一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统，包括一台架主控模块，所述台架主控模块控制包括上位机PC与工控计算机，所述工控计算机通过数据采集模块分别与上位机PC、动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块、路感模拟模块以及驾驶员输入模块相连；所述工控计算机用以控制均安装于一试验台上的动力输出模块、惯量模拟模块以及负载模拟模块进行车辆运行参数模拟；所述动力输出模块包括发动机、动力电池、驱动电机以及自动变速器。本发明专利技术通过模块化的设计实现纯电动或者混合动力汽车的台架模拟试验，通过仿真实现实时的人机交互和工况模拟，并能够实现驾驶员在环的整车试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车试验
，特别涉及一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统。
技术介绍
与整车试验相比，台架试验有不受外界自然环境的限制的优点。同时台架试验的零部件布置不受整车总布置的限制。汽车台架试验技术又分为底盘测功机试验和台架模拟试验。相比底盘测功机试验，台架模拟试验能够在电动汽车的研宄和开发前期提供必要的动力匹配、能源管理系统、电机及其控制系统、制动能量回收以及混合动力电动汽车的动力耦合控制等所用的试验平台。目前室内台架模拟试验广泛采用了随机加载、数据自动记录和采集处理系统，能够模拟车辆的实际使用工况，提高了试验精度，缩短了试验周期，加快了新产品开发的步伐。室内模拟试验不仅可以对零部件、总成进行性能、强度和寿命试验，也可以对整车参数进行测定，模拟道路行驶的各种试验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统，通过模块化的设计实现纯电动或者混合动力汽车的台架模拟试验，通过仿真实现实时的人机交互和工况模拟，并能够实现驾驶员在环的整车试验。试验台可实现纯电动或者混合动力的整车性能以及控制策略的试验，同时模块化设计可实现部件的相应测试。本专利技术采用以下方案实现:一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统，包括一台架主控模块，所述台架主控模块控制包括上位机PC与工控计算机，所述工控计算机通过数据采集模块分别与上位机PC、动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块、路感模拟模块以及驾驶员输入模块相连；所述工控计算机用以控制均安装于一试验台上的动力输出模块、惯量模拟模块以及负载模拟模块进行车辆运行参数模拟；所述动力输出模块包括发动机、动力电池、驱动电机以及自动变速器；所述惯量模拟模块包括一飞轮组，用以模拟不同车辆的惯性载荷；所述负载模拟模块包括一电力测功机，用以模拟汽车行驶过程中的滚动阻力、空气阻力以及坡度阻力并修正所述飞轮组进行惯量模拟的误差。进一步地，所述发动机为半实物结构的模拟电控发动机箱，所述的模拟电控发动机箱中的ECU模块通过CAN总线与所述工控计算机连接。进一步地，所述驱动电机连接至一第一转速转矩传感器的一端，所述第一转速转矩传感器的另一端连接至所述自动变速器的一端；所述自动变速器的另一端连接至一第二转速转矩传感器的一端，所述第二转速转矩传感器的另一端连接至所述飞轮组。较佳的，驱动电机采用永磁同步电动机，所述永磁同步电动机的电机控制器可采用水冷的方式进行冷却；所述自动变速器可采用两档AMT，以低档完成汽车的起步和爬坡，以高档满足高速行驶的需求；所述飞轮组通过固定飞轮与自由飞轮的组合，模拟不同车辆的惯性载荷。所述电力测功机在模拟汽车行驶过程中的滚动阻力、空气阻力以及坡度阻力并修正飞轮组惯量模拟的误差的同时还可实现制动能量回收。特别地，可加入升速箱使自动变速器输出的转速和转矩达到试验要求。所述试验平台上的机械传动的排列结构为“一”字形，驱动电机、转速转矩传感器、自动变速器、升速箱、飞轮组以及电力测功电机安装于在试验平台上，并通过联轴器连接。进一步地，所述驾驶员输入模块包括驾驶员座椅、方向盘、加速踏板以及制动踏板，用以进行驾驶员操作模拟。进一步地，所述路感模拟模块包括拉压力传感器、滚珠丝杠及其导向机构以及直流力矩电机及其控制器，用以模拟驾驶中的实时路感。进一步地，所述数据采集模块采用为CAN总线与数据采集卡相结合的通信结构，用以采集所述动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块、路感模拟模块、驾驶员输入模块以及转速转矩传感器的信号并传输所述工控机发送的控制信号。所述通信结构可提高多线程传输效率。进一步地，所述上位机通过Matlab/Simulink生成控制策略并导入LabviewRT中实时仿真以及通过Labview平台实现数据的实时显示，所述上位机通过CAN总线结构与所述工控计算机进行数据传输，所述工控机根据LabviewRT中实时仿真对所述动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块以及路感模拟模块进行控制。进一步地，所述上位机采用Prescan构建虚拟现实路面场景；所述上位机通过CAN总线结构与所述工控计算机进行数据传输，所述工控计算机将车辆的位置、速度和姿态信息以CAN报文形式发送至上位机，所述上位机根据接收到的所述工控计算机发送的报文信息进行更新Prescan中虚拟车辆的位置、速度和姿态以及相应的交通场景。较佳的，由Matlab/Simulink、Labview和Prescan生成的车辆运行参数进行模拟，其中电池能量管理系统、发动机控制系统、驱动电机控制器、飞轮组控制器、电力测功机控制器和路感模拟控制器的控制策略由Matlab/Simulink进行编写并导入LabviewRT实时仿真。工控机通过数据采集模块采集实时的整车信号，Labview构建的界面在上位机进行实时显示与监测同时进行数据的记录。进一步地，上位机采用Prescan构建虚拟现实场景，通过设定路况信息，利用虚拟现实技术将车辆的运行状态、交通场景的变换以及虚拟路况导航以动画的形式反映出来，通过投影技术投影到驾驶员眼前。驾驶员操纵方向盘/加速踏板/制动踏板输出操作信号，实时仿真系统采集操作信号并由实时内核计算车辆模型的运行状态并更新道路模型。从而实现人-车-路的闭环系统。本专利技术的优点在于，不仅可以实现设定工况的试验，平且突破了传统台架模拟与驾驶员实际驾驶脱离的仿真测试，可以实现了驾驶员在环的试验系统，更接近于实车试验。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的控制流程图。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种基于人-车-路闭环控制的新能源汽车试验系统，如图1所示，包括一台架主控模块，所述台架主控模块控制包括上位机PC与工控计算机，所述工控计算机通过数据采集模块分别与上位机PC、动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块、路感模拟模块以及驾驶员输入模块相连；所述工控计算机用以控制均安装于一试验台上的动力输出模块、惯量模拟模块以及负载模拟模块进行车辆运行参数模拟；所述动力输出模块包括发动机、动力电池、驱动电机以及自动变速器；所述惯量模拟模块包括一飞轮组，用以模拟不同车辆的惯性载荷；所述负载模拟模块包括一电力测功机，用以模拟汽车行驶过程中的滚动阻力、空气阻力以及坡度阻力并修正所述飞轮组进行惯量模拟的误差。在本实施例中，所述发动机为半实物结构的模拟电控发动机箱，所述的模拟电控发动机箱中的ECU模块通过CAN总线与所述工控计算机连接；所述驱动电机为永磁同步电动机。 在本实施例中，所述驱动电机连接至一第一转速转矩传感器的一端，所述第一转速转矩传感器的另一端连接至所述自动变速器的一端；所述自动变速器的另一端连接至一第二转速转矩传感器的一端，所述第二转速转矩传感器的另一端连接至所述飞轮组。在本实施例中，所述永磁同步电动机的电机控制器可采用水冷的方式进行冷却；所述自动变速器可采用两档AMT，以低档完成汽车的起步和爬坡，以高档满足高速行驶的需求；所述飞轮组通过固定飞轮与自由飞轮的组合，模拟不同车辆的惯性载荷。所述电力测功机在模拟汽车行驶过程中的滚动阻力、空气阻力以及坡度阻力并修正飞轮组惯量模拟的误差的同时还可实现制动能量回收。特别地，可加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人‑车‑路闭环控制的新能源汽车试验系统，其特征在于：包括一台架主控模块，所述台架主控模块控制包括上位机PC与工控计算机，所述工控计算机通过数据采集模块分别与上位机PC、动力输出模块、惯量模拟模块、负载模拟模块、路感模拟模块以及驾驶员输入模块相连；所述工控计算机用以控制均安装于一试验台上的动力输出模块、惯量模拟模块以及负载模拟模块进行车辆运行参数模拟；所述动力输出模块包括发动机、动力电池、驱动电机以及自动变速器；所述惯量模拟模块包括一飞轮组，用以模拟不同车辆的惯性载荷；所述负载模拟模块包括一电力测功机，用以模拟汽车行驶过程中的滚动阻力、空气阻力以及坡度阻力并修正所述飞轮组进行惯量模拟的误差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林歆悠，林海波，翟柳清，冯其高，张少博，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35