电动汽车电机驱动系统测试平台技术方案

本发明专利技术提供一种电动汽车电机驱动系统测试平台，包括工控机、测功机系统、电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路和电源模拟系统。工作时首先通过路况模拟系统再现真实的汽车行驶的加减速各种工况；其次，采用基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统实现测功机系统对负载模拟的快速响应和精确跟踪控制；最终通过性能分析系统实现电机驱动系统的综合性能测试和分析。本发明专利技术为电动汽车提供一种电机驱动系统测试平台，能够实时检测电机性能，及时有效获得研发驱动电机所需数据，缩短对驱动电机的研发时间，对于引领电机测试的标准化、信息化发展均具有重要的意义。

Test platform for motor drive system of electric vehicle

The invention provides a test platform for an electric automobile motor drive system, which comprises an industrial control computer, a dynamometer system, a voltage / current sampling circuit, a torque / speed sampling circuit and a power supply simulation system. When the first through the traffic simulation system reproduce the real vehicle acceleration and deceleration conditions; secondly, using the model predictive control of simulated load tracking control system to realize the dynamometer system to control rapid response and precise tracking based on load simulation; finally through comprehensive performance test and analysis of motor drive system and analysis system. The invention provides a motor for electric vehicle drive system test platform, real-time detection of motor performance, timely and effective to obtain research data required by the drive motor, the drive motor to shorten development time, has important significance for guiding motor test standardization, informatization development.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车电机驱动系统测试平台
本专利技术属于新能源汽车
，尤其涉及电动汽车电机驱动系统测试平台。
技术介绍
在“十三五”规划中，我国提出了实施新能源汽车推广计划，提高电动车产业化水平。今年作为“十三五”的开局之年，中国新能源汽车产业由起步阶段进入加速阶段，电动汽车的发展也迎来了最佳的机遇。驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏，它所表现出的性能的优劣直接影响着新能源汽车的能效、行驶距离、速度和加速性能及造价等，高性能的汽车电机及其驱动器测试系统是评估电机及其控制器特性参数的有效手段。而目前，国内电动汽车驱动电机及其控制器测试系统处于一个起步的阶段，大多数是通过计算机仿真或是传统电机平台改造来进行测试。然而由于计算机仿真技术的不确定性，以及传统测试方法对于新型电机不适用，所以设计一个专门针对电动汽车的高性能驱动电机及其控制器的测试系统具有十分重要的意义，一方面可以为电动汽车关键技术研究提供一个真实可靠的测试环境，另一方面为产品的市场化提供参考评价的依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车电机驱动系统测试平台，为电动汽车电机驱动系统提供一个真实可靠的测试平台。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：电动汽车电机驱动系统测试平台，包括硬件部分和软件部分，此硬件部分包括工控机、测功机系统、第一电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路和电源模拟系统；所述工控机包括用户管理系统、控制系统、数据采集系统和Matlab仿真系统；所述测功机系统包括dSPACE半实物仿真系统、三相调压器、Back-To-Back变换器、负载电机、转矩/转速传感器和第二电压/电流采样电路；所述用户管理系统实时动态显示被测对象的各种参数值，对整个测试平台进行控制；所述控制系统分别连接到所述电源模拟系统和被测对象的电机驱动器的信号端，通过CAN总线与它们进行双向通讯，用于接收和发送指令；所述数据采集系统分别连接到所述第一电压/电流采样电路的输出端、所述转矩/转速采样电路的输出端和所述第二电压/电流采样电路的输出端，用以对所述负载电机的电压电流以及转矩/转速进行采集，同时对被测对象的汽车电机进行电压电流采集；所述Matlab仿真系统连接到所述dSPACE半实物仿真系统的通信端，通过以太网进行双向通信，所述Matlab仿真系统用来设计所述负载电机的控制系统仿真模型，此控制系统仿真模型中包含电压源模型、闭环控制器模型、Back-To-Back变换器模型、负载电机模型以及相应的观测器模型；所述dSPACE半实物仿真系统分别连接到所述Matlab仿真系统的通信端和所述Back-To-Back变换器的通讯接口，用以把所述负载电机的控制系统仿真模型及其控制算法直接转换成控制代码，并对所述Back-To-Back变换器发出控制信号；所述三相调压器的输入端连接到三相交流电网、输出端连接到所述Back-To-Back变换器的输入端，用以把三相交流电网提供的三相380V交流电变换成三相0-430V交流电输出给所述Back-To-Back变换器；所述Back-To-Back变换器分别连接到所述dSPACE半实物仿真系统的输出端、所述三相调压器的输出端、所述负载电机的驱动输入端和三相交流电网；所述负载电机分别连接到所述Back-To-Back变换器的输出端、所述第二电压/电流采样电路的采样输入端和所述转矩/转速传感器；所述转矩/转速传感器分别连接到所述负载电机、被测对象的汽车电机和所述转矩/转速采样电路，用以采集被测对象的汽车电机和所述负载电机的转矩及转速信号，并发送给所述数据采集系统；所述第二电压/电流采样电路分别连接到所述负载电机的输入端及所述数据采集系统，用于采集所述负载电机的电压、电流信号，通过所述第二电压/电流采样电路发送给所述数据采集系统；所述第一电压/电流采样电路分别连接到被测对象的汽车电机的电压输入端及所述数据采集系统，用于采集被测对象的汽车电机的电压、电流信号，并发送给所述数据采集系统；所述转矩/转速采样电路分别连接到所述转矩/转速传感器和所述数据采集系统，用于对采集的转矩/转速信号进行转化处理，并发送到所述数据采集系统；所述电源模拟系统分别连接到三相交流电网、所述控制系统及被测对象的电机驱动器的供电接口，通过CAN总线与所述控制系统进行通信；所述软件部分内置于所述工控机内，包括路况模拟系统、基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统和性能分析系统；工作时首先通过路况模拟系统再现真实的汽车行驶的加减速各种工况；其次，采用基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统实现测功机系统对负载模拟的快速响应和精确跟踪控制；最终通过性能分析系统实现汽车电机驱动系统的综合性能测试和分析。所述的路况模拟系统系统为采用高级车辆仿真器和等效动态阻力方程设计的路况模拟系统。所述的基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统为采用模型预测控制的转矩脉动最小化技术、参数修正与估计技术、控制周期及驱动能耗最小化技术、前馈控制与补偿技术来设计的负载模拟跟踪控制系统。所述的性能分析系统主要是对所述数据采集系统采集到的数据进行处理分析，通过动态性能分析、负载能力分析、色温云图分析、谐波分析、振动噪声分析、趋势图、能耗分析来了解被测对象的汽车电机及其控制器的运行效率、能耗、控制精度、动态响应、负载特性、谐波含量以及振动和噪声来源。电动汽车电机驱动系统测试平台，包括硬件部分和软件部分，此硬件部分包括工控机、测功机系统、第一电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路、电源模拟系统和三重三相双向DC-DC变换器；所述工控机包括用户管理系统、控制系统、数据采集系统和Matlab仿真系统；所述测功机系统包括dSPACE半实物仿真系统、三相调压器、Back-To-Back变换器、负载电机、转矩/转速传感器和第二电压/电流采样电路；所述用户管理系统实时动态显示被测对象的各种参数值，对整个测试平台进行控制；所述控制系统分别连接到所述电源模拟系统、所述三重三相双向DC-DC变换器和被测对象的电机驱动器的信号端，通过CAN总线与它们进行双向通讯，用于接收和发送指令；所述数据采集系统分别连接到所述第一电压/电流采样电路的输出端、所述转矩/转速采样电路的输出端和所述第二电压/电流采样电路的输出端，用以对所述负载电机的电压电流以及转矩/转速进行采集，同时对被测对象的汽车电机进行电压电流采集；所述Matlab仿真系统连接到所述dSPACE半实物仿真系统的通信端，通过以太网进行双向通信，所述Matlab仿真系统用来设计所述负载电机的控制系统仿真模型，此控制系统仿真模型中包含电压源模型、闭环控制器模型、Back-To-Back变换器模型、负载电机模型以及相应的观测器模型；所述dSPACE半实物仿真系统分别连接到所述Matlab仿真系统的通信端和所述Back-To-Back变换器的通讯接口，用以把所述负载电机的控制系统仿真模型及其控制算法直接转换成控制代码，并对所述Back-To-Back变换器发出控制信号；所述三相调压器的输入端连接到三相交流电网、输出端连接到所述Back-To-Back变换器的输入端，用以把三相交流电网提供的三相380V交流电变换成三相0-430V交流电输出给所述Back-To-Back变换器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，此硬件部分包括工控机、测功机系统、第一电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路和电源模拟系统；所述工控机包括用户管理系统、控制系统、数据采集系统和Matlab仿真系统；所述测功机系统包括dSPACE半实物仿真系统、三相调压器、Back‑To‑Back变换器、负载电机、转矩/转速传感器和第二电压/电流采样电路；所述用户管理系统实时动态显示被测对象的各种参数值，对整个测试平台进行控制；所述控制系统分别连接到所述电源模拟系统和被测对象的电机驱动器的信号端，通过CAN总线与它们进行双向通讯，用于接收和发送指令；所述数据采集系统分别连接到所述第一电压/电流采样电路的输出端、所述转矩/转速采样电路的输出端和所述第二电压/电流采样电路的输出端，用以对所述负载电机的电压电流以及转矩/转速进行采集，同时对被测对象的汽车电机进行电压电流采集；所述Matlab仿真系统连接到所述dSPACE半实物仿真系统的通信端，通过以太网进行双向通信，所述Matlab仿真系统用来设计所述负载电机的控制系统仿真模型，此控制系统仿真模型中包含电压源模型、闭环控制器模型、Back‑To‑Back变换器模型、负载电机模型以及相应的观测器模型；所述dSPACE半实物仿真系统分别连接到所述Matlab仿真系统的通信端和所述Back‑To‑Back变换器的通讯接口，用以把所述负载电机的控制系统仿真模型及其控制算法直接转换成控制代码，并对所述Back‑To‑Back变换器发出控制信号；所述三相调压器的输入端连接到三相交流电网、输出端连接到所述Back‑To‑Back变换器的输入端，用以把三相交流电网提供的三相380V交流电变换成三相0‑430V交流电输出给所述Back‑To‑Back变换器；所述Back‑To‑Back变换器分别连接到所述dSPACE半实物仿真系统的输出端、所述三相调压器的输出端、所述负载电机的驱动输入端和三相交流电网；所述负载电机分别连接到所述Back‑To‑Back变换器的输出端、所述第二电压/电流采样电路的采样输入端和所述转矩/转速传感器；所述转矩/转速传感器分别连接到所述负载电机、被测对象的汽车电机和所述转矩/转速采样电路，用以采集被测对象的汽车电机和所述负载电机的转矩及转速信号，并发送给所述数据采集系统；所述第二电压/电流采样电路分别连接到所述负载电机的输入端及所述数据采集系统，用于采集所述负载电机的电压、电流信号，通过所述第二电压/电流采样电路发送给所述数据采集系统；所述第一电压/电流采样电路分别连接到被测对象的汽车电机的电压输入端及所述数据采集系统，用于采集被测对象的汽车电机的电压、电流信号，并发送给所述数据采集系统；所述转矩/转速采样电路分别连接到所述转矩/转速传感器和所述数据采集系统，用于对采集的转矩/转速信号进行转化处理，并发送到所述数据采集系统；所述电源模拟系统分别连接到三相交流电网、所述控制系统及被测对象的电机驱动器的供电接口，通过CAN总线与所述控制系统进行通信；所述软件部分内置于所述工控机内，包括路况模拟系统、基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统和性能分析系统；工作时首先通过路况模拟系统再现真实的汽车行驶的加减速各种工况；其次，采用基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统实现测功机系统对负载模拟的快速响应和精确跟踪控制；最终通过性能分析系统实现汽车电机驱动系统的综合性能测试和分析。...

【技术特征摘要】
1.电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，此硬件部分包括工控机、测功机系统、第一电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路和电源模拟系统；所述工控机包括用户管理系统、控制系统、数据采集系统和Matlab仿真系统；所述测功机系统包括dSPACE半实物仿真系统、三相调压器、Back-To-Back变换器、负载电机、转矩/转速传感器和第二电压/电流采样电路；所述用户管理系统实时动态显示被测对象的各种参数值，对整个测试平台进行控制；所述控制系统分别连接到所述电源模拟系统和被测对象的电机驱动器的信号端，通过CAN总线与它们进行双向通讯，用于接收和发送指令；所述数据采集系统分别连接到所述第一电压/电流采样电路的输出端、所述转矩/转速采样电路的输出端和所述第二电压/电流采样电路的输出端，用以对所述负载电机的电压电流以及转矩/转速进行采集，同时对被测对象的汽车电机进行电压电流采集；所述Matlab仿真系统连接到所述dSPACE半实物仿真系统的通信端，通过以太网进行双向通信，所述Matlab仿真系统用来设计所述负载电机的控制系统仿真模型，此控制系统仿真模型中包含电压源模型、闭环控制器模型、Back-To-Back变换器模型、负载电机模型以及相应的观测器模型；所述dSPACE半实物仿真系统分别连接到所述Matlab仿真系统的通信端和所述Back-To-Back变换器的通讯接口，用以把所述负载电机的控制系统仿真模型及其控制算法直接转换成控制代码，并对所述Back-To-Back变换器发出控制信号；所述三相调压器的输入端连接到三相交流电网、输出端连接到所述Back-To-Back变换器的输入端，用以把三相交流电网提供的三相380V交流电变换成三相0-430V交流电输出给所述Back-To-Back变换器；所述Back-To-Back变换器分别连接到所述dSPACE半实物仿真系统的输出端、所述三相调压器的输出端、所述负载电机的驱动输入端和三相交流电网；所述负载电机分别连接到所述Back-To-Back变换器的输出端、所述第二电压/电流采样电路的采样输入端和所述转矩/转速传感器；所述转矩/转速传感器分别连接到所述负载电机、被测对象的汽车电机和所述转矩/转速采样电路，用以采集被测对象的汽车电机和所述负载电机的转矩及转速信号，并发送给所述数据采集系统；所述第二电压/电流采样电路分别连接到所述负载电机的输入端及所述数据采集系统，用于采集所述负载电机的电压、电流信号，通过所述第二电压/电流采样电路发送给所述数据采集系统；所述第一电压/电流采样电路分别连接到被测对象的汽车电机的电压输入端及所述数据采集系统，用于采集被测对象的汽车电机的电压、电流信号，并发送给所述数据采集系统；所述转矩/转速采样电路分别连接到所述转矩/转速传感器和所述数据采集系统，用于对采集的转矩/转速信号进行转化处理，并发送到所述数据采集系统；所述电源模拟系统分别连接到三相交流电网、所述控制系统及被测对象的电机驱动器的供电接口，通过CAN总线与所述控制系统进行通信；所述软件部分内置于所述工控机内，包括路况模拟系统、基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统和性能分析系统；工作时首先通过路况模拟系统再现真实的汽车行驶的加减速各种工况；其次，采用基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统实现测功机系统对负载模拟的快速响应和精确跟踪控制；最终通过性能分析系统实现汽车电机驱动系统的综合性能测试和分析。2.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：所述的路况模拟系统系统为采用高级车辆仿真器和等效动态阻力方程设计的路况模拟系统。3.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：所述的基于模型预测控制的负载模拟跟踪控制系统为采用模型预测控制的转矩脉动最小化技术、参数修正与估计技术、控制周期及驱动能耗最小化技术、前馈控制与补偿技术来设计的负载模拟跟踪控制系统。4.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：所述的性能分析系统主要是对所述数据采集系统采集到的数据进行处理分析，通过动态性能分析、负载能力分析、色温云图分析、谐波分析、振动噪声分析、趋势图、能耗分析来了解被测对象的汽车电机及其控制器的运行效率、能耗、控制精度、动态响应、负载特性、谐波含量以及振动和噪声来源。5.电动汽车电机驱动系统测试平台，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，此硬件部分包括工控机、测功机系统、第一电压/电流采样电路、转矩/转速采样电路、电源模拟系统和三重三相双向DC-DC变换器；所述工控机包括用户管理系统、...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凤翔，柯栋梁，张桢滨，于新红，张少煌，梅雪竹，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35