号变频器分别实现对电空压机驱动电机、液压泵驱动电机、空调压缩机驱动电机转速的控制。

进一步地，所述上位机模块包括计算机，所述计算机通过预设控制策略向控制器模块发送控制指令，同时通过控制器模块向电机控制模块输出可以接收的模拟量信号来控制各驱动电机的启动和停止、改变电源频率以控制驱动电机的转速以及通过控制器模块采集的功率测试模块的信号从而得到驱动电机的能量消耗。

相比现有技术，本发明提供的实验平台实现了对电动客车电动化辅助系统电机的控制，并能得到基于相应控制策略的电动客车电动化辅助系统的能量消耗，对于研究电动客车电动化辅助系统具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明实施例的一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台结构示意图。

图2是本发明实施例的控制器模块的结构示意图。

图3是本发明实施例的电机控制模块的结构示意图。

图4是本发明实施例的功率测试模块的结构示意图。

图5是本发明实施例的上位机模块的结构示意图。

图6是本发明实施例的控制器模块的工作原理示意图。

图7是本发明实施例的电机控制模块的工作原理示意图。

具体实施方式

本专利提出的一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台,结合附图和实施例说明如下：

如图1至7所示，一种电动客车电动化辅助控制系统实验平台，包括控制器模块1、电机控制模块2、功率测试模块3以及上位机模块4，其中：

所述控制器模块1用于接收所述功率测试模块3获取的与电机功率相关的模拟信号、输出电机控制模块2可以接收的模拟量信号以及处理从功率测试模块3接收到的模拟量信号；

所述电机控制模块2用于根据接收到的模拟量信号控制电机的通断以及转速；

所述功率测试模块3包括若干驱动电机和用于获取与若干驱动电机功率相关的模拟信号的功率变送器31；

所述上位机模块4通过与控制器模块1实现通信以便得到相应控制策略下的电机的能量消耗。

如图2和图6所示，所述控制器模块1包括CPU模块11、模拟量输入模块12、模拟量输出模块13，所述模拟量输入模块12用于接收功率测试模块3的模拟量信号，模拟量输出模块13用于向电机控制模块2输出模拟量信号，CPU模块11则是处理经模拟量输入模块12接收到的模拟量信号，通过运算后经模拟量输出模块13向电机控制模块2发送用于控制电机通断和转速的模拟量信号。

如图3和图4、图7所示，所述若干驱动电机包括电空压机驱动电机32、液压泵驱动电机33、空调压缩机驱动电机34，所述功率测试模块中的功率变送器31，将输入电压、电流信号变换为与功率成固定函数关系的标准量输出，所述电空压机驱动电机32、液压泵驱动电机33、空调压缩机驱动电机34为电机控制模块2的控制对象。所述电机控制模块2包括1号接触器21、2号接触器22、3号接触器23，所述电机控制模块通过1号接触器21、2号接触器22、3号接触器23分别对功率测试模块3的电空压机驱动电机32、液压泵驱动电机33、空调压缩机驱动电机34进行开启与关闭的控制，所述电机控制模块2还包括1号变频器24、2号变频器25、3号变频器26，所述电机控制模块2通过1号变频器24、2号变频器25、3号变频器26分别实现对电空压机驱动电机32、液压泵驱动电机33、空调压缩机驱动电机34转速的控制。

如图5所示，所述上位机模块4包括计算机41，所述计算机41通过预设控制策略向控制器模块1发送控制指令，同时通过控制器模块1向电机控制模块2输出可以接收的模拟量信号来控制各驱动电机的启动和停止、改变电源频率以控制驱动电机的转速以及通过控制器模块1采集的功率测试模块3的信号从而得到驱动电机的能量消耗。

本发明在实现基于某种控制方法的电动化辅助系统能耗检测方面的应用具体实施步骤如下：

为了验证基于动力电池放电效率的电动化辅助系统控制方法能够降低电动化辅助系统能耗的特点，制定了典型的城市公交工况。采用设计的电动化辅助系统控制方法，观察客车在城市公交工况运行时，电动化辅助控制系统的能量消耗与没有进行电动化辅助系统控制的总体能耗进行对比。

把典型的城市公交工况导入cruise整车模型中，得到整车驱动电机的转速曲线、转矩曲线和功率曲线。

在客车加速时动力电池的放电电流增大，此时根据所设计的基于动力电池放电效率的电动化辅助控制策略，得到所设计的典型城市公交工况下的各个电辅件的电机转速控制曲线。

在编程软件中编写控制程序，驱动变频器按照目标转速控制各电辅件电机转速。

用上位机采集实验所得到的数据，把采集到的实验结果数据整理绘图，得到系统的总功率消耗，对电动化辅助系统的功率消耗进行积分，算出系统的总能量消耗。

接下来进行不加入电辅件系统控制策略的电辅件系统在典型城市公交工况下的实验，并且进行数据采集得到系统功率消耗，积分得出总能耗。

与加入电辅件系统控制策略的实验结果进行对比，可以看出电动化辅助系统在设计的典型城市公交工况下，总功率消耗有着大幅度的下降，并且总能耗下降了一定值，因此验证了所设计的基于电池动力效率的电动化辅助控制系统的控制方法能够降低电动化辅助系统能量消耗的特点。

需要说明的是,上文只是对本发明进行示意性说明和阐述,本领域的技术人员应当明白,对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。