輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，包括控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供能系統(tǒng)和4套單輪臺架；其中每套單輪臺架分別包括測試系統(tǒng)、被測系統(tǒng)和臺架支撐結(jié)構(gòu)；測試系統(tǒng)包括測功電機、增速器、扭矩傳感器和擾性聯(lián)軸器，增速器上集成了測試換檔執(zhí)行機構(gòu)；被測系統(tǒng)包括減速器和被測輪轂電機；減速器與擾性聯(lián)軸器連接；臺架支撐結(jié)構(gòu)包括底座，底座上設(shè)有測試系統(tǒng)支撐部分和被測系統(tǒng)支撐部分；四個測試系統(tǒng)通過CAN總線形成一個測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，四個被測系統(tǒng)通過CAN總線形成一個被測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明能夠完成輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車動力系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)基本性能試驗，也能對單個輪轂電機單獨進行性能測試試驗。
【專利說明】輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車試驗測試領(lǐng)域，尤其涉及一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架。

【背景技術(shù)】
[0002]輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車必將是未來電動汽車發(fā)展的必然方向之一，具有布置簡單、低底盤、驅(qū)動方式多樣性、驅(qū)動力矩大、可控性強等優(yōu)點。輪轂電機是一個將驅(qū)動、制動、減速裝置集成在一起的動力裝置，主要用于四輪獨立驅(qū)動車輛。輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車可以實現(xiàn)多種運動形式，如原地轉(zhuǎn)彎、楔形運動，使得其控制策略較為復(fù)雜、控制精度較高，但與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機四輪獨立驅(qū)動的車輛存在一定的差異性。對于越野工況，由于地形和路面的復(fù)雜性，使得對越野工況的研究更為復(fù)雜，而輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車具有良好的越野性能，使其應(yīng)用的車輛方向之一。
[0003]目前，輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車主要出于理論研究階段，而一般采用實車進行試驗，使得試驗成本較高，且不具備多次利用性和重復(fù)性。因此，需要設(shè)計單獨的試驗臺架來完成對輪轂電機四輪獨立驅(qū)動的性能進行測試，同時還要能夠?qū)λ呐_輪轂電機進行聯(lián)調(diào)，模擬一般路面工況和越野工況。在此基礎(chǔ)上，對不同工況下的輪轂電機四輪驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略進行初步驗證試驗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，能夠完成輪轂電機四輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)的各種性能測試和四輪獨立驅(qū)動聯(lián)調(diào)試驗以及各種控制策略的驗證試驗。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:它包括控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供能系統(tǒng)和4套單輪臺架；其中每套單輪臺架分別包括測試系統(tǒng)、被測系統(tǒng)和臺架支撐結(jié)構(gòu)；
[0006]測試系統(tǒng)包括依次連接的測功電機、增速器、第一法蘭盤、扭矩傳感器、第二法蘭盤、軸承座、第三法蘭盤和擾性聯(lián)軸器，增速器上集成了測試換檔執(zhí)行機構(gòu)；被測系統(tǒng)包括相互連接的減速器和被測輪轂電機；減速器與擾性聯(lián)軸器連接；
[0007]臺架支撐結(jié)構(gòu)包括底座，底座由可升降的支撐墊塊支撐，底座上設(shè)有測試系統(tǒng)支撐部分和被測系統(tǒng)支撐部分；其中測試系統(tǒng)支撐部分包括支撐架和支撐焊合，支撐架底部通過滑塊與底座滑動連接，支撐架用于支撐從左到右依次連接的測功電機、增速器、第一法蘭盤、扭矩傳感器、第二法蘭盤、軸承座、第三法蘭盤和擾性聯(lián)軸器，測功電機的左側(cè)底部通過支撐焊合固定在支撐架上，測試系統(tǒng)支撐部分外部設(shè)有防護罩，只露出擾性聯(lián)軸器的右端口 ；被測系統(tǒng)支撐部分設(shè)置在測試系統(tǒng)支撐部分的右邊，包括升降支撐塊總成，均通過滑塊與底座滑動連接，滑動方向與支撐架一致；
[0008]控制系統(tǒng)包括測功電機控制器、測功控制單元、被測輪轂電機控制器和被測整車控制器，其中測功控制單元通過測功電機控制器控制測功電機，被測整車控制器通過被測輪轂電機控制器控制被測輪轂電機，測功控制單元還用于控制測試換檔執(zhí)行機構(gòu)；
[0009]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集試驗所需的所有參數(shù)并反饋給控制系統(tǒng)中相應(yīng)的部分；
[0010]電氣系統(tǒng)用于給以上系統(tǒng)進行供電，包括低壓供電電路和高壓供電電路；
[0011]供能系統(tǒng)用于給試驗臺架提供電能，包括動力電池及電池管理系統(tǒng)(BMS)和逆變器(電源)組成。
[0012]按上述方案，所述的測功控制單元通過CAN總線與測功電機控制器連接，四臺測功控制單元通過CAN總線相互連接，形成一個測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0013]按上述方案，所述的被測整車控制器通過CAN總線與四臺被測輪轂電機控制器連接，同時BMS通過CAN總線接入，形成一個被測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0014]按上述方案，它還包括兩臺上位機，分別與測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過CAN總線連接。
[0015]按上述方案，每個測試系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)，由測功控制單元控制；每個被測系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)，由被測整車控制器控制。
[0016]按上述方案，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括外接電流和電壓傳感器，用于對被測輪轂電機、被測電機控制器和減速器進行動力輸出特性、匹配進行分析。
[0017]按上述方案，所述的底座為一個由底板、墊板、橫襯和縱襯構(gòu)成的矩形盒體，其中墊板與所述的支撐墊塊連接，縱襯上開有通視孔，底板上設(shè)有截面為“凸”形的開槽，開槽與所述的滑塊匹配。
[0018]按上述方案，它還包括附件設(shè)備，附件設(shè)備包括電子油門踏板、方向盤轉(zhuǎn)角信號模擬裝置、打氣泵、充電機中的一種或幾種。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
[0020]1、本發(fā)明能夠完成輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車動力系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)基本性能試驗，也能對單個輪轂電機單獨進行性能測試試驗；通過上位機在四臺測功控制單元(ECU)中植入相同或不同的阻力矩模擬程序，能夠模擬一般工況和部分越野工況下的實時路面負載，在此基礎(chǔ)上驗證不同工況下的控制策略，對輪轂電機及其控制器和被測整車控制器(VCU)進行初步標定。
[0021]2、通過CAN總線，將試驗臺架形成測試系統(tǒng)和被測試系統(tǒng)兩大獨立系統(tǒng)；供能部分通過CAN總線將母線電壓和母線電流反饋給被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；增速器具備四個檔位，可通過測功控制單元(ECU)實現(xiàn)自動換擋，增大了被測試部分力矩和轉(zhuǎn)速的范圍；兩臺上位機分別用于控制測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，通過CAN總線交換數(shù)據(jù)，在上位機上利用軟件實現(xiàn)對測功控制單元(ECU)、被測整車控制器(VCU)的控制以及數(shù)據(jù)的采集、顯示、保存。
[0022]3.試驗臺架基于電機對拖式原理，能耗較低，降低了母線電流；供能系統(tǒng)采用動力電池和逆變器(電源)，能夠滿足長時間的臺架測試運行要求。
[0023]4、臺架安裝簡便，對場地要求低，被測部件的安裝也簡單方便；臺架還能完成對輪邊電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車和電動橋式后輪驅(qū)動電動汽車的性能試驗測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一實施例中電氣系統(tǒng)原理不意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明一實施例中信號傳遞連接示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一實施例中單輪臺架測試系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明一實施例中單輪臺架被測系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明一實施例中滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明一實施例圖3中底座細節(jié)示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明一實施例圖4中升降支撐塊總成的細節(jié)示意圖；
[0031]圖8為本發(fā)明一實施例圖4中升降支撐塊總成的另一細節(jié)示意圖；
[0032]圖9為本發(fā)明一實施例中整體機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖10為本發(fā)明一實施例中單輪路面負載模擬模塊示意圖；
[0034]圖11為本發(fā)明一實施例進行工況模擬及聯(lián)調(diào)性能試驗的測試原理示意圖；
[0035]圖12為本發(fā)明一實施例進行輪轂電機四輪獨立驅(qū)動性能試驗的測試原理圖。
[0036]1-測功電機-1 ;2_測功電機控制器-1 ;3_高壓配電柜-1 ;4_高壓配電柜_3 ;5-測功電機控制器-3 ;6-測功電機-3 ;7_增速器-3 ；8-聯(lián)軸器；9_減速器-3 ; 10-被測輪轂電機-3 ; 11-被測輪轂電機-4 ；12-減速器-4 ；13-聯(lián)軸器；14-增速器-4 ; 15-測功電機-4 ；16-測功電機控制器-4 ；17-高壓配電柜-4 ；18-高壓配電柜-2 ;19_測功電機控制器_2 ；20-測功電機-2 ;21_增速器-2 ;22_聯(lián)軸器；23_減速器-2 ;24_被測輪轂電機-2 ;25_被測輪轂電機-1 ；26-減速器-1 ；27-撓性聯(lián)軸器；28_增速器-1 ;29-ECU_l ;30-ECU_3 ；31-24V蓄電池；32—DC/DC變換器；33_被測輪轂電機控制器-3 ;34_高壓管理系統(tǒng)；35_被測輪轂電機控制器-1 ;36_被測輪轂電機控制器-2 ;37_被測輪轂電機控制器-4 ；38-VCU ；39-BMS ；40-ECU-4 ；41-逆變器(電源)；42-動力電池；43_ECU_2 ;44_冷卻系統(tǒng)_8 ;45_冷卻系統(tǒng)-7 ；46-冷卻系統(tǒng)-6 ；47-冷卻系統(tǒng)-5 ;48_扭矩傳感器；49_換擋執(zhí)行機構(gòu)-1 ;50_冷卻系統(tǒng)-1 ;51_冷卻系統(tǒng)-3 ;52_換擋執(zhí)行機構(gòu)-3 ;53_油門踏板信號；54_扭矩傳感器；55_上位機-1 ;56_上位機-2 ;57_方向盤轉(zhuǎn)角信號；58_扭矩傳感器；59_換擋執(zhí)行機構(gòu)-4 ;60_冷卻系統(tǒng)_4 ；61-冷卻系統(tǒng)-2 ；62-換擋執(zhí)行機構(gòu)_2 ；63-扭矩傳感器；64_支撐墊塊；65_第一底座；66_立板；67_聯(lián)接板；68_支撐焊合；69_測功電機三相線；70_防護罩下蓋；71_防護罩上蓋；72_第一連接端面；73_第二連接端面；74_支架；75_第一法蘭盤；76_第二法蘭盤；77_軸承座；78_第三法蘭盤；79_上聯(lián)接板；80_下聯(lián)接板；81_槽形立板；82_第四法蘭盤；83_連接盤；84_輪轂電機三相線；85_升降支撐塊總成；86_滑塊；87_通視孔；88_縱襯；89_底板；90_墊板；91_橫襯；92_開槽；93_上固定圈；94_螺桿；95_支撐滑塊；96_左側(cè)壁；97_下固定圈；98_底塊；99_調(diào)節(jié)螺母;100_上蓋;101_右側(cè)壁;102支撐柱;103_固定滑塊；104_第二底座；105_第三底座；106_第四底座；107_整車懸架；108_第五底座；109-第六底座；110-第一套測試系統(tǒng)；111-第一防護罩；112-第一套被測系統(tǒng)；113-第二套被測系統(tǒng)；114-第二防護罩；115-第二套測試系統(tǒng)；116-第三套測試系統(tǒng)；117-第三防護罩；118_第三套被測系統(tǒng)；119_第四套被測系統(tǒng)；120_第四防護罩；121_第四套測試系統(tǒng)；122-溫度傳感器；123-溫度傳感器；124-溫度傳感器；125-轉(zhuǎn)速傳感器；126-減速比；127-檔位比；128-轉(zhuǎn)速傳感器；129-轉(zhuǎn)速傳感器；130_電流傳感器；131-車速轉(zhuǎn)換單元；132-阻力矩模擬模塊；133_溫度傳感器；134-電壓傳感器(三相交流)；135_電流傳感器(直流母線)；136-電流傳感器(三相交流)；137-電壓傳感器(直流母線)；138_單路路面負載模擬模塊-被測輪轂電機-1 ; 139-單路路面負載模擬模塊-被測輪轂電機-2 ； 140-單路路面負載模擬模塊-被測輪轂電機-3 ；141-單路路面負載模擬模塊-被測輪轂電機-4 ；142-電流傳感器(母線電流);143_電壓傳感器(母線電壓)。

【具體實施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]本發(fā)明提供一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:它包括控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供能系統(tǒng)和4套單輪臺架；其中每套單輪臺架分別包括測試系統(tǒng)、被測系統(tǒng)和臺架支撐結(jié)構(gòu)；
[0039]測試系統(tǒng)包括依次連接的測功電機1、增速器28、第一法蘭盤75、扭矩傳感器48、第二法蘭盤76、軸承座77、第三法蘭盤78和擾性聯(lián)軸器27，增速器28上集成了測試換檔執(zhí)行機構(gòu)49 ;被測系統(tǒng)包括相互連接的減速器26和被測輪轂電機25 ;減速器26與擾性聯(lián)軸器27連接；
[0040]臺架支撐結(jié)構(gòu)包括底座65，底座65由可升降的支撐墊塊64支撐，底座65上設(shè)有測試系統(tǒng)支撐部分和被測系統(tǒng)支撐部分；其中測試系統(tǒng)支撐部分包括支撐架和支撐焊合68，支撐架底部通過滑塊86與底座65滑動連接，支撐架用于支撐從左到右依次連接的測功電機1、增速器28、第一法蘭盤75、扭矩傳感器48、第二法蘭盤76、軸承座77、第三法蘭盤78和擾性聯(lián)軸器27，測功電機的左側(cè)底部通過支撐焊合68固定在支撐架上，測試系統(tǒng)支撐部分外部設(shè)有防護罩(70、71)，只露出擾性聯(lián)軸器27的右端口 ；被測系統(tǒng)支撐部分設(shè)置在測試系統(tǒng)支撐部分的右邊，包括升降支撐塊總成85，均通過滑塊86與底座65滑動連接，滑動方向與支撐架一致；
[0041]控制系統(tǒng)包括測功電機控制器(2、5、16、19)、測功控制單元(29、30、40、43)、被測輪轂電機控制器(33、35、36、37)和被測整車控制器38，其中測功控制單元(29、30、40、43)通過測功電機控制器(2、5、16、19)控制測功電機(1、6、15、20)，被測整車控制器38通過被測輪轂電機控制器(33、35、36、37)控制被測輪轂電機(10、11、24、25)，測功控制單元(29、30、40、43)還用于控制測試換檔執(zhí)行機構(gòu)(49、52、59、62)；
[0042]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集試驗所需的所有參數(shù)并反饋給控制系統(tǒng)中相應(yīng)的部分；
[0043]電氣系統(tǒng)用于給以上系統(tǒng)進行供電，包括低壓供電電路和高壓供電電路；
[0044]供能系統(tǒng)用于給試驗臺架提供電能，包括動力電池42及電池管理系統(tǒng)(BMS) 39和逆變器(電源)41。
[0045]所述的測功控制單元(29、30、40、43)通過CAN總線與測功電機控制器(2、5、16、19)連接，四臺測功控制單元(29、30、40、43)通過CAN總線相互連接，形成一個測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0046]所述的被測整車控制器38通過CAN總線與四臺被測輪轂電機控制器(33、35、36、37)連接，同時BMS39通過CAN總線接入，形成一個被測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0047]它還包括兩臺上位機(55、56)，分別與測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過CAN總線連接。
[0048]每個測試系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)(50、51、60、61)，由測功控制單元(29、30、40、43)控制；每個被測系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)(44、45、46、47)，由被測整車控制器38控制。
[0049]所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括各種外接電流和電壓傳感器，用于對被測輪轂電機、被測電機控制器和減速器進行動力輸出特性、匹配進行分析。
[0050]所述的上位機可以通過應(yīng)用軟件在四臺測功控制單元中植入相同或不同的阻力矩模擬程序，用于模擬一般工況和部分越野工況下的實時路面負載。
[0051]所述的底座65為一個由底板89、墊板90、橫襯91和縱襯88構(gòu)成的矩形盒體，其中墊板90與所述的支撐墊塊64連接，縱襯88上開有通視孔87，底板89上設(shè)有截面為“凸”形的開槽92，開槽92與所述的滑塊86匹配。
[0052]試驗臺架還包括附件設(shè)備，例如電子油門踏板53、方向盤轉(zhuǎn)角信號模擬裝置、打氣泵、充電機等。
[0053]如圖1所示，本發(fā)明一實施例輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架中電氣系統(tǒng)包括高壓供電回路和低壓供電回路。在高壓供電回路中，逆變器電源41或動力電池42將直流高壓電能供給高壓管理系統(tǒng)34，高壓管理系統(tǒng)再將直流電能分配給輪轂電機控制器(33、35、36、37)、高壓配電柜(3、4、17、18)、DC/DC變換器32 ;輪轂電機控制器(33、35、36、37)將直流電能轉(zhuǎn)化為三相交流電能供給相應(yīng)的4個被測輪轂電機(10、25、24、11);每臺高壓配電系統(tǒng)(3、4、17、18)再將直流電能供給測功電機控制器(2、5、16、19)，測功電機控制器(2、5、16、19)將直流電能轉(zhuǎn)換為三相交流電能供給相應(yīng)的測功電機(1、6、15、20) ；DC/DC變換器32將直流高壓變換成低壓27VDC，用于給24V蓄電池31充電。當測功電機(1、6、15、20)或被測輪轂電機(10、25、24、11)處于發(fā)電狀態(tài)時，所發(fā)的三相交流電經(jīng)過測功電機控制器(2、5、16、19)或被測輪轂電機控制器(33、35、36、37)逆變后，轉(zhuǎn)化為直流電能，經(jīng)過高壓管理系統(tǒng)34可以反饋給動力電池42或逆變器(電源)41。
[0054]在低壓供電回路中，24V蓄電池將低壓電能供給高壓管理系統(tǒng)34，高壓管理系統(tǒng)34再將低壓電能供給被測輪轂電機控制器(33、35、36、37)、高壓配電柜(3、4、17、18)、VCU38、BMS39、及被測試系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)(44、45、46、47);每臺高壓配電柜(3、4、17、19)將低壓電能分配給相應(yīng)的測功電機控制器(2、5、16、19)、EOT(29、30、40、43)、測試系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)(50、51、60、61)。
[0055]如圖2所示，本發(fā)明一實施例輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架中各個電氣部件之間包括各種信號傳遞。在測試系統(tǒng)中，每套測功電機總成具備相同的電氣信號連接；EOT(29、30、40、43)與測功電機控制器(2、5、16、19)之間通過CAN總線和硬線兩種方式連接，E⑶(29、30、40、43)可以通過CAN總線或硬線控制測功電機控制器(2、5、16、19)，測功電機控制器(2、5、16、19)通過CAN線或硬線反饋信號給E⑶(29、30、40、43)，兩者之間有信號交互；扭矩傳感器(48、54、58、63)所測扭矩模擬量反饋給相應(yīng)ECU (29、30、40、43)；E⑶(29、30、40、43)控制相應(yīng)的換擋執(zhí)行機構(gòu)(49、52、59、62)的換擋動作，換擋執(zhí)行機構(gòu)(49、52、59、62)將相應(yīng)的檔位比 127 反饋給相應(yīng)的 ECU(29、30、40、43) ;ECU(29、30、40、43)控制相應(yīng)的高壓配電柜(3、4、17、18)中接觸器開閉，高壓配電柜(3、4、17、18)將采集直流輸入電流值反饋給ECU(29、30、40、43) ;ECU (29、30、40、43)通過相應(yīng)的溫度傳感器(122、123)采集相應(yīng)測功電機(1、6、15、20)和測功電機控制器(2、5、16、19)的溫度來控制冷卻系統(tǒng)(50、51、60、61)的開關(guān)；增速器(28、7、14、21)將測得軸端轉(zhuǎn)速反饋給測功電機控制器(2、5、16、19);測功電機(1、6、15、20)接受測功電機控制器(2、5、16、19)的控制，并將測得信號反饋給測功電機控制器(2、5、16、19);四臺ECU(29、30、40、43)通過CAN總線與上位機-1 (PC) 55相連接，形成一個完整的測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0056]在被測試系統(tǒng)中，被測輪轂電機控制器(35、33、37、36)控制被測輪轂電機(25、10、11、24)，被測輪轂電機(25、10、11、24)將測得信號反饋給被測輪轂電機控制器(35、33、37,36);四臺被測輪轂電機控制器(35、33、37、36)與VCU38通過CAN總線連接，VCU38控制四臺被測輪轂電機控制器(35、33、37、36)，被測輪轂電機控制器(35、33、37、36)將測得信號反饋給V⑶38，兩種之間有信號交互；BMS39通過CAN總線與V⑶38連接，將測得母線電流和母線電壓反饋給V⑶38，逆變器(電源)41也通過CAN總線將母線電壓和母線電流反饋給VCU38 ；VCU38控制高壓管理系統(tǒng)34中接觸器閉合，高壓管理系統(tǒng)34將采集相應(yīng)信號反饋給VCU38 ;VCU38通過溫度傳感器(124、133)測得被測輪轂電機(25、10、11、24)和被測輪轂電機控制器(35、33、37、36)的溫度來控制冷卻系統(tǒng)(44、45、46、47)的開關(guān)；上位機-2 (PC) 56通過CAN總線與V⑶38連接，形成一個完整的被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0057]本實施例中，優(yōu)先的，冷卻系統(tǒng)(44、45、46、47、50、51、60、61)均由冷卻風扇和冷卻水泵組成，換擋執(zhí)行機構(gòu)(49、52、59、62)采用氣動換擋。
[0058]如圖3所示，為本發(fā)明一實施例中單輪臺架測試系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一底座65,第一底座65由可升降的支撐墊塊64支撐,第一底座65上設(shè)有測功電機支撐部分；其中
[0059]測功電機支撐部分包括支撐架和支撐焊合68，支撐架底部通過滑塊86與第一底座65滑動連接，支撐架用于支撐從左到右依次連接的測功電機1、增速器28、第一法蘭盤75、扭矩傳感器48、第二法蘭盤76、軸承座77、第三法蘭盤78和擾性聯(lián)軸器27，測功電機I的左側(cè)底部通過支撐焊合68固定在支撐架上，測功電機支撐部分外部設(shè)有防護罩，只露出擾性聯(lián)軸器27的右端口 ；
[0060]本實施例中，優(yōu)先的，支撐架包括支架74、上聯(lián)接板79、下聯(lián)接板80、槽形立板81、立板66和聯(lián)接板67，立板66通過螺栓和滑塊86固定在第一底座65上，聯(lián)接板67通過螺栓固定在立板66上，支撐焊合68和支架74均通過螺栓固定在聯(lián)接板67上；三塊相同的槽形立板81通過螺栓和滑塊86固定在第一底座65上,下聯(lián)接板80通過螺栓固定在槽形立板81上，上聯(lián)接板79通過螺栓與下聯(lián)接板80相連接；測功電機I與增速器28通過第一連接端面72和第二連接端面73集成在一起，增速器28輸出軸端通過第一法蘭盤75與扭矩傳感器48相連，扭矩傳感器48另一端通過第二法蘭盤76與軸承座77相連接，軸承座77和擾性聯(lián)軸器27之間通過第三法蘭盤78相連接；擾性聯(lián)軸器27另一端與被第四法蘭盤82相連接；測功電機I尾部通過支撐焊合68固定和支撐，增速器28兩邊通過支架74固定和支撐，保證了測功電機I和增速器28兩者安裝牢靠；扭矩傳感器48和軸承座77均通過螺栓固定在上聯(lián)接板79上；整個測功電機支撐部分由第一防護罩下蓋70將四周罩住，上面與第一防護罩上蓋71配合，將整個測功電機支撐部分和測功電機等罩在里面，只將擾性聯(lián)軸器27另一端露出，提高了臺架的安全性能，第一防護罩下蓋70和第一防護罩上蓋71周邊均開有散熱裝置，如散熱片和散熱孔；測功電機I通過測功電機三相線69與測功電機控制器2進行高壓電連接。
[0061]如圖4所示，為本發(fā)明一實施例中單輪臺架被測系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖，包括第二底座104，第二底座104由可升降的支撐墊塊64支撐，第二底座104上設(shè)有被測輪轂電機支撐部分；其中
[0062]兩臺被測輪轂電機(24、25)和被測減速器(23、26)對置放置；被測輪轂電機25和我被測減速器26集成在一起，被測減速器26另一端與連接盤83連接，連接盤83另一端與第四法蘭盤82連接；第四法蘭盤82與繞性聯(lián)軸器27相連接，實現(xiàn)被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的機械連接；被測輪轂電機25通過固定滑塊103與升降支撐塊總成85相連；升降支撐塊總成85通過滑塊86固定在第二底座104上；被測輪轂電機25通過輪轂電機三相線84與被測輪轂電機控制器35實現(xiàn)高壓電連接。
[0063]本實施例中，所述的底座(65、104、105、106、108、109)如圖6所示，為一個由底板89、墊板90、橫襯91和縱襯88構(gòu)成的矩形盒體，其中墊板90與所述的支撐墊塊64連接，縱襯88上開有通視孔87，底板89上設(shè)有截面為“凸”形的開槽92，開槽92與所述的滑塊86 (如圖5所示)匹配。本實施例中，縱襯88和橫襯91通過焊接固定在底板89四周，縱襯88在安裝支撐墊塊64處開有通視孔87，用于調(diào)整支撐墊塊64的高度，保證試驗臺架整體的水平；墊板90通過焊接固定在縱襯88和橫襯91的下面，墊板90在安裝支撐墊塊64處開有圓形孔；底板89開有等間距的“凸”形的開槽92，滑塊86位于開槽92中，因此通過選擇不同的開槽92可以改變橫向距離，軸向距離直接通過滑塊86的安裝位置調(diào)整，可調(diào)整軸向距離是連續(xù)可變的，且可調(diào)范圍較大；在底板89和開槽92上涂有潤滑油，使得安裝時移動快捷方便。
[0064]本實施例中，升降支撐塊總成41如圖7和圖8所示，所述的升降支撐塊總成由上固定圈93、螺桿94、支撐滑塊95、左側(cè)壁96、下固定圈97、底塊98、上蓋100、右側(cè)壁101、支撐柱102組成。其中底塊98、左側(cè)壁96、右側(cè)壁101和上蓋100構(gòu)成一個框形結(jié)構(gòu)；下固定圈97固定在底塊98上，上固定圈93固定在上蓋100上，螺桿94兩端分別通過上下固定圈97,93限位，并且螺桿94頂部有一段外露在上蓋100之外并固定有調(diào)節(jié)螺母99 ;支撐滑塊95套在螺桿94上并通過螺紋與螺桿94連接，固定滑塊103通過螺栓與支撐滑塊95固定，支撐柱102設(shè)置在固定滑塊103和支撐滑塊95之間，支撐柱102兩端分別固定在底塊98和上蓋100上，支撐滑塊95和固定滑塊103對應(yīng)的設(shè)有用于固定被測部件的變直徑的通孔，用于與被測試部件連接；底塊98通過滑塊86與底板89滑動連接。
[0065]將升降支撐塊總成安裝在底板89上時，首先滑塊86帶動底塊98滑動。優(yōu)選的，還可以在底塊98上設(shè)置與“凸”形的開槽92垂直的長通孔，使得升降支撐塊總成可以橫向和縱向兩個方向進行滑動，滑動到固定位置時，采用螺栓將其固定。
[0066]使用時，擰動調(diào)節(jié)螺母99，使得螺桿94旋轉(zhuǎn)，從而帶動支撐滑塊95上下運動，與支撐滑塊95連接的固定滑塊103也上下運動，最終使得被測輪轂電機(25、24、11、10)也上下運動，支撐滑塊95的可調(diào)高度與螺桿94的攻絲長度相等，其可調(diào)高度較大。支撐柱102設(shè)置在支撐滑塊95和固定滑塊103之間，能夠使得支撐滑塊95和固定滑塊103始終朝向固定一側(cè)，而不會隨著螺桿94旋轉(zhuǎn)。
[0067]如圖9所示,為本發(fā)明一實施例中整體機械結(jié)構(gòu)示意圖,每套測試系統(tǒng)(110、115、116,121)固定在一個單獨的底座(65U05U06U09)上；第一套測試系統(tǒng)112和第二套測試系統(tǒng)113共用第二底座104，第三套測試系統(tǒng)118和第四套測試系統(tǒng)119共用第四底座106 ;每套測試系統(tǒng)(110、115、116、121)和被測系統(tǒng)(112、113、118、119)機械連接部分通過防護罩(111、114、117、120)罩在里面。提高試驗臺架的安全性能；車輛懸架107所示位置用于試驗臺架測試四輪輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)帶有懸架時的安裝位置，測試懸架對被測輪轂電機總成驅(qū)動影響。
[0068]如圖10所示，本發(fā)明實施例的輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架單輪路面負載模擬示意圖。圖中以輪轂電機-125的路面負載模擬模塊說明四臺輪轂電機(25、10、11、24)的路面負載模擬原理，其他三臺被測輪轂電機(10、11、24)路面負載模擬與此相同。測試系統(tǒng)中，測功電機控制器2通過溫度傳感器122和電流傳感器130測得的測功電機控制器2的溫度和輸入直流電流值反饋給E⑶29 ;測功電機I通過溫度傳感器123和轉(zhuǎn)速傳感器128測得的電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電機定子溫度饋給ECU29 ;增速器28軸端的轉(zhuǎn)速傳感器129測得轉(zhuǎn)速反饋給車速轉(zhuǎn)換單元131和E⑶29，E⑶29通過測功電機I轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和增速器28軸端轉(zhuǎn)速控制換擋執(zhí)行機構(gòu)49進行換擋，換擋執(zhí)行機構(gòu)49將擋位比127反饋給阻力矩模擬模塊132和E⑶29 ;阻力矩模擬模塊132通過輸入車速轉(zhuǎn)換單元131估算的車速、擋位比127、減速比128估算各個車輪模擬負載阻力，扭矩傳感器48將測得實時軸端輸出扭矩反饋給ECU29，用以檢測估算需求阻力值與實際輸出阻力值，形成阻力矩模擬閉環(huán)控制，提高各個車輪阻力矩模擬精度。
[0069]被測試系統(tǒng)中，輪轂電機25通過溫度傳感器124和轉(zhuǎn)速傳感器125測得電機定子溫度和電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速反饋給被測輪轂電機控制器35，被測輪轂電機控制器35通過溫度傳感器133、電壓傳感器(三相交流)134、電壓傳感器(直流母線)135、電流傳感器(三相交流)136、電流傳感器(直流母線)137測得控制器溫度、輸入直流電流和電壓、輸出三相電流和電壓均通過自身轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。
[0070]在本發(fā)明實施例中，單輪路面模擬模塊中，ECU29留有CAN總線接口 I，被測輪轂電機控制器35留有CAN總線接口 2。
[0071]如圖11所示，本發(fā)明實施例輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架進行工況模擬及聯(lián)調(diào)性能試驗的測試原理示意圖。該測試原理圖主要用于模擬輪轂電機四輪獨立驅(qū)動電動汽車在不同工況下的各個車輪的實時路面負載，進而驗證在此工況下的整車控制策略，進而對輪轂電機(25、10、11、24和V⑶38進行初步標定，同時可以通過油門踏板信號53和方向盤轉(zhuǎn)角信號來模擬駕駛員實際路面駕駛、電動汽車在起動工況下動力系統(tǒng)狀態(tài)。本試驗臺架能夠模擬的一般工況有直線行駛、轉(zhuǎn)彎行駛、最高車速、最大爬坡度、車輛起步等，越野工況有對接路面、對開路面、單輪或多輪騰飛、單輪或多輪失效、雪地路面等。如圖4所示的單輪路面負載模擬模塊，單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-1138、單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-2139單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-3140、單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-4141中ECU(29、43、30、40)同CAN總線I與上位機_1 (PC) 55練成一體，形成測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，上位機-1 (PC) 55實現(xiàn)對E⑶(29、43、30、40)的控制、編程、數(shù)據(jù)保存、記錄、顯不。
[0072]單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-1138、單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-2139、單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-3140、單路路面負載模擬模塊-輪轂電機-4141中輪轂電機控制器(35、36、33、37)通過CAN總線-2，與V⑶38連接在一起，兩者之間進行數(shù)據(jù)傳遞；電流傳感器(母線電流)142和電壓傳感器(母線電壓)143將采集的動力電池42電壓和電流反饋給BMS39，BMS通過CAN總線2與V⑶38連成一體；逆變器(電源)41將穩(wěn)定的電壓值和實時母線電流通過CAN總線2反饋給VCU38 ;方向盤轉(zhuǎn)角信號57和油門踏板信號53直接輸入V⑶38，用于模擬實車路面運行；上位機-2 (PC) 56與V⑶38之間通過CAN總線連接，上位機-2 (PC) 56實現(xiàn)對V⑶38的控制、編程、數(shù)據(jù)保存、記錄、顯示。
[0073]在本發(fā)明實施例中，測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由兩臺上位機(PC) (55,56)控制，兩者通過轉(zhuǎn)速實現(xiàn)閉環(huán)控制，用于模擬不同車輪在不同工況下的實時路面負載阻力，以此來調(diào)試整車控制策略。
[0074]如圖12所示，本發(fā)明實施例輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架進行輪轂電機四輪獨立驅(qū)動性能試驗的測試原理圖。該測試原理主要用于測試四臺輪轂電機及其控制器進行聯(lián)調(diào)性能試驗、匹配試驗、效率試驗、一致性試驗、瞬態(tài)和動態(tài)響應(yīng)比較試驗等。在測試系統(tǒng)中，通過E⑶(29、30、40、43)使得測功電機控制(2、5、16、19)控制測功電機(1、6,15,20)處于轉(zhuǎn)矩控制模式下；通過上位機-1$0 55給定四個^^(29、30、40、43)四個相同或不同的目標轉(zhuǎn)矩使得測功電機(1、6、15、20)輸出相應(yīng)力矩；扭矩傳感器(48、54、58、63)將所測得增速器(18、7、14、23)軸端轉(zhuǎn)矩反饋給ECU(29、30、40、43)，用于比較給定目標轉(zhuǎn)速，進而形成輸出轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。在此過程中，E⑶(29、30、40、43)還能用于控制換擋執(zhí)行機構(gòu)(49、52、59、62)的換擋動作執(zhí)行。
[0075]在被測試系統(tǒng)中，V⑶38使得輪轂電機控制器(35、33、37、36)控制輪轂電機(25、10、11、24)處于轉(zhuǎn)述控制模式下；通過上位機-2 (PC) 56給定四個不同或相同的目標轉(zhuǎn)速使得輪轂電機(25、10、11、24)工作在相應(yīng)轉(zhuǎn)速下；輪轂電機(25、10、11、24)將實時轉(zhuǎn)速反饋給V⑶38，用于比較目標轉(zhuǎn)速，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。在測試中，增速器(28、7、14、21)與減速器(26、9、12、23)通過聯(lián)軸器(27、8、13、22)連接在一起，使得測試系統(tǒng)和被測試系統(tǒng)兩者的輸出力矩和速度耦合在一起。
[0076]應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:它包括控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供能系統(tǒng)和4套單輪臺架；其中每套單輪臺架分別包括測試系統(tǒng)、被測系統(tǒng)和臺架支撐結(jié)構(gòu)； 測試系統(tǒng)包括依次連接的測功電機、增速器、第一法蘭盤、扭矩傳感器、第二法蘭盤、軸承座、第三法蘭盤和擾性聯(lián)軸器，增速器上集成了測試換檔執(zhí)行機構(gòu)；被測系統(tǒng)包括相互連接的減速器和被測輪轂電機，減速器與擾性聯(lián)軸器連接； 臺架支撐結(jié)構(gòu)包括底座，底座由可升降的支撐墊塊支撐，底座上設(shè)有測試系統(tǒng)支撐部分和被測系統(tǒng)支撐部分；其中測試系統(tǒng)支撐部分包括支撐架和支撐焊合，支撐架底部通過滑塊與底座滑動連接，支撐架用于支撐從左到右依次連接的測功電機、增速器、第一法蘭盤、扭矩傳感器、第二法蘭盤、軸承座、第三法蘭盤和擾性聯(lián)軸器，測功電機的左側(cè)底部通過支撐焊合固定在支撐架上，測試系統(tǒng)支撐部分外部設(shè)有防護罩，只露出擾性聯(lián)軸器的右端口 ；被測系統(tǒng)支撐部分設(shè)置在測試系統(tǒng)支撐部分的右邊，包括升降支撐塊總成，均通過滑塊與底座滑動連接，滑動方向與支撐架一致； 控制系統(tǒng)包括測功電機控制器、測功控制單元、被測輪轂電機控制器和被測整車控制器，其中測功控制單元通過測功電機控制器控制測功電機，被測整車控制器通過被測輪轂電機控制器控制被測輪轂電機，測功控制單元還用于控制測試換檔執(zhí)行機構(gòu)； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集試驗所需的所有參數(shù)并反饋給控制系統(tǒng)中相應(yīng)的部分； 電氣系統(tǒng)用于給控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和被測系統(tǒng)進行供電，包括低壓供電電路和高壓供電電路； 供能系統(tǒng)用于給電氣系統(tǒng)提供電能，包括動力電池及電池管理系統(tǒng)和逆變器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:所述的測功控制單元通過CAN總線與測功電機控制器連接，四臺測功控制單元通過CAN總線相互連接，形成一個測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:所述的被測整車控制器通過CAN總線與四臺被測輪轂電機控制器連接，同時電池管理系統(tǒng)通過CAN總線接入，形成一個被測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:它還包括兩臺上位機，分別與測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和被測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過CAN總線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:每個測試系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)，由測功控制單元控制；每個被測系統(tǒng)配有一個冷卻系統(tǒng)，由被測整車控制器控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括外接電流和電壓傳感器，用于對被測輪轂電機、被測電機控制器和減速器進行動力輸出特性、匹配進行分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:所述的底座為一個由底板、墊板、橫襯和縱襯構(gòu)成的矩形盒體，其中墊板與所述的支撐墊塊連接，縱襯上開有通視孔，底板上設(shè)有截面為“凸”形的開槽，開槽與所述的滑塊匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪轂電機四輪獨立驅(qū)動多功能性能試驗臺架，其特征在于:它還包括附件設(shè)備，附件設(shè)備包括電子油門踏板、方向盤轉(zhuǎn)角信號模擬裝置、打氣泵、充電機中的一種或幾種。
【文檔編號】G01M17/013GK104236927SQ201410453571
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】付翔, 吳森, 龍成冰, 黃斌, 劉帥, 王紅雷, 王玉剛, 褚少威 申請人:武漢理工大學(xué)