本發(fā)明涉及動(dòng)力總成測試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染、能源危機(jī)以及限行限購政策的實(shí)施，越來越多的新能源汽車走向市場，其安全性、質(zhì)量、可靠性和使用壽命也受到更多的關(guān)注。制約電動(dòng)汽車發(fā)展的三大核心部分是整車管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的關(guān)鍵部分，對(duì)新能源汽車的運(yùn)行起著決定性的作用，包括安全、頻繁的加減速、超載、爬坡以及超速等性能。因此必須對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這就需要設(shè)計(jì)專門的測試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行性能測試。

測試平臺(tái)有能量消耗型、能量反饋型和能量互饋型三種方案。其中能量互饋方案能夠避免巨大的能量消耗，且可以在直流或者交流母線側(cè)交換能量，除此之外，還有所需設(shè)備少、成本低和效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。由于新能源汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既要接收加速踏板的信號(hào)，也要接收整車信號(hào)(包括前進(jìn)、后退、剎車和啟動(dòng)等信號(hào))，而傳統(tǒng)的測試平臺(tái)不能滿足其測試要求，因此，有必要研究一種適用于新能源汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測試平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用最優(yōu)的控制策略和全閉環(huán)控制系統(tǒng)的新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)，采用共交流母線的互饋對(duì)拖方式和現(xiàn)場總線型儀表，采用TCP/IP和PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；所述智能測試平臺(tái)還包括電機(jī)、整車信號(hào)模擬儀、智能位置變送器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀、測功機(jī)、電機(jī)頻率分析儀、熱成像儀、上位智能運(yùn)動(dòng)控制器和下位智能控制器；其中，測功機(jī)、電機(jī)功率分析儀、熱成像儀、整車信號(hào)模擬儀與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，測功機(jī)與電機(jī)功率分析儀、熱成像儀之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊；下位智能控制器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀、智能位置變送器與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；現(xiàn)場總線型儀表與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器、下位智能控制器之間都采用PROFIBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，通過PROFIBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的PROFIBUS總線為PROFIBUS-FMS現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線型儀表與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器、下位智能控制器之間的信號(hào)傳輸是通過數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行傳輸?shù)摹?/p>

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的現(xiàn)場總線型儀表都含有各自的控制器，并具備數(shù)字通信功能。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述智能測試平臺(tái)還包括空冷機(jī)組，為整個(gè)系統(tǒng)提供冷卻裝置。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的電機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和被測電機(jī)組成，通過被測電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)對(duì)比的方式，有利于對(duì)測試過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述智能測試平臺(tái)的工作過程如下：使用測功機(jī)模擬電機(jī)負(fù)載，電機(jī)負(fù)載包括扭矩負(fù)荷、特定車速，測功機(jī)的信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議傳輸給電機(jī)功率分析儀和熱成像儀，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)扭矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的繪制，并進(jìn)行制動(dòng)能量回饋、效率、溫升、超速、高效率和堵轉(zhuǎn)性能測試；通過智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀和智能位置變送器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和被測電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行測量，兩臺(tái)電機(jī)都工作在電動(dòng)狀態(tài)，總體上采用全閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)控制方式；下位智能控制器采用位置控制模式，通過一個(gè)整車信號(hào)模擬儀來模擬整車給定信號(hào)，對(duì)電機(jī)的起停、加減速、位置給定、位置、速度、轉(zhuǎn)矩和正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制；整車信號(hào)模擬儀發(fā)出的信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議傳輸給上位智能運(yùn)動(dòng)控制器；通過上位智能運(yùn)動(dòng)控制器的處理與計(jì)算，對(duì)下位智能控制器發(fā)出位置控制指令，來決定電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的電機(jī)中線需要與測功機(jī)的中線保持高度一致性，其所用聯(lián)軸器具有高柔性。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的測功機(jī)的防反轉(zhuǎn)鎖定需解除。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由下位智能控制器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀和電機(jī)所構(gòu)成的下位控制單元采用三閉環(huán)的控制方式，包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制，具體的控制關(guān)系為：在位置環(huán)，位置控制部接收從運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)送過來的位置指令和向速度環(huán)發(fā)送位置指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的位置反饋信號(hào)；在速度環(huán)，速度控制部接受從位置環(huán)發(fā)送過來的位置指令信號(hào)和向電流環(huán)發(fā)送速度指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的速度反饋信號(hào)，在這一過程中，通過位置-速度變換將電機(jī)編碼器反饋的位置信號(hào)轉(zhuǎn)化成速度信號(hào)，再將變換后的速度信號(hào)傳送到速度控制部；在電流環(huán)，電流控制部接受從速度環(huán)發(fā)送過來的速度指令信號(hào)和向電機(jī)發(fā)送電流指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的電流反饋信號(hào)和將電流反饋信號(hào)發(fā)送到電機(jī)；每環(huán)都有反饋信號(hào)，這樣下位控制部分形成了三環(huán)控制模式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計(jì)并搭建了新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)，采用了最優(yōu)的控制策略和全閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且通過整車信號(hào)模擬儀模擬了整車實(shí)際的運(yùn)行情況和測功機(jī)來模擬電機(jī)的實(shí)際負(fù)載狀況，能夠?qū)﹄婒?qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、速度和位置等各項(xiàng)功能進(jìn)行測試，確保新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明智能測試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明智能測試平臺(tái)的下位控制單元的三閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，一種新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)，包括現(xiàn)場總線型儀表、電機(jī)、整車信號(hào)模擬儀、智能位置變送器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀、空冷機(jī)組、測功機(jī)、電機(jī)頻率分析儀、熱成像儀、上位智能運(yùn)動(dòng)控制器和下位智能控制器。所述智能測試平臺(tái)采用TCP/IP和PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊：其中，測功機(jī)、電機(jī)功率分析儀、熱成像儀、整車信號(hào)模擬儀與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，測功機(jī)與電機(jī)功率分析儀、熱成像儀之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊；下位智能控制器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀、智能位置變送器與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；現(xiàn)場總線型儀表與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器、下位智能控制器之間都采用PROFIBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，通過PROFIBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。具體地，所述PROFIBUS總線為PROFIBUS-FMS現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線型儀表與上位智能運(yùn)動(dòng)控制器、下位智能控制器之間的信號(hào)傳輸是通過數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行傳輸?shù)?。此外，現(xiàn)場總線型儀表都含有各自的控制器?，F(xiàn)場總線型儀表具備數(shù)字通信功能，能夠集檢測、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和控制功能于一體，可以對(duì)出現(xiàn)小范圍的狀況進(jìn)行控制，減少了上位智能運(yùn)動(dòng)控制器、下位智能控制器的負(fù)擔(dān)，提高了信息的傳輸效率，方便維修。

所述智能測試平臺(tái)采用共交流母線的互饋對(duì)拖方式，可在交流母線側(cè)進(jìn)行能量交換，能夠有效的避免能量浪費(fèi)，除此之外投資設(shè)備小、效率高和成本低等特點(diǎn)。

所述智能測試平臺(tái)的工作過程如下：通過智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀和智能位置變送器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和被測電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行測量，兩臺(tái)電機(jī)都工作在電動(dòng)狀態(tài)，總體上采用全閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)控制方式；下位智能控制器采用位置控制模式，通過一個(gè)整車信號(hào)模擬儀來模擬整車給定信號(hào)，對(duì)電機(jī)的起停、加減速、位置給定、位置、速度、轉(zhuǎn)矩和正反轉(zhuǎn)等進(jìn)行控制；整車信號(hào)模擬儀發(fā)出的信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議傳輸給上位智能運(yùn)動(dòng)控制器；通過上位智能運(yùn)動(dòng)控制器的處理與計(jì)算，對(duì)下位智能控制器發(fā)出位置控制指令，來決定電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

請(qǐng)參閱圖2，由下位智能控制器、智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀和電機(jī)所構(gòu)成的下位控制單元采用三閉環(huán)的控制方式，包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制，具體的控制關(guān)系為：在位置環(huán)，位置控制部接收從運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)送過來的位置指令和向速度環(huán)發(fā)送位置指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的位置反饋信號(hào)；在速度環(huán)，速度控制部接受從位置環(huán)發(fā)送過來的位置指令信號(hào)和向電流環(huán)發(fā)送速度指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的速度反饋信號(hào)，在這一過程中，通過位置-速度變換將電機(jī)編碼器反饋的位置信號(hào)轉(zhuǎn)化成速度信號(hào)，再將變換后的速度信號(hào)傳送到速度控制部；在電流環(huán)，電流控制部接受從速度環(huán)發(fā)送過來的速度指令信號(hào)和向電機(jī)發(fā)送電流指令信號(hào)，并接受電機(jī)編碼器的電流反饋信號(hào)和將電流反饋信號(hào)發(fā)送到電機(jī)。每環(huán)都有反饋信號(hào)，這樣下位控制部分形成了三環(huán)控制模式。

所述智能測試平臺(tái)采用的空冷機(jī)組，為整個(gè)系統(tǒng)提供冷卻裝置。這樣更接近于新能源汽車實(shí)際的運(yùn)行工況，使得測試的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

所述智能測試平臺(tái)使用測功機(jī)模擬電機(jī)負(fù)載，電機(jī)負(fù)載包括扭矩負(fù)荷、特定車速等，測功機(jī)的信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議傳輸給電機(jī)功率分析儀(包括電轉(zhuǎn)換效率、機(jī)械轉(zhuǎn)換效率)和熱成像儀，其與電機(jī)功率分析儀和熱成像儀等輔助工具相互配合，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)扭矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的繪制，并能夠進(jìn)行制動(dòng)能量回饋、效率、溫升、超速、高效率和堵轉(zhuǎn)等性能測試。由于電機(jī)的高轉(zhuǎn)速特性，電機(jī)中線需要與測功機(jī)的中線保持高度一致性。為了防止在異常情況下聯(lián)軸器受到損壞，需要采用具有柔性較高的聯(lián)軸器。此外由于測試時(shí)電機(jī)需要進(jìn)行正反方向旋轉(zhuǎn)，需解除測功機(jī)的防反轉(zhuǎn)鎖定。

所述智能測試平臺(tái)采用被測電機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比的方式，一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的精度等級(jí)比被測電機(jī)的精度等級(jí)要高2個(gè)精度等級(jí)以上。通過對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析，有利于對(duì)測試過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，從而能夠快速的找到被測電機(jī)的問題所在。

本發(fā)明設(shè)計(jì)并搭建了新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能測試平臺(tái)，采用了最優(yōu)的控制策略和全閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且通過整車信號(hào)模擬儀模擬了整車實(shí)際的運(yùn)行情況和測功機(jī)來模擬電機(jī)的實(shí)際負(fù)載狀況，能夠?qū)﹄婒?qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、速度和位置等各項(xiàng)功能進(jìn)行測試，確保新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。