[发明专利]一种电动汽车动力系统及控制器综合试验台架及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车动力系统及控制器综合试验台架及方法。

背景技术

能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题。电动汽车因节能环保已经成为未来汽车发展的必然趋势。动力系统及控制器的性能好坏直接影响整车的动力性、经济性和舒适性等，其性能测试在整个电动汽车系统开发中占据重要的地位。

与传统的燃油汽车不同，电动汽车的动力系统及控制器主要是电气设备和电力电子设备，主要包括驱动电机及其控制器、动力电池及其管理系统等关键部件，其开发测试流程一般包括建模仿真、台架试验、实车场地试验等。其中，实车场地试验需要配备专门的试验车辆、测试场地和熟练的驾驶员，试验周期长、投入大，安全性要求高，因此绝大部分的测试需要提前在台架上完成，而目前国内的电动汽车动力系统试验台架，普遍存在着局限于测试电动汽车某种单一部件，或是局限于测试某种单一动力构型的缺点，功能单一，特别是不能实现对动力系统的硬件在环测试。这些不足已经不能满足当前电动汽车研发和测试的需求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种电动汽车动力系统及控制器综合试验台架及方法，本发明能够实现电动汽车动力部件及其控制器，以及纯电动、混合动力等多种构型的动力系统综合测试，本发明的综合测试台架，具有方案切实可行，使用方便，功能齐全的特点，方便用户自主改造其结构和功能，提高了试验台架的综合利用率，应用广泛，极具推广价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车动力系统及控制器综合试验台架，包括驱动电机、动力电池组及其管理系统、台架监控系统、硬件在环系统和交流测功机，其中：

所述台架监控系统，分别与电机控制器、电池管理系统和硬件在环系统相连；发出控制和接收反馈信号，实现台架的全程监控；

所述的硬件在环系统，被配置为加载不同车型的动力总成模型及驾驶环境，通过所述台架监控系统控制测功机来模拟道路工况；

所述的交流测功机，接收台架监控系统的控制信号，并控制测功机的转速和扭矩，通过扭矩法兰、传动轴及适配器与电机同轴连接，并通过利用扭矩法兰测量电机扭矩和转速并将测量信号传输给台架监控系统；

所述的驱动电机，通过动力线与电机控制器相连，电机控制器通过直流母线与电池模拟测试仪或动力电池包相连；所述的电机控制器，与台架监控系统相连，通过CAN通讯将电机控制器的输入输出电压、输入输出电流、电机转速及转向、电机转矩、电机和控制器温度参数，传至台架监控系统；

所述动力电池组，与电池模拟测试仪相连，内部电池单体通过电压、温度采集模块与台架监控系统相连。

所述的动力电池组，与电池管理系统BCU或快速控制原型设备相连。

所述电池模拟测试仪，通过加载电池模型，模拟电池电压、电流的特性输出，控制电压电流输出，对动力电池组进行充放电测试。

所述快速控制原型设备，与计算机相连，计算机接收快速控制原型设备传送来的参数信息，并在界面上实时显示和记录测试数据。

所述快速控制原型设备，具体包括整车控制器HCU、电池管理系统BMS和电机控制器MCU，其中，所述的整车控制器HCU，通过CAN通讯与硬件在环系统相连，接收汽车车速、驱动电机和发动机转速转矩和电池SOC信息，经整车控制器HCU处理之后，将油门、刹车等控制信号发送到硬件在环系统，然后将转速、转矩等信号传送给台架监控系统和电机控制器，控制交流测功机和驱动电机运行；

所述的电池管理系统BMS，通过模拟和数字输入输出接口与驱动电路相连，实现对动力电池组的充放电与均衡控制；

所述的电机控制器MCU，通过模拟和数字输入输出接口与电机逆变器相连，实现对电机逆变器IGBT的开关控制和电压、电流与转速参数测量。

所述电机控制器的直流母线、三相动力线、电流传感器与功率分析仪相连，通过TCP/IP通信将采集到的电机电压、电流信号传送至台架控制系统。

所述驱动电机和电机控制器通过冷却管道与水冷循环机相连，实现水冷循环。

所述电机设置于电机底座上，所述交流测功机设置于测功机底座上，且电机底座与测功机底座设置于支撑平台上，所述支撑平台下设置有若干组减震弹簧。

系统还包括操作监控工作台，包括多台高度可调整和视角可调的液晶显示器、手动操作控制面板、急停控制开关和键盘、鼠标等操作设备。