一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括動力總成測試臺架、動力電池、電池管理器、電機控制器、整車控制器、測功機控制平臺、安全監(jiān)測平臺、直流電源；動力總成測試臺架包括電機、減速器、以及檢測電機和減速器的測試組件；動力電池分別連接電機控制器和電池管理器；電機控制器分別連接電機和整車控制器；整車控制器分別連接電池管理器、測功機控制平臺和安全監(jiān)測平臺、以及直流電源。本實用新型把三電系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，不僅能實現(xiàn)測試各零部件的獨立功能，而且考慮了實車綜合路況的復(fù)雜性，無需搭載整車，通過在本臺架的測試，動力核心系統(tǒng)的安全性、可靠性提前得到充分驗證。
【專利說明】
-種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種新能源汽車用動力總成測試 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 節(jié)能與新能源汽車基于驅(qū)動技術(shù)的重大升級和轉(zhuǎn)型，是汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)對能源安全、 氣候變化和結(jié)構(gòu)升級問題的重要突破口，將成為推動世界經(jīng)濟增長的重要新興產(chǎn)業(yè)之一。 隨著新能源汽車的成熟發(fā)展及日益普及，新能源汽車整車及零部件的測試問題越來越受到 人們的關(guān)注。
[0003] 電機、電池、整車控制器是新能源汽車的核屯、零部件，統(tǒng)稱為S電系統(tǒng)。因此，其測 試對新能源汽車的安全可靠性尤為重要。各新能源汽車公司及=電系統(tǒng)供應(yīng)商也投入了大 量的精力進行整車及零部件的測試。例如，新能源汽車公司建立了整車的NVH、輪穀測試系 統(tǒng)，W及電機測試臺架，電池電性能測試系統(tǒng)、整車控制器HI化測試臺架等。
[0004] 然而，目前針對S電系統(tǒng)的測試平臺都是獨立的，例如，實用新型專利 CN201520379338.2公開了一種新能源汽車電機性能測試分析系統(tǒng)，該專利僅為驅(qū)動電機搭 建了測試臺架，僅能測試電機的空載-負(fù)載特性;實用新型專利CN201420707499.5公開了一 種新能源汽車整車控制器和電池控制器聯(lián)合測試系統(tǒng)，僅能完成兩個控制器內(nèi)部程序的邏 輯驗證，而功能性驗證、接口輸入輸出是否正常驗證、CAN通信驗證，沒有與整車的動力系統(tǒng) 進行有效的結(jié)合，不能模擬出實際電池的運行情況，測試不了 =電系統(tǒng)之間的綜合性能。并 且建立整車輪穀試驗室，費用昂貴。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種既解決了 =電系統(tǒng)聯(lián)合測 試的問題且成本低廉的新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)。
[0006] 本實用新型提供一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，包括動力總成測試臺架、 動力電池、電池管理器、電機控制器、整車控制器、測功機控制平臺、安全監(jiān)測平臺、直流電 源;所述動力總成測試臺架包括電機、減速器、W及檢測所述電機和減速器的測試組件;所 述動力電池分別連接所述電機控制器和所述電池管理器;所述電機控制器分別連接所述電 機和所述整車控制器;所述整車控制器分別連接所述電池管理器、測功機控制平臺和安全 監(jiān)測平臺、W及所述直流電源。
[0007] 在新能源汽車上，電機、電池和整車控制器不是各自獨立的系統(tǒng)，各系統(tǒng)性能息息 相關(guān)，只有綜合測試才能提早發(fā)現(xiàn)可能在整車中遇到的問題，本實用新型動力總成測試系 統(tǒng)能全面進行檢測，為整車策略W及整車安全開發(fā)保駕護航。
[000引本實用新型與傳統(tǒng)獨立的電機測試臺架，電池測試臺架和整車控制器測試臺架不 同，本實用新型把=個臺架綜合在一個臺架系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)測試各零部件的獨立功能，而 且考慮了實車綜合路況的復(fù)雜性，利用特有的測功機模擬整車道路負(fù)載，可W輸入任何工 況需求，把=電系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，=電系統(tǒng)無需搭載整車，通過在本臺架的測試，動力核 屯、系統(tǒng)的安全性、可靠性提前得到充分驗證。
[0009] 作為優(yōu)選，所述測試組件包括在電機與減速器連接軸上配置的第一扭矩/轉(zhuǎn)速傳 感器。
[0010] 作為優(yōu)選，所述測試組件還包括分別與減速器兩個傳動軸連接的第一、第二測功 機;所述減速器分別與所述第一、第二測功機的連接軸上配置第二、第=扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器。
[0011] 作為優(yōu)選，所述電機、所述減速器、所述測試組件設(shè)于T型槽臺面。
[0012] 作為優(yōu)選，所述第一、第二測功機為模擬整車道路負(fù)載的負(fù)載電機。
[0013] 作為優(yōu)選，所述動力電池和所述電池管理器兩者由電池模擬器替代。
[0014] 作為優(yōu)選，該新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)還包括用于測試整車的上下電管理 的鑰匙開關(guān)。
[0015] 作為優(yōu)選，該新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)還包括模擬整車的油口踏板和剎車 踏板。
[0016] 作為優(yōu)選，該新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)還包括為電機和電機控制器提供冷 卻的冷卻柜。
[0017] 作為優(yōu)選，所述整車控制器分別與所述電池管理器、所述電機控制器、所述監(jiān)測平 臺雙向通信。
[0018] 本實用新型具有W下有益效果：
[0019] 本實用新型一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)能完成W下測試需求：
[0020] 1、完成新能源汽車動力總成的功能性聯(lián)合調(diào)試(包括整車控制器VMS,電機及控制 器MCUW及電池與電池管理系統(tǒng)BMSW及變速器的測試），和綜合性能(動力性、經(jīng)濟性)匹配 試驗。
[0021] 2、整車控制策略(扭矩分配、上下電管理、制動能量回收、故障診斷等）的研究W及 開發(fā)試驗。
[0022] 3、整車動力總成模擬試驗。
[0023] 4、特定循環(huán)工況下的能量消耗試驗。
[0024] 5、電機和變速器總成的耐久試驗和子系統(tǒng)的優(yōu)化試驗，在開發(fā)階段及早發(fā)現(xiàn)為 題、解決問題，為整車項目開發(fā)節(jié)約了時間成本。
[00巧]6、電機性能試驗。
[0026] 7、特定情況下減速器的效率測試。
[0027] 該測試系統(tǒng)能全面檢測=電系統(tǒng)，安全可靠，且成本低廉。
【附圖說明】

[0028] 圖1為本實用新型一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0029] W下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。
[0030] 如圖1，一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)包括動力總成測試臺架、動力電池、 電池管理器(BMS)、電機控制器(MCU)、整車控制器(VCU)、測功機控制平臺、安全監(jiān)測平臺、 直流電源。
[0031] 所述動力總成測試臺架包括電機、減速器、W及檢測所述電機和減速器的測試組 件。所述測試組件包括第一扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器、第一測功機、第二測功機、第二扭矩/轉(zhuǎn)速傳 感器、第=扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器。為了測試電機效率和外特性和特定環(huán)境下的減速器的效率特 性，在電機與減速器連接軸上配置一臺高精度的第一扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器，用于實時監(jiān)測電機 輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。為了測試電機和減速器整個動力總成效率特性，兩臺測功機和測功機控 制器與減速器通過傳動軸機械連接，同時在減速器與測功機兩個連接軸上各配置一個扭 矩/轉(zhuǎn)速傳感器，即在減速器與第一測功機之間配置第二扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器，在減速器與第 二測功機之間配置第=扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器，用于實時監(jiān)測減速器輸出的扭矩及轉(zhuǎn)速，此扭矩 和轉(zhuǎn)速在整車上即為輪胎的轉(zhuǎn)速和扭矩。其中，減速器在實驗前要加入廠家規(guī)定牌號的變 速箱油量，油溫和油量對減速器的傳遞效率影響較大，因此需要嚴(yán)格按照實車狀態(tài)執(zhí)行。第 一、第二測功機可W高精度模擬整車道路負(fù)載，使得臺架可W模擬整車動力性、經(jīng)濟性的測 試，為動力總成的優(yōu)化標(biāo)定提供依據(jù)。上述動力總成測試臺架的各個部件通過安裝支架固 定于T型槽臺面，如采用T型槽結(jié)構(gòu)的鐵地板。
[0032] 所述電池管理器為動力電池控制單元，電池管理器功能為:實時監(jiān)測電壓、電流、 溫度等電池物理參數(shù)，電池狀態(tài)估計;在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制;均衡管理和熱 管理等。動力電池為電機提供動力輸出，一般選用為高壓電池。所述電機控制器對電機進行 控制。所述動力電池與所述電機控制器之間，所述電機控制器與所述電機之間通過高壓線 電連接。所述動力電池及電池管理器可W用電池模擬器替代，電池模擬器可W模擬出實際 電池和電池管理器的性能，采用電池模擬器的方案同樣適用于本專利。
[0033] 所述電機為執(zhí)行機構(gòu)，接收所述電機控制器的指令，電機控制器接收整車控制器 的的指令，控制電機轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，并隨時反饋給監(jiān)測平臺關(guān)于電機的電壓、電流、位置等信 息。
[0034] 整車控制器是整個動力系統(tǒng)的調(diào)控中屯、，是整個系統(tǒng)能量協(xié)調(diào)控制中屯、，與電池 管理器和電機控制器之間為12V系統(tǒng)低壓連接，各控制器之間通過CAN信號進行相互之間的 交互傳輸。
[0035] 全監(jiān)控平臺監(jiān)控整個測試系統(tǒng)的運行情況，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障時，將系統(tǒng)引入 到安全模式或者對監(jiān)控人員進行警示。測功機控制平臺和安全監(jiān)測平臺用于設(shè)定駕駛工況 及整車道路負(fù)載，并且能監(jiān)測并顯示各被測系統(tǒng)的實時狀態(tài)。通過CAN線與整車控制器、電 池管理器、整車控制器進行交互通信。
[0036] 為了模擬整車的實際需求，在測試系統(tǒng)里加入油口踏板和制動踏板，信號通過CAN 輸入給整車控制器，旨在進行扭矩分配、制動能量回收等整車策略的開發(fā)。為了模擬整車的 上下電情況，測試整車的上下電管理策略，在系統(tǒng)加入鑰匙開關(guān)，信號通過CNA輸入給整車 控制器。整車控制器接收鑰匙開關(guān)、油口踏板、剎車踏板的駕駛員需求，轉(zhuǎn)化為觸發(fā)、扭矩、 轉(zhuǎn)速等信號通過CAN發(fā)送給MCU和BMS，同時接收MCU和BMS反饋的電機和電池狀態(tài)，管理調(diào)控 整個臺架系統(tǒng)的正常運行。
[0037] 直流電源可采用12V直流電源，為臺架所有的低壓設(shè)備￥〇]、1〇]、815、傳感器、開 關(guān)、踏板等提供穩(wěn)定電壓輸入。
[0038] 整個測試系統(tǒng)需要盡量模擬整車實際運行形態(tài)，當(dāng)實車電機和電機控制器、電池 為水冷系統(tǒng)時，本測試臺架的被測系統(tǒng)也必須為水冷系統(tǒng)，冷卻流量和冷卻溫度需要與實 車一致。該測試系統(tǒng)還包括為驅(qū)動電機和電機控制器提供冷卻的冷卻柜，為了模擬整車?yán)?卻系統(tǒng)，冷卻柜的流量、壓力和溫度W及冷卻管路的尺寸需要與實際整車狀態(tài)一致。
[0039] 根據(jù)本測試系統(tǒng)，可W精確測試在不同環(huán)境、不同工況下動力性經(jīng)濟性測試、整車 策略開發(fā)、電池充放電效率，電機和電機控制器的電動發(fā)電效率W及減速器的傳動效率測 試等。
[0040] W電池放電過程為例。當(dāng)電池放電時，能量的流動方向為：電池一電機控制器一電 機一減速器一測功機。
[0041] 1、首先記錄測試的室溫環(huán)境溫度，濕度，減速器油溫。因為電池的放電性能與環(huán) 境溫濕度相關(guān)，而減速器的效率與環(huán)境溫度和減速器油溫相關(guān)；
[0042] 2、為了與國家測試標(biāo)準(zhǔn)一致，開始測試前，高壓電池保持充滿電的狀態(tài)為佳，充 電和放電過程中，電池管理器實時監(jiān)測各電池單體的狀態(tài)，當(dāng)單體出現(xiàn)突發(fā)問題時，電池管 理器觸發(fā)緊急報警和保護功能。
[0043] 3、通過測功機設(shè)置實際運行工況，如肥DC工況等，輸入整車道路負(fù)載，模擬整車 實際情況；
[0044] 4、電池母線上有電壓傳感器和電流傳感器對電壓U和電流I實時監(jiān)測記錄，母線 功率為Pl，馬-段:?芽。此功率即為電機控制器的輸入功率；
[0045] 5、電機控制器逆變成=相電輸入給電機，=相線上分別連接電壓、電流傳感器， 通過功率分析儀計算出電機的輸入功率P2;
[0046] 6、電機把電能轉(zhuǎn)化成機械能輸入給減速器，此過程中，電機的輸出功率通過第一 扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器輸入給功率分析儀，計算得到減速器的輸入功率P3，
；其中， :??一電機輸出扭矩;&5|妓一電機輸出轉(zhuǎn)速。
[0047] 7、減速器兩傳動軸分別與第一、第二測功機連接處放置第二、第=扭矩/轉(zhuǎn)速傳 感器，減速器的輸出功率.
其中，一減速器輸出扭矩，雪憑一減速器 輸出轉(zhuǎn)速。
[0048] 8、根據(jù)各級功率計算出各零部件或動力總成的效率。
[0049] 9、同時，當(dāng)測試完成設(shè)定工況后，測試電池的容量，可W計算出整車的能量消耗 率、續(xù)駛里程等。
[0050] 上面所述的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新 型的構(gòu)思和范圍進行限定。在不脫離本實用新型設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本 實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入到本實用新型的保護范圍，本實用 新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項】
1. 一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，包括動力總成測試臺架、動力電 池、電池管理器、電機控制器、整車控制器、測功機控制平臺、安全監(jiān)測平臺、直流電源;所述 動力總成測試臺架包括電機、減速器、以及檢測所述電機和減速器的測試組件;所述動力電 池分別連接所述電機控制器和所述電池管理器;所述電機控制器分別連接所述電機和所述 整車控制器;所述整車控制器分別連接所述電池管理器、測功機控制平臺和安全監(jiān)測平臺、 以及所述直流電源。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試 組件包括在電機與減速器連接軸上配置的第一扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試 組件還包括分別與減速器兩個傳動軸連接的第一、第二測功機;所述減速器分別與所述第 一、第二測功機的連接軸上配置第二、第三扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所 述電機、所述減速器、所述測試組件設(shè)于T型槽臺面。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一、第二測功機為模擬整車道路負(fù)載的負(fù)載電機。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述動力 電池和所述電池管理器兩者由電池模擬器替代。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括用 于測試整車的上下電管理的鑰匙開關(guān)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括模 擬整車的油門踏板和剎車踏板。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括為 電機和電機控制器提供冷卻的冷卻柜。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用動力總成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述整 車控制器分別與所述電池管理器、所述電機控制器、所述監(jiān)測平臺雙向通信。
【文檔編號】G01R31/34GK205719580SQ201620668355
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】孫玉玲, 何浩
【申請人】浙江合眾新能源汽車有限公司