一種電動汽車電機驅動系統測試裝置的製作方法
2023-05-21 13:47:11
本實用新型屬於新能源汽車技術領域，尤其涉及電動汽車電機驅動系統測試裝置。
背景技術：
在「十三五」規劃中，我國提出了實施新能源汽車推廣計劃，提高電動車產業化水平。今年作為「十三五」的開局之年，中國新能源汽車產業由起步階段進入加速階段，電動汽車的發展也迎來了最佳的機遇。
驅動電機及其控制系統是電動汽車的心臟，它所表現出的性能的優劣直接影響著新能源汽車的能效、行駛距離、速度和加速性能及造價等，高性能的汽車電機及其驅動器測試系統是評估電機及其控制器特性參數的有效手段。而目前，國內電動汽車驅動電機及其控制器測試系統處於一個起步的階段，大多數是通過計算機仿真或是傳統電機平臺改造來進行測試。然而由於計算機仿真技術的不確定性，以及傳統測試方法對於新型電機不適用，所以設計一個專門針對電動汽車的高性能驅動電機及其控制器的測試系統具有十分重要的意義，一方面可以為電動汽車關鍵技術研究提供一個真實可靠的測試環境，另一方面為產品的市場化提供參考評價的依據。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種電動汽車電機驅動系統測試裝置，為電動汽車電機驅動系統提供一個真實可靠的測試裝置。
為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案：
一種電動汽車電機驅動系統測試裝置，包括工控機、測功機系統、第一電壓/電流採樣電路、轉矩/轉速採樣電路和電源模擬系統；
所述工控機包括用戶管理系統、控制系統、數據採集系統和Matlab仿真系統；所述測功機系統包括dSPACE半實物仿真系統、三相調壓器、Back-To-Back變換器、負載電機、轉矩/轉速傳感器和第二電壓/電流採樣電路；
所述用戶管理系統實時動態顯示被測對象的各種參數值，對整個測試裝置進行控制；
所述控制系統分別連接到所述電源模擬系統和被測對象的電機驅動器的信號端，通過CAN總線與它們進行雙向通訊，用於接收和發送指令；
所述數據採集系統分別連接到所述第一電壓/電流採樣電路的輸出端、所述轉矩/轉速採樣電路的輸出端和所述第二電壓/電流採樣電路的輸出端，用以對所述負載電機的電壓電流以及轉矩/轉速進行採集，同時對被測對象的汽車電機進行電壓電流採集；
所述Matlab仿真系統連接到所述dSPACE半實物仿真系統的通信端，通過乙太網進行雙向通信，所述Matlab仿真系統用來設計所述負載電機的控制系統仿真模型，此控制系統仿真模型中包含電壓源模型、閉環控制器模型、Back-To-Back變換器模型、負載電機模型以及相應的觀測器模型；
所述dSPACE半實物仿真系統分別連接到所述Matlab仿真系統的通信端和所述Back-To-Back變換器的通訊接口，用以把所述負載電機的控制系統仿真模型及其控制算法直接轉換成控制代碼，並對所述Back-To-Back變換器發出控制信號；
所述三相調壓器的輸入端連接到三相交流電網、輸出端連接到所述Back-To-Back變換器的輸入端，用以把三相交流電網提供的三相380V交流電變換成三相0-430V交流電輸出給所述Back-To-Back變換器；
所述Back-To-Back變換器分別連接到所述dSPACE半實物仿真系統的輸出端、所述三相調壓器的輸出端、所述負載電機的驅動輸入端和三相交流電網；
所述負載電機分別連接到所述Back-To-Back變換器的輸出端、所述第二電壓/電流採樣電路的採樣輸入端和所述轉矩/轉速傳感器；
所述轉矩/轉速傳感器分別連接到所述負載電機、被測對象的汽車電機和所述轉矩/轉速採樣電路，用以採集被測對象的汽車電機和所述負載電機的轉矩及轉速信號，並發送給所述數據採集系統；
所述第二電壓/電流採樣電路分別連接到所述負載電機的輸入端及所述數據採集系統，用於採集所述負載電機的電壓、電流信號，通過所述第二電壓/電流採樣電路發送給所述數據採集系統；
所述第一電壓/電流採樣電路分別連接到被測對象的汽車電機的電壓輸入端及所述數據採集系統，用於採集被測對象的汽車電機的電壓、電流信號，並發送給所述數據採集系統；
所述轉矩/轉速採樣電路分別連接到所述轉矩/轉速傳感器和所述數據採集系統，用於對採集的轉矩/轉速信號進行轉化處理，並發送到所述數據採集系統；
所述電源模擬系統分別連接到三相交流電網、所述控制系統及被測對象的電機驅動器的供電接口，通過CAN總線與所述控制系統進行通信。
採用上述方案後，本實用新型的一種電動汽車電機驅動系統測試裝置，工作時配合公知的ADVISOR路況模擬系統、負載模擬跟蹤控制系統和性能分析系統進行使用，首先通過路況模擬系統再現真實的汽車行駛的加減速各種工況；其次，採用負載模擬跟蹤控制系統實現測功機系統對負載模擬的快速響應和精確跟蹤控制；最終通過性能分析系統實現電機驅動系統的綜合性能測試和分析。並且可以通過工控機的用戶管理系統實時動態顯示被測對象測量值，同時對測試過程進行控制等。
本實用新型的測試裝置和其他新能源汽車電機驅動測試系統相比，具有測試功能全面、測試精度高、測試結果真實可靠性高、高效節能等優點，解決了目前新能源汽車電機驅動系統利用計算機仿真測試裝置的真實性差，以及傳統測試方法對新型的新能源汽車電機驅動系統不適用等問題。本實用新型的測試裝置為電動汽車電機驅動系統提供了一個真實可靠的模擬測試環境，能夠實時檢測電機性能，及時有效獲得研發驅動電機所需數據，縮短對驅動電機的研發時間，對目前中國市場電動汽車電機驅動相關技術的研發和推廣具有十分重要的意義。
附圖說明
圖1是本實用新型的電路原理框圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的電動汽車電機驅動系統測試裝置的具體實施方式作詳細描述。
本實用新型的一種電動汽車電機驅動系統測試裝置，如圖1所示，包括工控機、測功機系統、第一電壓/電流採樣電路、轉矩/轉速採樣電路和電源模擬系統。
所述工控機包括用戶管理系統、控制系統、數據採集系統和Matlab仿真系統；所述測功機系統包括dSPACE半實物仿真系統、三相調壓器、Back-To-Back變換器、負載電機(永磁同步電機)、轉矩/轉速傳感器和第二電壓/電流採樣電路；
所述用戶管理系統實時動態顯示被測對象的各種參數值，對整個測試裝置進行控制；
所述控制系統分別連接到所述電源模擬系統和被測對象的電機驅動器的信號端，通過CAN總線與它們進行雙向通訊，用於接收和發送指令；
所述數據採集系統分別連接到所述第一電壓/電流採樣電路的輸出端、所述轉矩/轉速採樣電路的輸出端和所述第二電壓/電流採樣電路的輸出端，用以對所述負載電機的電壓電流以及轉矩/轉速進行採集，同時對被測對象的汽車電機進行電壓電流採集；
所述Matlab仿真系統連接到所述dSPACE半實物仿真系統的通信端，通過乙太網進行雙向通信，所述Matlab仿真系統用來設計所述負載電機的控制系統仿真模型，此控制系統仿真模型中包含電壓源模型、閉環控制器模型、Back-To-Back變換器模型、負載電機模型以及相應的觀測器(示波器)模型；
所述dSPACE半實物仿真系統分別連接到所述Matlab仿真系統的通信端和所述Back-To-Back變換器的通訊接口，用以把所述負載電機的控制系統仿真模型及其控制算法直接轉換成控制代碼，並對所述Back-To-Back變換器發出控制信號；
所述三相調壓器的輸入端連接到三相交流電網、輸出端連接到所述Back-To-Back變換器的輸入端，用以把三相交流電網提供的三相380V交流電變換成三相0-430V交流電輸出給所述Back-To-Back變換器，最大功率可達150kW；
所述Back-To-Back變換器分別連接到所述dSPACE半實物仿真系統的輸出端、所述三相調壓器的輸出端、所述負載電機的驅動輸入端和三相交流電網；所述Back-To-Back變換器採用Infineon的IGBT模塊以及相應的驅動模塊設計，IGBT模塊型號為FF600R17ME4，最大額定電壓為1700V，最大額定電流為600A，驅動模塊為2SP0115T2Ax-17；
所述負載電機分別連接到所述Back-To-Back變換器的輸出端、所述第二電壓/電流採樣電路的採樣輸入端和所述轉矩/轉速傳感器；所選負載電機的主要參數為標稱功率：100kW，額定電壓：380V，額定電流：300A，額定轉速：3600rpm，最大轉速：9000rpm，額定轉矩：200N.m，峰值轉矩：≥500N.m，冷卻方式：強迫風冷；
所述轉矩/轉速傳感器分別連接到所述負載電機、被測對象的汽車電機和所述轉矩/轉速採樣電路，用以採集被測對象的汽車電機和所述負載電機的轉矩及轉速信號，並發送給所述數據採集系統；
所述第二電壓/電流採樣電路分別連接到所述負載電機的輸入端及所述數據採集系統，用於採集所述負載電機的電壓、電流信號，通過所述第二電壓/電流採樣電路發送給所述數據採集系統；
所述第一電壓/電流採樣電路分別連接到被測對象的汽車電機的電壓輸入端及所述數據採集系統，用於採集被測對象的汽車電機的電壓、電流信號，並發送給所述數據採集系統；
所述轉矩/轉速採樣電路分別連接到所述轉矩/轉速傳感器和所述數據採集系統，用於對採集的轉矩/轉速信號進行轉化處理，並發送到所述數據採集系統；
所述電源模擬系統分別連接到三相交流電網、所述控制系統及被測對象的電機驅動器的供電接口，通過CAN總線與所述控制系統進行通信，
進行各種蓄電池的充放電曲線的設定和模擬，輸出直流電供給被測對象的電機驅動器工作。
本實用新型中，Matlab仿真系統和dSPACE半實物仿真系統均為公知常用的仿真系統。
本實用新型的一種電動汽車電機驅動系統測試裝置，工作時配合公知的ADVISOR路況模擬系統、負載模擬跟蹤控制系統和性能分析系統進行使用，首先通過路況模擬系統再現真實的汽車行駛的加減速各種工況；其次，採用負載模擬跟蹤控制系統實現測功機系統對負載模擬的快速響應和精確跟蹤控制；最終通過性能分析系統實現電機驅動系統的綜合性能測試和分析。並且可以通過工控機的用戶管理系統實時動態顯示被測對象測量值，同時對測試過程進行控制等。
以上所述實施例對本實用新型的實施方式做了進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式只局限於這些說明。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，而且性質或用途相同，這些都屬於實用新型專利的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。