[发明专利]一种用于车辆电驱动系统的台架试验设备及其使用方法

说明书

本发明涉及一种用于车辆电驱动系统的台架试验设备及其使用方法，其特征在于，该台架试验设备包括车用电机、加载电机、仿真计算装置、负载控制器、电机驱动装置、滑移率控制器和变频柜；车用电机通过传动装置连接加载电机，传动装置上设置检测装置，检测装置用于检测车用电机和加载电机实际转速以及传动装置转矩；电机驱动装置用于将车用电机的实际电磁转矩反馈至仿真计算装置；仿真计算装置用于计算车辆动力学状态参数；负载控制器用于计算加载电机所需电磁转矩；变频柜用于对加载电机进行直接电力驱动；滑移率控制器用于计算车用电机目标滑移率和所需电磁转矩，电机驱动装置对所述车用电机进行直接电力驱动，本发明可广泛应用于台架试验设备中。

技术领域

本发明是关于一种用于车辆电驱动系统的台架试验设备及其使用方法，属于电动车辆技术领域。

背景技术

车辆在驱动和制动的特定情况下会出现车轮的滑转，此时车轮的转速与车辆实际纵向速度不对应，在经典汽车理论中，可以用滑移率的概念对车轮滑转的程度进行描述，为了在台架上准确地模拟出滑移率的变化规律，需要准确地再现车身的纵向速度和车轮的转速。包括混合动力、纯电动等多种形式的电动汽车具有电驱动系统，其中，电驱动系统的电机系统力矩响应速度快可以准确地跟踪控制目标，并可据此观测地面纵向力，该特性使得电动汽车可以实施先进的驱动防滑和/或制动防抱死控制策略，从而使车辆滑移率控制性能得到极大的改善。通过相关控制算法进行实车道路试验时需要专用路面测试跑道，投资大且受气候环境限制大，同时涉及车辆行驶安全的测试对测试人员的人身安全有较大的风险，这些因素的制约使得通过实车道路试验进行的研发周期长、费用高、不易系统而全面地对控制中存在的问题进行检测，尤其当车速较高、车身动能大时，这些限制尤其明显。

电动汽车台架试验方法可以有效地解决上述问题，能够支撑高水平的研究工作和有竞争力产品的开发。针对车辆正常行驶过程中电驱动系统的负载模拟，考虑到电动汽车台架的建设成本，常采用机械飞轮与电惯量模拟结合的方式选用小功率等级的电惯量模拟系统。然而在车辆滑移率控制试验过程中，即使是考虑在极短时间范围内，当车速稳定在目标值附近时，随着滑移率、滑移率变化率和路面附着系数的变化，等效转动惯量的变化也没有集中在某个小范围内，且在驱动防滑过程中随着稳定车速的增加，车身平动等效的转动惯量逐步趋近于零，因此，需要由机械飞轮模拟的转动惯量为零，即当通过模拟电驱动系统负载进而模拟车轮滑移率控制过程时，需要采用惯量完全电模拟的方法，其中，最基本的一种电动汽车台架结构是双电机共轴连接结构。在滑移率控制试验过程中，需要通过闭环控制系统基于实时检测的数据在线计算需要由加载电机提供的负载转矩和/或转速，如果加载电机采用转矩跟随模式，则需要基于由设置在双电机连接轴上的传感器检测的转速通过微分计算来获得期望的负载转矩，然而，微分计算会将信号噪声放大，进行滤波处理又会导致失真，降低模拟的准确度。

现有技术公开了一种用于电动车辆的电机测试台架，该测试台架采用双电机测试台架，未使用机械飞轮模拟惯量，是基于预定的车辆行驶循环工况计算出用于加载电机的预定的转速曲线，然而，该测试台架是通过模拟在预定的车辆行驶循环工况下的正常行驶过程而进行能量使用效率的测试，通过给加载电机提供预定的转速曲线而故意避免闭环反馈控制，并未涉及车轮滑移率控制台架试验过程中动态负载模拟的问题，也无法用于车轮滑移率控制台架试验过程中的动态负载模拟。

与车辆正常行驶过程相比，当车轮发生滑转时，滑移率控制过程涉及的电驱动系统带宽相对较高、对于局部动态性能要求也更高，因此也就需要负载模拟设备能够反映频带更高的动态性能。研究人员发现为满足滑移率的模拟需要，速度跟随的带宽要求是能量经济性测试带宽要求的30多倍，然而现有技术无法满足滑移率模拟过程中对负载模拟动态性能的要求，当使用双电机测试台架进行滑移率控制模拟动态测试时，车轮发生滑转时电机转速与车速不再保持对应，车身平动惯量不再直接影响电驱动系统的负载大小，需要考虑滑移率的影响，滑移率控制对负载模拟控制的干扰影响了模拟效果和测试结果，因此，迫切需要在双电机台架系统的台架上准确地消除电动汽车滑移率控制对台架模拟控制造成的干扰和影响，实现滑移率的准确模拟。

发明内容