模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台及试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台及试验方法，该实验台包括水平台架、前轮轴系模拟机构、后轮轴系模拟机构和负载模拟机构；后轮轴系模拟机构包括后轮轴、后轮轴驱动机构和机械制动器，后轮轴包括左半轴和右半轴，后轮轴驱动机构包括左驱动电机和右驱动电机；机械制动器包括左后制动盘和右后制动盘；左驱动电机和右驱动电机组成再生制动模拟系统；负载模拟机构包括左侧加载电机和右侧加载电机；该试验方法包括步骤：一、试验参数设定；二、再生制动模式选择；三、制动前稳定行驶模拟；四、负载加载模拟；五、再生制动模拟。本发明设计合理且使用操作简便、使用效果好，能有效模拟双电机驱动电动汽车的再生制动工况。
【专利说明】
模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台及试验方法
技术领域
[0001]本发明属于电动汽车制动性能模拟试验技术领域，尤其是涉及一种模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台及试验方法。
【背景技术】
[0002]现如今，全世界范围内的能源与环境问题日益突出，因此电动汽车成为未来汽车发展的必然趋势之一。电动汽车的制动过程区别于传统内燃机汽车的一个重要方面就是再生制动技术的应用。电动汽车的再生制动，就是利用电机的电气制动产生反向力矩使车辆减速或停车。对于感应电机来说，电气制动有反接制动、直流制动和再生制动等。其中，能实现将刹车过程中能量回收的只有再生制动，其本质是电机转子的转动频率超过电机的电源频率，电机工作于发电状态，将机械能转化为电能通过逆变器的反向续流二极管给电池充电。
[0003]汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和长下坡时能够维持一定车速的能力，称为汽车制动性。制动性能是汽车的重要性能指标之一，直接关系到交通安全，再生能量回馈和利用的前提是保证安全性。再生制动能量回收的优点除可提高能量利用率外，还有减小机械、液压等制动方式的机械磨损，可实现更加精确的制动控制，以及降低传统汽车制动过程中因温度升高而产生的制动热衰退现象等。
[0004]电动汽车制动可分为以下三种模式，不同模式应辅以不同的控制策略。三种制动模式如下:(I)紧急制动:对应于制动减速度大于2m/s2的过程，出于安全性方面的考虑应以机械摩擦制动为主，电气制动仅起辅助作用;在急刹车时，可根据初始速度的不同，由车上ABS控制提供相应的机械摩擦制动力；(2)中轻度制动:对应于汽车在正常工况下的制动过程，如遇红灯或者靠站停车等，可分为减速过程与停止过程；电气制动负责减速过程，停止过程由机械摩擦制动完成；(3)汽车长下坡时的制动:电动汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时，在制动力要求不大时，可完全工作于纯再生制动模式。由以上三种制动模式可知，除了紧急制动外，其它两种模式都可以应用再生制动，将刹车产生的能量回馈到直流母线，给电池充电。
[0005]目前，电动汽车再生制动技术越来越受到重视，但随着研究的深入，技术人员发现有些技术问题急于需要解决，如控制策略方面的优化及参数的匹配等问题。而解决上述问题的有效方法就是采用模拟试验的方法，通过在产品设计和试制阶段的模拟试验，将汽车制动性能的缺陷与不足暴露处理，再通过改进和解决暴露并发现的缺陷与不足，从而提高车辆的制动性能。因而，需设计一种结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，能有效模拟双电机驱动电动汽车的再生制动工况，为提高车辆制动性能提供可靠依据。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能有效模拟双电机驱动电动汽车的再生制动工况。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:包括水平台架、安装在水平台架前部的前轮轴系模拟机构、位于所述前轮轴系模拟机构后侧的后轮轴系模拟机构和对所模拟电动汽车行驶过程中的负载进行模拟的负载模拟机构，所述后轮轴系模拟机构安装在水平台架后部；
[0008]所述后轮轴系模拟机构包括后轮轴、对所述后轮轴进行驱动的后轮轴驱动机构和安装在所述后轮轴上的机械制动器，所述后轮轴包括左半轴和右半轴，所述后轮轴驱动机构包括对所述左半轴进行驱动的左驱动电机和对所述右半轴进行驱动的右驱动电机;所述机械制动器包括安装在所述左半轴上的左后制动盘和安装在所述右半轴上的右后制动盘;所述左驱动电机和右驱动电机分别安装在水平台架左右两侧，所述左半轴和所述右半轴均安装在水平台架上;所述左后制动盘为对所模拟电动汽车的左后轮进行模拟的左后模拟轮，所述右后制动盘为对所模拟电动汽车的右后轮进行模拟的右后模拟轮;所述左驱动电机和右驱动电机组成所模拟电动汽车的再生制动模拟系统；
[0009]所述前轮轴系模拟机构包括前轮轴、对所述前轮轴进行驱动的前轮轴驱动机构，以及安装在所述前轮轴左右两侧的左前制动盘和右前制动盘;所述前轮轴驱动机构与所述前轮轴之间通过传动机构进行传动连接，所述前轮轴驱动机构和所述前轮轴均安装在水平台架上;所述左前制动盘为对所模拟电动汽车的左前轮进行模拟的左前模拟轮，所述右前制动盘为对所模拟电动汽车的右前轮进行模拟的右前模拟轮；
[0010]所述负载模拟机构包括左侧加载电机和右侧加载电机;所述左驱动电机与所述左半轴的一端进行传动连接，所述左侧加载电机与所述左半轴的另一端进行传动连接;所述右驱动电机与所述右半轴的一端进行传动连接，所述右侧加载电机与所述右半轴的另一端进行传动连接。
[0011]上述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征是:所述左驱动电机和右驱动电机均为永磁同步电机;所述左侧加载电机和右侧加载电机均为交流电机。
[0012]上述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征是:还包括监控系统，所述监控系统包括上位机、再生制动控制器、加载电机控制器、驱动电机控制器和前轮轴驱动控制器，所述左驱动电机和右驱动电机均由驱动电机控制器进行控制且二者均与驱动电机控制器连接，所述左侧加载电机和右侧加载电机均由加载电机控制器进行控制且二者均与加载电机控制器连接，所述前轮轴驱动机构由前轮轴驱动控制器进行控制且其与前轮轴驱动控制器连接;所述左驱动电机和右驱动电机均为对所模拟电动汽车进行电气制动的电动机且二者均由再生制动控制器进行控制，所述左驱动电机和右驱动电机均与再生制动控制器连接；
[0013]所述再生制动控制器、加载电机控制器、驱动电机控制器和前轮轴驱动控制器均与上位机连接。
[0014]上述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征是:所述监控系统还包括后轮轴系转速检测单元，所述后轮轴系转速检测单元为对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘或右后制动盘的转速进行实时检测的转速检测单元，所述后轮轴系转速检测单元与再生制动控制器连接。
[0015]上述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征是:还包括充电电路和与充电电路连接的可充电电池，所述左驱动电机和右驱动电机均与充电电路连接;所述监控系统还包括对可充电电池的电量进行实时检测的电量检测单元，所述电量检测单元与再生制动控制器连接;所述左后制动盘、右后制动盘、左如制动盘和右如制动盘均由机械制动控制器进行控制且其均与机械制动控制器连接;所述监控系统还包括对左侧加载电机和右侧加载电机的输出力矩进行实时检测的电机力矩检测单元，所述电机力矩检测单元与再生制动控制器连接。
[0016]上述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征是:所述水平台架为立方体台架，所述立方体台架包括水平底座和安装在水平底座上的立方体护栏，所述立方体护栏由四个分别布设在水平底座四周侧上方的竖向护栏连接而成；
[0017]所述左半轴、所述右半轴和所述前轮轴均呈平行布设，所述前轮轴呈水平布设；
[0018]所述前轮轴系模拟机构安装在水平底座的前侧上部且其位于矩形护栏内；所述左驱动电机和右驱动电机均安装在水平底座的后侧上部，所述左半轴和所述右半轴布设在同一直线上且二者均呈水平布设;所述左半轴通过轴承安装在位于水平底座左侧上部的所述竖向护栏上，所述右半轴通过所述轴承安装在位于水平底座右侧上部的所述竖向护栏上；
[0019]所述立方体护栏的后部左侧设置有供左侧加载电机放置的左侧支撑板，所述立方体护栏的后部右侧设置有供右侧加载电机放置的右侧支撑板;所述左侧支撑板和右侧支撑板均呈水平布设且二者均位于立方体护栏外侧。
[0020]同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且使用操作简便、实现方便、使用效果好的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0021]步骤一、试验参数设定:通过上位机对所模拟电动汽车的工作参数进行设定；
[0022]所设定的工作参数包括左驱动电机与右驱动电机的驱动功率P1、左侧加载电机与右侧加载电机的输出力矩N1、所述后轮轴的工作转速n0和制动过程中左驱动电机与右驱动电机的输出力矩N2;其中，n0的单位为r/min;
[0023]步骤二、再生制动模式选择:通过上位机选择所模拟电动汽车的再生制动模式;所选择的再生制动模式为纯电气制动模式或机械制动与电气制动相结合的复合制动模式；
[0024]步骤三、制动前稳定行驶模拟:所述上位机将步骤一中所设定的驱动功率Pl和工作转速n0均传送至驱动电机控制器，采用驱动电机控制器对左驱动电机与右驱动电机分别进行控制，使左驱动电机与右驱动电机的功率均为Pl，并将左驱动电机与右驱动电机的转速均调整至n0;之后，使左驱动电机与右驱动电机的力矩均保持不变；
[0025]步骤四、负载加载模拟:所述上位机将步骤一中所设定的输出力矩NI传送至加载电机控制器，采用加载电机控制器对左侧加载电机与右侧加载电机分别进行控制，并将左侧加载电机与右侧加载电机的输出力矩均调整为NI;
[0026]步骤五、再生制动模拟:所述上位机根据步骤二中所选择的再生制动模式，对所模拟电动汽车进行制动工况模拟；
[0027]当步骤二中所选择的再生制动模式为纯电气制动模式时，根据步骤一中所设定的左驱动电机与右驱动电机的输出力矩N2，且通过再生制动控制器对左驱动电机与右驱动电机分别进行控制，使左驱动电机和右驱动电机分别对所述左半轴和所述右半轴分别进行制动;此时，所述左驱动电机与右驱动电机输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机与右驱动电机输出的力矩方向相反，且左驱动电机与右驱动电机的输出力矩均为N2;
[0028]当步骤二中所选择的再生制动模式为机械制动与电气制动相结合的复合制动模式时，所述上位机向机械制动控制器和再生制动控制器同时下传制动指令，通过机械制动控制器对左后制动盘和右后制动盘分别进行控制，并通过再生制动控制器对左驱动电机与右驱动电机分别进行控制，使左后制动盘和左驱动电机同时对所述左半轴进行制动，同时使右后制动盘和右驱动电机同时对所述右半轴进行制动;此时，所述左驱动电机与右驱动电机输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机与右驱动电机输出的力矩方向相反，且左驱动电机与右驱动电机的输出力矩均为N2。
[0029]上述方法，其特征是:步骤五中通过机械制动控制器对左后制动盘和右后制动盘分别进行控制时，按照常规ABS防抱死控制系统的控制方法，对左后制动盘和右后制动盘分别进行控制。
[0030]上述方法，其特征是:所述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台还包括充电电路、与充电电路连接的可充电电池和对左驱动电机或右驱动电机的输出力矩进行实时检测的力矩检测单元，所述左驱动电机和右驱动电机均与充电电路连接;所述监控系统还包括对可充电电池的电量进行实时检测的电量检测单元，所述电量检测单元与再生制动控制器连接;所述力矩检测单元与再生制动控制器连接；
[0031 ] 步骤五中通过再生制动控制器对左驱动电机与右驱动电机分别进行控制过程中，采用电量检测单元对可充电电池的电量进行实时检测，并将所检测的电量值同步传送至再生制动控制器；同时，采用所述力矩检测单元对左驱动电机或右驱动电机的输出力矩分别进行实时检测，并将所检测的力矩值同步传送至再生制动控制器;所述再生制动控制器再将接收到的电量值和力矩值同步传送至上位机，所述上位机对接收到的电量值和力矩值分别进行同步显示。
[0032]上述方法，其特征是:所述监控系统还包括对所述前轮轴的转速进行实时检测的前轮轴转速检测单元，采用所述前轮轴转速检测单元与前轮轴驱动控制器连接；
[0033]步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用后轮轴系转速检测单元对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘或右后制动盘的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至再生制动控制器，所述再生制动控制器再将接收到的转速值同步传送至上位机；
[0034]步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用所述前轮轴转速检测单元对所述前轮轴的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至前轮轴驱动控制器，所述前轮轴驱动控制器再将接收到的转速值同步传送至上位机;所述前轮轴驱动控制器对所述前轮轴驱动机构进行控制，使所述前轮轴的转速与此时后轮轴系转速检测单元所检测的转速值一致。
[0035]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0036]1、所采用的电动汽车再生制动性能试验台结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低。
[0037]2、所采用的电动汽车再生制动性能试验台使用操作简便且使用效果好、实用价值高，对所模拟电动汽车进行大幅简化，仅通过前轮轴系模拟机构、后轮轴系模拟机构和所述负载模拟机构即可实现对所模拟电动汽车的真实模拟。并且，左驱动电机和右驱动电机组成所模拟电动汽车的再生制动模拟系统，能有效模拟双电机驱动电动汽车的再生制动工况。
[0038]实际使用过程中，采用该电动汽车再生制动性能试验台能对所模拟电动汽车的驱动工况、所模拟电动汽车的机械制动工况、所模拟电动汽车的各种负载(包括不同路面的路面阻力、风阻力以及载重等)以及所模拟电动汽车的再生制动工况分别进行有效、真实模拟，并能对所模拟电动汽车再生制动过程中所产生能量的准确、实时监测。
[0039]3、方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在所设计电动汽车再生制动性能试验台的基础上，根据所选择的再生制动模式进行制动。并且，能完成两种再生制动模式的制动模拟试验，两种再生制动模式分别为纯电气制动模式和机械制动与电气制动相结合的复合制动模式，使用方式灵活，功能完善，试验结果准确、可靠，为提高车辆制动性能提供可靠依据。
[0040]综上所述，本发明设计合理且使用操作简便、使用效果好，能有效模拟双电机驱动电动汽车的再生制动工况。
[0041]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0042]图1为本发明电动汽车再生制动性能试验台的结构示意图。
[0043]图2为本发明电动汽车再生制动性能试验台的侧部结构示意图。
[0044]图3为本发明电动汽车再生制动性能试验台的前部结构图。
[0045]图4为图2的俯视图。
[0046]图5为本发明电动汽车再生制动性能试验台的电路原理框图。
[0047]图6为本发明电动汽车再生制动性能试验方法的方法流程框图。
[0048]附图标记说明:
[0049]I 一右后制动盘；2—第一连轴器；3—第三连轴器；
[0050]4 一左后制动盘；5—第四连轴器；6—左侧加载电机；
[0051]7 一左驱动电机；8 一右驱动电机； 9 一交流变频电机；
[0052]10 一主动轮；11 一左如制动盘； 12—从动轮；
[0053]13—第五联轴器；H—第六联轴器； 15—右前制动盘；
[0054]16—水平台架；16-1—水平底座 16-2—立方体护栏
[0055]17—右侧加载电机；18—第二连轴器； 19 一加载电机控制器；
[0056]20—驱动电机控制器； 21—前轮轴驱动控制器；
[0057]22—再生制动控制器； 23—后轮轴系转速检测单元；
[0058]24—上位机；25—电机力矩检测单元；
[0059]26—充电电路；27—可充电电池； 28—电量检测单元；
[0060]29—左侧支撑板；30—右侧支撑板； 31—机械制动控制器。
【具体实施方式】
[0061 ]如图1、图2、图3、图4及图5所示的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，包括水平台架16、安装在水平台架16前部的前轮轴系模拟机构、位于所述前轮轴系模拟机构后侧的后轮轴系模拟机构和对所模拟电动汽车行驶过程中的负载进行模拟的负载模拟机构，所述后轮轴系模拟机构安装在水平台架16后部；
[0062]所述后轮轴系模拟机构包括后轮轴、对所述后轮轴进行驱动的后轮轴驱动机构和安装在所述后轮轴上的机械制动器，所述后轮轴包括左半轴和右半轴，所述后轮轴驱动机构包括对所述左半轴进行驱动的左驱动电机7和对所述右半轴进行驱动的右驱动电机8;所述机械制动器包括安装在所述左半轴上的左后制动盘4和安装在所述右半轴上的右后制动盘I;所述左驱动电机7和右驱动电机8分别安装在水平台架16左右两侧，所述左半轴和所述右半轴均安装在水平台架16上;所述左后制动盘4为对所模拟电动汽车的左后轮进行模拟的左后模拟轮，所述右后制动盘I为对所模拟电动汽车的右后轮进行模拟的右后模拟轮;所述左驱动电机7和右驱动电机8组成所模拟电动汽车的再生制动模拟系统；
[0063]所述前轮轴系模拟机构包括前轮轴、对所述前轮轴进行驱动的前轮轴驱动机构，以及安装在所述前轮轴左右两侧的左前制动盘11和右前制动盘15;所述前轮轴驱动机构与所述前轮轴之间通过传动机构进行传动连接，所述前轮轴驱动机构和所述前轮轴均安装在水平台架16上;所述左前制动盘11为对所模拟电动汽车的左前轮进行模拟的左前模拟轮，所述右前制动盘15为对所模拟电动汽车的右前轮进行模拟的右前模拟轮；
[0064]所述负载模拟机构包括左侧加载电机6和右侧加载电机17;所述左驱动电机7与所述左半轴的一端进行传动连接，所述左侧加载电机6与所述左半轴的另一端进行传动连接；所述右驱动电机8与所述右半轴的一端进行传动连接，所述右侧加载电机17与所述右半轴的另一端进行传动连接。
[0065]本实施例中，所述左驱动电机7和右驱动电机8均为永磁同步电机。
[0066]实际使用时，所述左驱动电机7和右驱动电机8也可以采用其它类型的能对所模拟电动汽车进行电气制动的电动机。
[0067]本实施例中，所述左侧加载电机6和右侧加载电机17均为交流电机。
[0068]如图5所示，本发明还包括监控系统，所述监控系统包括上位机24、再生制动控制器22、加载电机控制器19、驱动电机控制器20和前轮轴驱动控制器21，所述左驱动电机7和右驱动电机8均由驱动电机控制器20进行控制且二者均与驱动电机控制器20连接，所述左侧加载电机6和右侧加载电机17均由加载电机控制器19进行控制且二者均与加载电机控制器19连接，所述前轮轴驱动机构由前轮轴驱动控制器21进行控制且其与前轮轴驱动控制器21连接;所述左驱动电机7和右驱动电机8均为对所模拟电动汽车进行电气制动的电动机且二者均由再生制动控制器22进行控制，所述左驱动电机7和右驱动电机8均与再生制动控制器22连接；
[0069]所述再生制动控制器22、加载电机控制器19、驱动电机控制器20和前轮轴驱动控制器21均与上位机24连接。
[0070]并且，所述监控系统还包括后轮轴系转速检测单元23，所述后轮轴系转速检测单元23为对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘4或右后制动盘I的转速进行实时检测的转速检测单元，所述后轮轴系转速检测单元23与再生制动控制器22连接。
[0071 ]本实施例中，所述后轮轴系转速检测单元23为对左后制动盘4或右后制动盘I的转速进行实时检测的转速检测单元。
[0072]本实施例中，所述监控系统还包括对左侧加载电机6和右侧加载电机17的输出力矩进行实时检测的电机力矩检测单元25，所述电机力矩检测单元25与再生制动控制器22连接。
[0073]本实施例中，本发明还包括充电电路26和与充电电路26连接的可充电电池27，所述左驱动电机7和右驱动电机8均与充电电路26连接;所述监控系统还包括对可充电电池27的电量进行实时检测的电量检测单元28，所述电量检测单元28与再生制动控制器22连接。
[0074]实际加工时，所述水平台架16为立方体台架，所述立方体台架包括水平底座16-1和安装在水平底座16-1上的立方体护栏16-2，所述立方体护栏16-2由四个分别布设在水平底座16-1四周侧上方的竖向护栏连接而成；
[0075]所述左半轴、所述右半轴和所述前轮轴均呈平行布设，所述前轮轴呈水平布设；
[0076]所述前轮轴系模拟机构安装在水平底座16-1的前侧上部且其位于矩形护栏16-2内；所述左驱动电机7和右驱动电机8均安装在水平底座16-1的后侧上部，所述左半轴和所述右半轴布设在同一直线上且二者均呈水平布设;所述左半轴通过轴承安装在位于水平底座16-1左侧上部的所述竖向护栏上，所述右半轴通过所述轴承安装在位于水平底座16-1右侧上部的所述竖向护栏上；
[0077]所述立方体护栏16-2的后部左侧设置有供左侧加载电机6放置的左侧支撑板29，所述立方体护栏16-2的后部右侧设置有供右侧加载电机17放置的右侧支撑板30;所述左侧支撑板29和右侧支撑板30均呈水平布设且二者均位于立方体护栏16-2外侧。
[0078]本实施例中，所述左半轴和所述右半轴呈对称布设。
[0079]本实施例中，所述水平底座16-1为矩形底座。
[0080]并且，所述左半轴和所述右半轴均沿水平底座16-1的宽度方向进行布设。
[0081 ]本实施例中，所述左侧支撑板29和右侧支撑板30均为矩形平板，所述立方体护栏16-2的后部左侧设置有对左侧支撑板29进行支撑的左侧斜向支撑杆，且立方体护栏16-2的后部右侧设置有对右侧支撑板30进行支撑的右侧斜向支撑杆。
[0082]本实施例中，所述前轮轴驱动机构为交流变频电机9，所述传动机构为皮带轮传动机构。
[0083]实际安装时，所述交流变频电机9安装于水平底座16-1上，并且，所述交流变频电机9为所述前轮轴后侧。
[0084]本实施例中，所述左后制动盘4、右后制动盘1、左前制动盘11和右前制动盘15均为液压盘式制动器，所述左后制动盘4、右后制动盘1、左前制动盘11和右前制动盘15均由机械制动控制器31进行控制且其均与机械制动控制器31连接。并且，所述机械制动控制器31与上位机24连接。
[0085]实际安装时，所述左驱动电机7和右驱动电机8呈对称布设，所述左侧加载电机6和右侧加载电机17呈对称布设，并且左驱动电机7、右驱动电机8、左侧加载电机6、右侧加载电机17和交流变频电机9均呈水平布设。
[0086]本实施例中，所述右驱动电机8的动力输出轴与右侧加载电机17的动力输出轴和右后制动盘I均呈同轴布设，所述右后制动盘I位于右驱动电机8与右侧加载电机17之间；所述右半轴包括第一连轴器2和第二连轴器18，所述右驱动电机8的动力输出轴通过第一连轴器2与右后制动盘I进行同轴连接，所述右侧加载电机17的动力输出轴通过第二连轴器18与右后制动盘I进行同轴连接。
[0087]相应地，所述左驱动电机7的动力输出轴与左侧加载电机6的动力输出轴和左后制动盘4均呈同轴布设，所述左后制动盘4位于左驱动电机7与左侧加载电机6之间；所述左半轴包括第三连轴器3和第四连轴器5，所述左驱动电机7的动力输出轴通过第三连轴器3与左后制动盘4进行同轴连接，所述左侧加载电机6的动力输出轴通过第四连轴器5与左后制动盘4进行同轴连接。
[0088]本实施例中，所述前轮轴包括第五联轴器12和第六联轴器14，所述皮带轮传动机构包括主动轮10和通过皮带与主动轮10进行连接的从动轮13，所述主动轮10同轴安装在交流变频电机9的动力输出轴上，所述左前制动盘11通过第五联轴器12与从动轮13进行同轴连接，所述右前制动盘15通过第六联轴器14与从动轮13进行同轴连接。
[0089]实际安装时，所述水平底座16-1上设置有对左后制动盘4、右后制动盘1、左前制动盘11和右前制动盘15分别进行支撑的支撑架，并且左后制动盘4、右后制动盘1、左前制动盘11和右前制动盘15与所述支撑架支架均通过轴承进行连接。
[0090]本实施例中，所述驱动电机控制器20和前轮轴驱动控制器21也可以采用同一个控制芯片。
[0091]由上述内容可知，本发明将所模拟电动汽车进行大幅简化，仅通过所述前轮轴系模拟机构、所述后轮轴系模拟机构和所述负载模拟机构即可实现对所模拟电动汽车的真实丰旲拟。其中，所述左后制动盘4、右后制动盘1、左如制动盘11和右如制动盘15分别对所I旲拟电动汽车的左后轮、右后轮、左前轮和右前轮分别进行模拟。并且，所述左驱动电机7和右驱动电机8组成所模拟电动汽车的再生Φ Ij动模拟系统。
[0092]实际使用过程中，所述后轮轴为所模拟电动汽车的驱动轴，通过驱动电机控制器20对左驱动电机7和右驱动电机8进行控制，带动所述后轮轴中的所述左半轴和所述右半轴进行转动；同时，通过前轮轴驱动控制器21控制交流变频电机9带动所述前轮轴进行转动，从而实现对所模拟电动汽车的驱动工况进行模拟；
[0093]并且，通过机械制动控制器31对左后制动盘4、右后制动盘1、左前制动盘11和右前制动盘15分别进行控制，实现对所模拟电动汽车的机械制动工况进行模拟；
[0094]同时，通过加载电机控制器19对左侧加载电机6和右侧加载电机17分别进行控制，实现对所模拟电动汽车的负载进行模拟的过程；
[0095]另外，通过再生制动控制器22对左驱动电机7和右驱动电机8分别进行控制，使左驱动电机7和右驱动电机8产生反向力矩并对所模拟电气汽车进行电气制动，从而实现对所模拟电动汽车的再生制动工况进行模拟;并且，对所模拟电动汽车的再生制动工况进行模拟过程中，所述左驱动电机7和右驱动电机8工作于发电状态，此时通过充电电路26将左驱动电机7和右驱动电机8产生的电能存储至可充电电池27内，实现对所模拟电动汽车再生制动过程的能量回收;并且，通过电量检测单元28对可充电电池27的电量进行实时检测，实现对所模拟电动汽车再生制动过程中所产生能量的准确、实时监测。
[0096]实际使用过程中，采用所述电动汽车再生制动性能试验台能实现平滑减速过程中的再生制动工况模拟和转弯减速过程中的再生制动工况模拟。其中，对平滑减速过程中的再生制动工况进行模拟时，采用机械制动控制器31对左前制动盘11和右前制动盘15分别进行控制，使左前制动盘11和右前制动盘15的制动力相同；对转弯减速过程中的再生制动工况进行模拟时，采用机械制动控制器31对左前制动盘11和右前制动盘15分别进行控制，使左前制动盘11和右前制动盘15的制动力不同，具体是使转弯一侧转动盘的制动力大于远离转弯一侧转动盘的制动力。
[0097]同时，采用所述电动汽车再生制动性能试验台能实现不同路面的再生制动工况模拟，只需改变左侧加载电机6与右侧加载电机17的输出力矩NI的取值大小即可，实现方便且使用效果好。
[0098]如图6所示的一种电动汽车再生制动性能试验方法，包括以下步骤:
[0099]步骤一、试验参数设定:通过上位机24对所模拟电动汽车的工作参数进行设定；
[0100]所设定的工作参数包括左驱动电机7与右驱动电机8的驱动功率P1、左侧加载电机6与右侧加载电机17的输出力矩N1、所述后轮轴的工作转速n0和制动过程中左驱动电机7与右驱动电机8的输出力矩N2;其中，n0的单位为r/min;
[0101]步骤二、再生制动模式选择:通过上位机24选择所模拟电动汽车的再生制动模式；所选择的再生制动模式为纯电气制动模式或机械制动与电气制动相结合的复合制动模式；
[0102]步骤三、制动前稳定行驶模拟:所述上位机24将步骤一中所设定的驱动功率Pl和工作转速n0均传送至驱动电机控制器20，采用驱动电机控制器20对左驱动电机7与右驱动电机8分别进行控制，使左驱动电机7与右驱动电机8的功率均为Pl，并将左驱动电机7与右驱动电机8的转速均调整至n0;之后，使左驱动电机7与右驱动电机8的力矩均保持不变；
[0103]步骤四、负载加载模拟:所述上位机24将步骤一中所设定的输出力矩NI传送至加载电机控制器19，采用加载电机控制器19对左侧加载电机6与右侧加载电机17分别进行控制，并将左侧加载电机6与右侧加载电机17的输出力矩均调整为NI;
[0104]步骤五、再生制动模拟:所述上位机24根据步骤二中所选择的再生制动模式，对所模拟电动汽车进行制动工况模拟；
[0105]当步骤二中所选择的再生制动模式为纯电气制动模式时，根据步骤一中所设定的左驱动电机7与右驱动电机8的输出力矩N2，且通过再生制动控制器22对左驱动电机7与右驱动电机8分别进行控制，使左驱动电机7和右驱动电机8分别对所述左半轴和所述右半轴分别进行制动;此时，所述左驱动电机7与右驱动电机8输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机7与右驱动电机8输出的力矩方向相反，且左驱动电机7与右驱动电机8的输出力矩均为N2;
[0106]当步骤二中所选择的再生制动模式为机械制动与电气制动相结合的复合制动模式时，所述上位机24向机械制动控制器31和再生制动控制器22同时下传制动指令，通过机械制动控制器31对左后制动盘4和右后制动盘I分别进行控制，并通过再生制动控制器22对左驱动电机7与右驱动电机8分别进行控制，使左后制动盘4和左驱动电机7同时对所述左半轴进彳丁制动，同时使右后制动盘I和右驱动电机8同时对所述右半轴进彳丁制动;此时，所述左驱动电机7与右驱动电机8输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机7与右驱动电机8输出的力矩方向相反，且左驱动电机7与右驱动电机8的输出力矩均为N2。
[0107]本实施例中，步骤三中将左驱动电机7与右驱动电机8的转速均调整至n0后，还需采用后轮轴系转速检测单元23为对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘4或右后制动盘I的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至再生制动控制器22;待后轮轴系转速检测单元23所检测的转速值保持不变后，再进行步骤四。
[0108]本实施例中，步骤五中通过机械制动控制器31对左后制动盘4和右后制动盘I分别进行控制时，按照常规ABS防抱死控制系统的控制方法，对左后制动盘4和右后制动盘I分别进行控制。所述机械制动控制器31为ABS防抱死控制系统的控制器。
[0109]本实施例中，所述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台还包括对左驱动电机7或右驱动电机8的输出力矩进行实时检测的力矩检测单元，所述左驱动电机7和右驱动电机8均与充电电路26连接;所述监控系统还包括对可充电电池27的电量进行实时检测的电量检测单元28，所述电量检测单元28与再生制动控制器22连接;所述力矩检测单元与再生制动控制器22连接；
[0110]步骤五中通过再生制动控制器22对左驱动电机7与右驱动电机8分别进行控制过程中，采用电量检测单元28对可充电电池27的电量进行实时检测，并将所检测的电量值同步传送至再生制动控制器22;同时，采用所述力矩检测单元对左驱动电机7或右驱动电机8的输出力矩分别进行实时检测，并将所检测的力矩值同步传送至再生制动控制器22;所述再生制动控制器22再将接收到的电量值和力矩值同步传送至上位机24，所述上位机24对接收到的电量值和力矩值分别进行同步显示。
[0111]实际使用时，所述上位机24根据所接收到的电量值和力矩值，能同步输出电量值随力矩值变化的曲线。
[0112]本实施例中，所述监控系统还包括对所述前轮轴的转速进行实时检测的前轮轴转速检测单元，采用所述前轮轴转速检测单元与前轮轴驱动控制器21连接；
[0113]步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用后轮轴系转速检测单元23对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘4或右后制动盘I的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至再生制动控制器22，所述再生制动控制器22再将接收到的转速值同步传送至上位机24;
[0114]步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用所述前轮轴转速检测单元对所述前轮轴的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至前轮轴驱动控制器21，所述前轮轴驱动控制器21再将接收到的转速值同步传送至上位机24;所述前轮轴驱动控制器21对所述前轮轴驱动机构进行控制，使所述前轮轴的转速与此时后轮轴系转速检测单元23所检测的转速值一 Sc ο
[0115]本实施例中，步骤一中进行电动汽车工作参数设定时，所设定的工作参数还包括制动完成后所述后轮轴的转速η;其中，0<η<η0;η的单位为r/min;
[0116]步骤五中进行再生制动模拟过程中，还需采用采用后轮轴系转速检测单元23为对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘4或右后制动盘I的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至再生制动控制器22;所述再生制动控制器22再将接收到的转速值同步传送至上位机24，所述上位机24根据接收到的转速值判断制动模拟过程是否完成，且当后轮轴系转速检测单元23所检测的转速值为η时，所模拟电动汽车的制动模拟过程完成。
[0117]实际使用过程中，步骤一中对左驱动电机7与右驱动电机8的驱动功率Pl进行设定时，根据所模拟电动汽车的额定功率进行设定，并且左驱动电机7与右驱动电机8的驱动功率PI均与所模拟电动汽车的额定功率相同。所述后轮轴的工作转速η0根据所模拟电动汽车的正常时速进行设定。所述左侧加载电机6与右侧加载电机17的输出力矩NI根据所模拟电动汽车所行驶路面的路面状况进行设定，即根据路面阻力进行设定。
[0118]实际使用时，所述的P1、N1、nO、N2和η的取值均为人为设定值，操作简便，且P1、N1、ηΟ、Ν2和η的取值调整简便。
[0119]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:包括水平台架(16)、安装在水平台架(16)前部的前轮轴系模拟机构、位于所述前轮轴系模拟机构后侧的后轮轴系模拟机构和对所模拟电动汽车行驶过程中的负载进行模拟的负载模拟机构，所述后轮轴系模拟机构安装在水平台架(16)后部； 所述后轮轴系模拟机构包括后轮轴、对所述后轮轴进行驱动的后轮轴驱动机构和安装在所述后轮轴上的机械制动器，所述后轮轴包括左半轴和右半轴，所述后轮轴驱动机构包括对所述左半轴进行驱动的左驱动电机(7)和对所述右半轴进行驱动的右驱动电机(8);所述机械制动器包括安装在所述左半轴上的左后制动盘(4)和安装在所述右半轴上的右后制动盘(I);所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)分别安装在水平台架(16)左右两侧，所述左半轴和所述右半轴均安装在水平台架(16)上;所述左后制动盘(4)为对所模拟电动汽车的左后轮进行模拟的左后模拟轮，所述右后制动盘(I)为对所模拟电动汽车的右后轮进行模拟的右后模拟轮;所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)组成所模拟电动汽车的再生制动模拟系统； 所述前轮轴系模拟机构包括前轮轴、对所述前轮轴进行驱动的前轮轴驱动机构，以及安装在所述前轮轴左右两侧的左前制动盘(11)和右前制动盘(15);所述前轮轴驱动机构与所述前轮轴之间通过传动机构进行传动连接，所述前轮轴驱动机构和所述前轮轴均安装在水平台架(16)上;所述左前制动盘(11)为对所模拟电动汽车的左前轮进行模拟的左前模拟轮，所述右前制动盘(15)为对所模拟电动汽车的右前轮进行模拟的右前模拟轮； 所述负载模拟机构包括左侧加载电机(6)和右侧加载电机(17);所述左驱动电机(7)与所述左半轴的一端进行传动连接，所述左侧加载电机(6)与所述左半轴的另一端进行传动连接;所述右驱动电机(8)与所述右半轴的一端进行传动连接，所述右侧加载电机(17)与所述右半轴的另一端进行传动连接。2.按照权利要求1所述的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均为永磁同步电机;所述左侧加载电机(6)和右侧加载电机(17)均为交流电机。3.按照权利要求1或2所述的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:还包括监控系统，所述监控系统包括上位机(24)、再生制动控制器(22)、加载电机控制器(19)、驱动电机控制器(20)和前轮轴驱动控制器(21)，所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均由驱动电机控制器(20)进行控制且二者均与驱动电机控制器(20)连接，所述左侧加载电机(6)和右侧加载电机(17)均由加载电机控制器(19)进行控制且二者均与加载电机控制器(19)连接，所述前轮轴驱动机构由前轮轴驱动控制器(21)进行控制且其与前轮轴驱动控制器(21)连接;所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均为对所模拟电动汽车进行电气制动的电动机且二者均由再生制动控制器(22)进行控制，所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均与再生制动控制器(22)连接； 所述再生制动控制器(22)、加载电机控制器(19)、驱动电机控制器(20)和前轮轴驱动控制器(21)均与上位机(24)连接。4.按照权利要求3所述的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:所述监控系统还包括后轮轴系转速检测单元(23)，所述后轮轴系转速检测单元(23)为对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘(4)或右后制动盘(I)的转速进行实时检测的转速检测单元，所述后轮轴系转速检测单元(23)与再生制动控制器(22)连接。5.按照权利要求4所述的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:还包括充电电路(26)和与充电电路(26)连接的可充电电池(27)，所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均与充电电路(26)连接;所述监控系统还包括对可充电电池(27)的电量进行实时检测的电量检测单元(28)，所述电量检测单元(28)与再生制动控制器(22)连接;所述左后制动盘(4 )、右后制动盘(I )、左前制动盘(I I)和右前制动盘(I 5)均由机械制动控制器(31)进行控制且其均与机械制动控制器(31)连接;所述监控系统还包括对左侧加载电机(6)和右侧加载电机(17)的输出力矩进行实时检测的电机力矩检测单元(25)，所述电机力矩检测单元(25)与再生制动控制器(22)连接。6.按照权利要求1或2所述的模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台，其特征在于:所述水平台架(16)为立方体台架，所述立方体台架包括水平底座(16-1)和安装在水平底座(16-1)上的立方体护栏(16-2)，所述立方体护栏(16-2)由四个分别布设在水平底座(16-1)四周侧上方的竖向护栏连接而成； 所述左半轴、所述右半轴和所述前轮轴均呈平行布设，所述前轮轴呈水平布设； 所述前轮轴系模拟机构安装在水平底座(16-1)的前侧上部且其位于矩形护栏(16-2)内；所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均安装在水平底座(16-1)的后侧上部，所述左半轴和所述右半轴布设在同一直线上且二者均呈水平布设;所述左半轴通过轴承安装在位于水平底座(16-1)左侧上部的所述竖向护栏上，所述右半轴通过所述轴承安装在位于水平底座(16-1)右侧上部的所述竖向护栏上；所述立方体护栏(16-2)的后部左侧设置有供左侧加载电机(6)放置的左侧支撑板(29),所述立方体护栏(16-2)的后部右侧设置有供右侧加载电机(I7)放置的右侧支撑板(30);所述左侧支撑板(29)和右侧支撑板(30)均呈水平布设且二者均位于立方体护栏(16-2)外侧。7.—种利用如权利要求1所述试验台对电动汽车进行再生制动性能试验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、试验参数设定:通过上位机(24)对所模拟电动汽车的工作参数进行设定； 所设定的工作参数包括左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的驱动功率P1、左侧加载电机(6)与右侧加载电机(17)的输出力矩N1、所述后轮轴的工作转速n0和制动过程中左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的输出力矩N2;其中，n0的单位为r/min; 步骤二、再生制动模式选择:通过上位机(24)选择所模拟电动汽车的再生制动模式;所选择的再生制动模式为纯电气制动模式或机械制动与电气制动相结合的复合制动模式； 步骤三、制动前稳定行驶模拟:所述上位机(24)将步骤一中所设定的驱动功率Pl和工作转速n0均传送至驱动电机控制器(20)，采用驱动电机控制器(20)对左驱动电机(7)与右驱动电机(8)分别进行控制，使左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的功率均为Pl，并将左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的转速均调整至n0;之后，使左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的力矩均保持不变； 步骤四、负载加载模拟:所述上位机(24)将步骤一中所设定的输出力矩NI传送至加载电机控制器(I9)，采用加载电机控制器(I9)对左侧加载电机(6)与右侧加载电机(I7)分别进行控制，并将左侧加载电机(6)与右侧加载电机(17)的输出力矩均调整为NI; 步骤五、再生制动模拟:所述上位机(24)根据步骤二中所选择的再生制动模式，对所模拟电动汽车进行制动工况模拟； 当步骤二中所选择的再生制动模式为纯电气制动模式时，根据步骤一中所设定的左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的输出力矩N2，且通过再生制动控制器(22)对左驱动电机(7)与右驱动电机(8)分别进行控制，使左驱动电机(7)和右驱动电机(8)分别对所述左半轴和所述右半轴分别进行制动;此时，所述左驱动电机(7)与右驱动电机(8)输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机(7)与右驱动电机(8)输出的力矩方向相反，且左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的输出力矩均为N2; 当步骤二中所选择的再生制动模式为机械制动与电气制动相结合的复合制动模式时，所述上位机(24)向机械制动控制器(31)和再生制动控制器(22)同时下传制动指令，通过机械制动控制器(31)对左后制动盘(4)和右后制动盘(I)分别进行控制，并通过再生制动控制器(22)对左驱动电机(7)与右驱动电机(8)分别进行控制，使左后制动盘(4)和左驱动电机(7)同时对所述左半轴进行制动，同时使右后制动盘(I)和右驱动电机(8)同时对所述右半轴进行制动;此时，所述左驱动电机(7)与右驱动电机(8)输出的力矩方向均与步骤二中所述左驱动电机(7)与右驱动电机(8)输出的力矩方向相反，且左驱动电机(7)与右驱动电机(8)的输出力矩均为N2。8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于:步骤五中通过机械制动控制器(31)对左后制动盘(4)和右后制动盘(I)分别进行控制时，按照常规ABS防抱死控制系统的控制方法，对左后制动盘(4)和右后制动盘(I)分别进彳丁控制。9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述模拟双电机驱动电动汽车再生制动性能试验台还包括充电电路(26)、与充电电路(26)连接的可充电电池(27)和对左驱动电机(7)或右驱动电机(8)的输出力矩进行实时检测的力矩检测单元，所述左驱动电机(7)和右驱动电机(8)均与充电电路(26)连接;所述监控系统还包括对可充电电池(27)的电量进行实时检测的电量检测单元(28)，所述电量检测单元(28)与再生制动控制器(22)连接;所述力矩检测单元与再生制动控制器(22)连接； 步骤五中通过再生制动控制器(22)对左驱动电机(7)与右驱动电机(8)分别进行控制过程中，采用电量检测单元(28)对可充电电池(27)的电量进行实时检测，并将所检测的电量值同步传送至再生制动控制器(22);同时，采用所述力矩检测单元对左驱动电机(7)或右驱动电机(8)的输出力矩分别进行实时检测，并将所检测的力矩值同步传送至再生制动控制器(22);所述再生制动控制器(22)再将接收到的电量值和力矩值同步传送至上位机(24)，所述上位机(24)对接收到的电量值和力矩值分别进行同步显示。10.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述监控系统还包括对所述前轮轴的转速进行实时检测的前轮轴转速检测单元，采用所述前轮轴转速检测单元与前轮轴驱动控制器(21)连接； 步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用后轮轴系转速检测单元(23)对所述左半轴、所述右半轴、左后制动盘(4)或右后制动盘(I)的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至再生制动控制器(22)，所述再生制动控制器(22)再将接收到的转速值同步传送至上位机(24); 步骤三中进行制动前稳定行驶模拟过程中、步骤四中进行负载加载模拟过程中和步骤五中进行再生制动模拟过程中，均采用所述前轮轴转速检测单元对所述前轮轴的转速进行实时检测，并将所检测的转速值同步传送至前轮轴驱动控制器(21)，所述前轮轴驱动控制器(21)再将接收到的转速值同步传送至上位机(24);所述前轮轴驱动控制器(21)对所述前轮轴驱动机构进行控制，使所述前轮轴的转速与此时后轮轴系转速检测单元(23)所检测的转速值一致。
【文档编号】G01M17/007GK105928715SQ201610458901
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】马建, 许世维, 汪贵平, 赵轩, 魏敬东, 肖旭辉, 刘伟
【申请人】长安大学