一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台及其试验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台及其试验方法，包括电源模块、动力模块、驱动模块和控制系统；电源模块包括蓄电池组、充电系统、充电系统控制器、电压传感器、电池模拟器、温度传感器、霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块，充电系统连接蓄电池组，电压传感器连接在蓄电池组的充电端和放电端，温度传感器和霍尔电流传感器连接在蓄电池组的放电端，电池模拟器外端连接三相电网，电池模拟器内端与蓄电池组连接，霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块连接，充电系统控制器和电荷积累SOC估值模块连接；本发明专利技术以电池模拟器工况可编程功能实现蓄电池组放电负载的模拟，没有传动功率损失，更准确的对蓄电池组放电特性试验。 1

A multifunctional electric tractor test rig based on CAN communication and its test method

The invention discloses a multi-function electric tractor test bed based on CAN communication and its test method, including power module, power module, driving module and control system. The power module includes battery, charging system, charging system controller, voltage sensor, electric pool simulator, temperature sensor, Holzer electricity. The flow sensor and charge accumulation SOC estimate module. The charging system connects the battery group. The voltage sensor is connected to the charging and discharging end of the battery group. The temperature sensor and the Holzer current sensor are connected to the discharge end of the battery group. The outer end of the battery simulator connects with the three-phase power grid. The inner end of the battery simulator is connected with the battery group. Then, the Holzer current sensor is connected with the charge accumulation SOC estimation module, the charging system controller and the charge accumulation SOC valuation module are connected. The invention can simulate the discharge load of the battery group by the programmable function of the battery simulator, without loss of transmission power and more accurate test on the discharge characteristics of the battery group. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台及其试验方法
本专利技术涉及农业机械
，具体地说是涉及一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台及其试验方法。
技术介绍
节能和环保逐渐成为了全世界需要共同面对的问题。我国为了应对目前越来越严重的环境污染问题以及不可再生石油资源紧缺的问题，一方面对车辆排放标准越来越严格的控制标准，从国严格控制到现阶段的国排放标准；另一方面大力加大对电动车辆方面关键技术的研发。拖拉机是现代农业生产上的主要动力车辆，可以实现农业作业中的犁耕、旋耕、植保、收货等农业任务。我国是一个农业大国，农业拖拉机使用广泛。近年来，拖拉机整机保有量不断的增加。尽管我国农业机械化取得了长足发展，但与发达国家相比尚存在诸多差距。我国农业经济与发达国家的差异主要在于，耕地面积广，农机产品需求量大，由此迫切需要加快对电动拖拉机的研制，以应对需要面临的挑战。所以大力发展电动拖拉机是我国农机面临的重大课题，拖拉机电动化是解决我国面对的能源危机以及环保问题有效的方式。试验是电动拖拉机的必要途径，能够在缺少样车的情况下对电动拖拉机的动力系统、传动系统、驱动系统等关键技术进行研究，而且能够验证设计思想和理论方法、缩短开发周期、降低开发成本和风险。传统拖拉机试验开发有实车道路试验和仿真测试两种方式。由于仿真测试过程中存在的误差不能准确的反应整车在路况行驶中的实际情况，导致试验结果的不稳定性；实车试验根据相关道路试验标准，可以得到整车相关性能参数，但是开发成本太大。电动拖拉机试验台技术可以真实模拟拖拉机在作业条件下的负载，为电动拖拉机研发提供准确的数据，对电动拖拉机开发具有重大的意义。国外电动拖拉机技术在上个世纪已经有通过电网接入的电动样车，电动拖拉机关键技术发展时间较长。我国电动拖拉机相关项目研究尚处于技术储备阶段，国内尚无相关样机，主流企业也并未进行相关研究；相关高校只是局限于理论研究阶段。随着锂电池组在电池能量密度上的优点，以及矢量法对三相交流电动机控制理论的发展和完善，锂电池组电动机作为动力系统的电动车辆已经出现在了人们的生活中。电动车辆试验台技术也取得了一定的技术发展，解决了一定的关键技术问题。但是由于电动拖拉机工况要求和电动车辆的不同，无法直接移植电动车辆试验台技术。电动拖拉机的主要工况是田间工作，工作负载大，要求电动拖拉机在低速时恒转矩工作，高速时处于恒功率工作条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有技术中存在的问题提供一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台及其试验方法，以电池模拟器工况可编程功能实现蓄电池组放电负载的模拟，不同于传统机械传动连接，没有传动功率损失，更准确的对蓄电池组放电特性试验。蓄电池试验系统，不同于传统电池试验利用负载电机模拟电池放电过程中的负载，本专利技术特点在于利用电池模拟器实现蓄电池组放电试验模拟工况负载。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台，包括电源模块、动力模块、驱动模块和控制系统；其中，电源模块连接动力模块，动力模块连接驱动模块，电源模块、动力模块、驱动模块均与控制系统连接；电源模块包括蓄电池组、充电系统、充电系统控制器、电压传感器、电池模拟器、温度传感器、霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块，充电系统连接蓄电池组并为蓄电池组供电，电压传感器连接在蓄电池组的充电端和放电端，温度传感器和霍尔电流传感器连接在蓄电池组的放电端，充电系统由充电系统控制器控制，电池模拟器外端连接三相电网，电池模拟器内端与蓄电池组连接，霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块连接，充电系统控制器和电荷积累SOC估值模块连接；所述动力模块包括主电动机，主电动机由主电机控制器控制，主电机控制器连接蓄电池组，主电动机上安装有转矩转速传感器；所述驱动模块包括变速箱、驱动系、驱动轮、双滚筒装置；变速箱的输入轴连接主电动机，变速箱的输出轴连接驱动系，驱动系连接驱动轮，驱动轮连接双滚筒装置，双滚筒装置连接液压传动装置，并由液压传动装置控制其转动；驱动系上安装有转矩转速传感器，双滚筒装置上安装有力矩传感器和速度传感器；所述控制系统包括CAN总线，CAN总线包括微处理器、CAN控制器和CAN收发器；充电系统控制器、电荷积累SOC估值模块和电池模拟器均连接微处理器并向微处理器发送指令，微处理器接收相应指令并传送给CAN控制器，CAN控制器将接收的指令按照CAN协议格式标准帧发送至CAN收发器，CAN收发器将标准帧格式指令转化为电平信号传输到CAN总线；转矩转速传感器、力矩传感器、速度传感器、电压传感器、主电磁继电器和辅电磁继电器连接数据采集卡，数据采集卡连接CAN总线；CAN总线通过CAN通信接口与整车ECU连接，用于将接收的信息传递到整车ECU；整车ECU与试验台ECU以及上位机连接，上位机对试验过程中接收到的信息进行分析得到相关部件性能曲线结论。进一步地，动力模块还包括辅电动机、加载电机、主电磁继电器、辅电磁继电器、电源模拟器和电磁继电器，辅电动机和加载电机分别由辅电动机控制器和加载电机控制器控制，主电动机控制器通过主电磁继电器连接蓄电池组，辅电动机控制器通过辅电磁继电器连接蓄电池组，加载电机通过联轴器与主电动机连接，主电动机控制器上并联有功率分析仪，加载电机控制器连接电源模拟器，电源模拟器连接电磁继电器，电磁继电器连接电网。进一步地，所述驱动模块还包括飞轮电磁离合器装置、变频器、PTO传动系、动力输出轴、负载电机、负载电机控制器和电源模拟器；液压传动装置包括液压马达、液压泵、油箱，双滚筒装置连接飞轮电磁离合器装置和液压马达，液压马达连接液压泵，液压泵连接油箱，液压泵连接三相交流电机，三相交流电机连接变频器，变频器连接电网，PTO传动系的输入轴连接辅电动机，PTO传动系的输出轴连接动力输出轴，动力输出轴通过联轴器连接负载电机，负载电机由负载电机控制器控制，负载电机控制器连接电源模拟器，电源模拟器连接电网；动力输出轴上安装有转矩转速传感器。进一步地，电池模拟器与蓄电池组通过两相电连接；加载电机控制器和电源模拟器通过两相电连接；电源模拟器和电磁继电器通过三相电连接，电磁继电器连接电网通过三相电连接；主电动机和主电动机控制器通过三相电连接，主电动机控制器和主电磁继电器通过两相电连接，主电磁继电器和蓄电池组通过两相电连接；辅电动机和辅电动机控制器通过三相电连接，辅电动机控制器和辅电磁继电器通过两相电连接，辅电磁继电器和蓄电池组通过两相电连接。进一步地，液压泵连接油箱之间设有溢流阀。进一步地，蓄电池组放置在一个恒温箱内，恒温箱的温度设置为25°C、30°C、35°C、40°C四个等级。一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台的试验方法，其特征在于：步骤一、霍尔电流传感器测量蓄电池组当前充电状态下工作电流，并降测量得到的数据传送给SOC估值模块，温度传感器实时向SOC估值模块反馈蓄电池组的充放电温度；步骤二、SOC估值模块根据霍尔电流传感器采集的数据和蓄电池组的充放电温度，运用电荷积累法，对当前状态的蓄电池组荷电状态进行估值，当电荷积累SOC估值模块的反馈信号SOC<0.3时，上位机控制试验台电磁离合器开关断开，实现试验台过放电保护；当电荷积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台，其特征在于：包括电源模块、动力模

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台，其特征在于：包括电源模块、动力模块、驱动模块和控制系统；其中，电源模块连接动力模块，动力模块连接驱动模块，电源模块、动力模块、驱动模块均与控制系统连接；电源模块包括蓄电池组、充电系统、充电系统控制器、电压传感器、电池模拟器、温度传感器、霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块，充电系统连接蓄电池组并为蓄电池组供电，电压传感器连接在蓄电池组的充电端和放电端，温度传感器和霍尔电流传感器连接在蓄电池组的放电端，充电系统由充电系统控制器控制，电池模拟器外端连接三相电网，电池模拟器内端与蓄电池组连接，霍尔电流传感器和电荷积累SOC估值模块连接，充电系统控制器和电荷积累SOC估值模块连接；所述动力模块包括主电动机，主电动机由主电机控制器控制，主电机控制器连接蓄电池组，主电动机上安装有转矩转速传感器；所述驱动模块包括变速箱、驱动系、驱动轮、双滚筒装置；变速箱的输入轴连接主电动机，变速箱的输出轴连接驱动系，驱动系连接驱动轮，驱动轮连接双滚筒装置，双滚筒装置连接液压传动装置，并由液压传动装置控制其转动；驱动系上安装有转矩转速传感器，双滚筒装置上安装有力矩传感器和速度传感器；所述控制系统包括CAN总线，CAN总线包括微处理器、CAN控制器和CAN收发器；充电系统控制器、电荷积累SOC估值模块和电池模拟器均连接微处理器并向微处理器发送指令，微处理器接收相应指令并传送给CAN控制器，CAN控制器将接收的指令按照CAN协议格式标准帧发送至CAN收发器，CAN收发器将标准帧格式指令转化为电平信号传输到CAN总线；转矩转速传感器、力矩传感器、速度传感器、电压传感器、主电磁继电器和辅电磁继电器连接数据采集卡，数据采集卡连接CAN总线；CAN总线通过CAN通信接口与整车ECU连接，用于将接收的信息传递到整车ECU；整车ECU与试验台ECU以及上位机连接，上位机对试验过程中接收到的信息进行分析得到相关部件性能曲线结论。2.如权利要求1所述的一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台，其特征在于：动力模块还包括辅电动机、加载电机、主电磁继电器、辅电磁继电器、电源模拟器和电磁继电器，辅电动机和加载电机分别由辅电动机控制器和加载电机控制器控制，主电动机控制器通过主电磁继电器连接蓄电池组，辅电动机控制器通过辅电磁继电器连接蓄电池组，加载电机通过联轴器与主电动机连接，主电动机控制器上并联有功率分析仪，加载电机控制器连接电源模拟器，电源模拟器连接电磁继电器，电磁继电器连接电网。3.如权利要求2所述的一种基于CAN通信的多功能电动拖拉机试验台...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立友，赵学平，刘孟楠，王通，闫祥海，李忠利，董兴凯，徐海龙，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41