车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试方法，其硬件平台部分包括被测电机/发动机、转动惯量盘、弹性联轴器、陪测电机、测试仪感器、逆变器、微处理器、双向直流电源、输出显示设备、输入设备。所述微处理器内运行车辆实时模拟程序。该程序依据四分之一车辆模型的能量传递关系，虚拟汽车车体线速度、高度、加速度、滑移率，为被测电机/发动机提供测试转矩。运行了车辆实时模拟程序的硬件平台具有实时、精确、节能的优点，适用于车辆牵引力/制动力控制特别是基于车速与车加速度的防滑控制算法开发。

【技术实现步骤摘要】
车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置及方法
本专利技术涉及一种测试方法。具体地说涉及一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置及方法。
技术介绍
车辆在行驶时，加减速和转向需要轮胎的纵向力和侧向力。这两个力是轮胎与路面接触发生形变引起的，不同的轮胎与不同的路面的摩擦系数不尽相同，且摩擦力大小随着滑移率的变化非线性变化。为获得较大的纵向力和侧向力，以保证车辆的机动性和安全性，滑移率应予以控制在合理的范围内。滑移率的大小与车辆行驶速度和轮胎旋转速度有关，受轮胎驱动/制动转矩的控制。车辆防滑控制的验证和测试离不开试验系统的支撑。目前，车辆牵引力控制的试验有以下几种方法：第一种方法是仿真分析，即使用专业的动力学仿真软件,如adams、carsim等搭建车辆仿真模型，进行牵引力控制的仿真验证，但数值仿真的可信度不高。第二种方法是实车验证，即驾驶试验车辆在各种不同附着系数的路面上行驶以测试牵引力控制性能。但这种方法需要先制造出实车或车辆缩小模型，才能对牵引力控制系统进行牵引力控制性能的检测，不适用于实验室内检测且试验具有一定危险性。第三种方法是实验台架，该方法台架执行器交流电机与被测电机/发动机同轴，通过控制执行器交流电机的电流来验证被测电机/发动机的特性，而根据国标GB/T18297，试验台架需要电机运行在恒转矩运行段，靠电机的恒转矩输出控制以实现台架系统的运行。为更快速地开发车辆防滑控制，往往三种方法结合使用，其中试验台架既具有半实物的真实性，又具有半数字的易修改特点，使用较为频繁。车辆牵引/制动力控制的验证和测试离不开试验台架的支撑。试验台架分为两种：带有滚筒的和不带滚筒的试验台架。其主要区别是道路模拟的方式不同，带有滚筒的试验台架通过滚筒模拟路面；不带滚筒的试验台架通过其他设备，如电气负载，来模拟车辆在道路上行驶。因实际车辆行驶时路面和轮胎不尽相同，滚筒接触面的材料改变困难，滚筒上所加惯量盘不能模拟直线运动车体运动时所具有的惯性。带滚筒的试验台架不能准确的模拟轮胎在路面上发生打滑的过程，不能模拟轮胎从一种路面到另一种路面滑移率变化的动态过程，不能穷举所有的轮地附着关系。因此，不带滚筒的防滑测试台架受到广泛的关注。P.Khatun、C.M.Bingham、N.Schofield和P.H.Mellor发表的题目为“一种用来研究电动车辆牵引制动系统的实验台架以及该系统控制”(Anexperimentallaboratorybenchsetuptostudyelectricvehicleantilockbraking/tractionsystemsandtheircontrol)的论文中给出了一种基于异步电机和变压变频调速的轮胎打滑测试平台，作者利用异步电机的人为特性曲线中转矩转差率关系与附着力滑移率关系自然相似的特点，在异步电机定子三相端子加以电压可变的三相定频电源，并通过调节串入异步电机定子电阻来得到几条轮胎路面的附着力-滑移率曲线。但受制于滑移率与转差率的计算公式不同，该台架只能模拟车辆制动时的轮胎路面关系，不能应用于牵引力控制系统的开发。且不能反映车辆制动过程中车辆速度变化对滑移率的影响。因为测试系统中无法模拟车辆的直线运动，故不能用来验证基于车辆速度或者车辆加速度的防滑控制策略。目前文献中存在的防打滑测试台架均不能仿真车体的线速度，不能用来验证基于车辆速度或者车辆加速度的先进防滑控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的测试台架不能准确模拟车辆的线速度与整车的动能，不适用于基于车辆模型的防滑控制算法验证，提供一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置及方法，其测试具有实时性和更加精确的特点。为解决上述技术问题，本专利技术的构思是：为仿真实际路面上发生的打滑现象，以为车载电机/发动机开发防滑控制策略。需要满足当台架被测电机/发动机输出轴上转速、转矩与实际在路面行驶的车辆电机/发动机轴上输出的转速、转矩和相同时，虚拟车辆与真实车辆的车体线速度、轮角速度、滑移率相同。从防打滑控制的角度来看，在相同的防滑控制策略下，台架被测电机的控制器能够读取陪测电机控制器计算得到的车速、轮速等信号，并做出调节，调整被测电机的输出转矩或者转速，以达到模仿实车在真实路面上行驶的效果。研究实车的直线运动时，可以把车体看成一个质点，忽略车体的俯仰、侧倾和横摆现象，只研究四分之一车辆在路面上行驶的情况。对比测试台架轴上数学模型与四分之一车辆模型，在台架陪测电机控制器中输入四分之一车辆模型的方程，使测试台架数学模型与四分之一车辆模型一致，也就可以模拟实车在道路上行驶的情况。根据四分之一车辆模型和能量守恒定律，在研究被测电机牵引力控制时，台架系统吸收的被测电机/发动机的能量，除了转化为台架轴旋转动能外，还要有部分能量转化为电能储存在电池或者回馈到电网中去。这部分能量的大小通过控制陪测电机的转矩进行控制。具体的来说是由当前车速、轮速、车重、坡度、风阻、滚阻、轮-地接触关系来确定陪测电机的输出转矩，即T*|t=[Fd|t(rω|t-V|t)+Twr|t(rω|t-V|t)+Fdr|tV|t+MgV|tSinα+MV|td(V|t)/dt]/ω|t。Fd|t代表此时刻路面给轮胎的力，ω|t代表此时刻轮旋转角速度，V|t代表此时刻车速，Twr|t代表此时刻的滚阻，M为等效车重，r为车轮半径，α为坡度。陪测电机的输出转矩的给定应时刻与真实时间对照，每一个定时器周期给定一次，程序里做的微分和积分计算也是以定时器周期进行离散化处理，从而保证测试试验的实时性。根据上述专利技术构思，本专利技术采用如下技术方案：一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置，由一个被测电机/发动机连接一个陪测系统构成，其特征在于：所述陪测系统是一个陪测电机经一个联轴器，一个法兰三，一个法兰四，一个转动惯量盘，一个法兰二，一个法兰一连接被测电机/发动机；所述陪测电机经一个逆变器电连接一个双向直流电源；一个微处理器电连接逆变器；一个输入设备和一个显示设备电连接微处理器；一个测速传感器；一个测速传感器连接陪测电机而其输出连接至微处理器。一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试方法，采用上述的车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置进行测试操作，其特征在于具体操作步骤如下：1).进行测试车辆、环境参数初始化操作；2).判断定时器计数是否到达，如到达，进行步骤3），如未到达进行步骤4）；3).进行实时转矩计算操作；4).判断是否收到停机指令，如收到进行步骤5），否则进行步骤2）；5).进行停机操作上述步骤1).进行测试车辆、环境参数初始化操作的具体方法：(1-1).陪测电机控制器读取输入设备指令值即车辆的旋转系的等效转动惯量J，车辆的等效质量M，车轮半径r，风阻系数Cd，迎风面积A，空气密度ρ，模拟测试地点的重力加速度g，车辆线速度初始值Vini，车辆海拔高度初始值hini，坡度角α，轮胎-地面滚阻力矩Twr随车速V变化表格，轮胎-地面附着系数μ随滑移率λ变化表格。所述等效转动惯量J为变速器、传动轴电机转子或发动机曲轴等的与车辆轮轴相连部件的等效转动惯量。所述等效质量M为车辆总量Mtotal与车辆轮胎个数的比值。如判断所输入参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置，由一个被测电机/发动机（4）连接一个陪测系统（1）构成，其特征在于：所述陪测系统（1）是由一个陪测电机（12）经一个联轴器（9），一个法兰三（10），一个法兰四（11），一个转动惯量盘（5），一个法兰二（3），一个法兰一（2）连接被测电机/发动机（4）；所述陪测电机（12）经一个逆变器（14）电连接一个双向直流电源（6）；一个微处理器（15）电连接逆变器（14）；一个输入设备（8）和一个显示设备（7）电连接微处理器（15）；一个测速传感器（13）连接陪测电机（12）而其输出连接至微处理器（15）。

【技术特征摘要】
1.一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置，由一个被测电机/发动机（4）连接一个陪测系统（1）构成，其特征在于：所述陪测系统（1）是由一个陪测电机（12）经一个联轴器（9），一个法兰三（10），一个法兰四（11），一个转动惯量盘（5），一个法兰二（3），一个法兰一（2）连接被测电机/发动机（4）；所述陪测电机（12）经一个逆变器（14）电连接一个双向直流电源（6）；一个微处理器（15）电连接逆变器（14）；一个输入设备（8）和一个显示设备（7）电连接微处理器（15）；一个测速传感器（13）连接陪测电机（12）而其输出连接至微处理器（15）。2.一种车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试方法，采用根据权利要求1所述的车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试装置进行测试操作，其特征在于具体操作步骤如下：1).进行测试车辆、环境参数初始化操作；2).判断定时器计数是否到达，如到达，进行步骤3），如未到达进行步骤4）；3).进行实时转矩计算操作；4).判断是否收到停机指令，如收到进行步骤5），否则进行步骤2）；5).进行停机操作。3.根据权利要求2所述的车辆驱动电机或发动机的牵引/制动控制系统测试方法，其特征在于所述步骤1)进行测试车辆、环境参数初始化操作的具体方法：(1-1).陪测电机控制器读取输入设备指令值即车辆的旋转系的等效转动惯量J，车辆的等效质量M，车轮半径r，风阻系数Cd，迎风面积A，空气密度ρ，模拟测试地点的重力加速度g，车辆线速度初始值Vini，车辆海拔高度初始值hini，坡度角α，轮胎-地面滚阻力矩Twr随车速V变化表格，轮胎-地面附着系数μ随滑移率λ变化表格；所述等效转动惯量J为变速器、传动轴电机转子或发动机曲轴等的与车辆轮轴相连部件的等效转动惯量；所述等效质量M为车辆总量Mtotal与车辆轮胎个数的比值；如判断所输入参数超出平台模拟范围系统应重新输入应指出所述陪测电机控制器内应有至少预存三种轮胎路面的附着系数随滑移率变化的表格，一种轮胎-地面滚阻力矩Twr随车速V变化表格；所述表格包括但不限于冰面、雪面、沥青路面路面的附着...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建，马鸿泰，汪丹妮，杜萌，范应鹏，邝文学，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31