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一種純電動汽車能量回收測控裝置制造方法
【專利摘要】一種純電動汽車能量回收測控裝置，包括試驗臺架、帶有操作界面的上位機、與上位機通信的下位機測控模塊、動力電池，所述的試驗臺架上安裝驅動電機、轉速轉矩測量儀、飛輪組、制動器及ABS控制模塊、電渦流測功機；所述的下位機測控模塊包括電壓電流檢測模塊、轉速轉矩測定模塊、電磁離合控制模塊、制動模塊以及勵磁電流占空比控制模塊；所述的動力電池通過功率變化變頻器與驅動電機電連。本實用新型的有益效果是：根據不同車型、不同的試驗負載實現車輛在不同工況下驅動運轉控制，研究其在再生制動模式下能量回收量、機械制動力與電磁制動力協調制動的控制策略，為純電動汽車開發人員提供一種“定性、定量”分析相結合的數據、曲線技術數據。
【專利說明】一種純電動汽車能量回收測控裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種純電動汽車能量回收測控裝置。
【背景技術】
[0002]續駛里程短是制約純電動汽車市場化發展的一大短板，雖然研究高性能、高比能量的動力電池能能提高電動汽車續駛里程，但勢必會增加研發成本，而且開發過程受到材料和技術條件的限制。通過研究電動汽車在車輛減速、制動、滑行過程的慣性動能，使電動機以發電機的形式給動力電池充電(即能量回收)，可以提高車輛的續駛里程，減少制動片的磨損。而能量回收試驗必須一個真實的試驗環境，來研究回收過程中能量回收效率的最大化和電磁制動力與機械制動力的協調關系，既保證車輛行車安全又提高了續駛里程。
[0003]針對電動汽車再生制動關鍵問題(能量回收的量和機械制動力與電磁制動力協調分配)的研究還處于一種預見性的、定性的仿真階段，動力電池充電接受能力的試驗需一個真實的試驗環境。因此，開發一個通用性強、能真實還原電動汽車行駛工況，并能實現能量回收機理分析的試驗臺顯得尤為迫切。因此，開發一個能根據不同車型、模擬不同行駛工況、進行充放電實驗的純電動車試驗臺，并通過上下位機的測控，實現上位機能根據交互輸入的車輛特征參數，以實時工況參數(車速、蓄電池S0C、制動踏板行程)為融合數據，通過對三參數的模糊化處理、隸屬度構建、推理，在上位機上以曲線或曲面圖方式顯示動力電池SOC及電磁制動力分配系數。為新車開發出來之前對能量回收機理及制動策略進行更好的設計提供一種定性與定量分析研究的試驗平臺，達到節約開發成本，降低研發周期的目的。

【發明內容】

[0004]針對純電動汽車能量回收試驗、機械制動力與電磁制動力的安全性試驗缺乏一個真實的試驗環境、試驗平臺不能提供可視化、動態的、交互的試驗技術的問題，本實用新型提出了一種根據不同車型、不同的試驗負載實現車輛在不同工況下驅動運轉控制、真實的純電動汽車能量回收測控裝置。
[0005]本實用新型所述的純電動汽車能量回收測控裝置，其特征在于:包括試驗臺架、帶有操作界面的上位機、與上位機通信的下位機測控模塊、動力電池，所述的試驗臺架上安裝驅動電機、轉速轉矩測量儀、飛輪組、制動器及ABS控制模塊、電渦流測功機，所述的轉速轉矩測量儀輸入端通過聯軸器與所述的驅動電機的輸出軸連接、輸出端通過聯軸器與所述的飛輪組的輸入端連接；所述的飛輪組的輸出端通過聯軸器與所述的制動器的輸入端連接，所述的制動器的輸出端通過聯軸器與所述的電渦流測功機連接；
[0006]所述的下位機測控模塊包括電壓電流檢測模塊、轉速轉矩測定模塊、電磁離合控制模塊、制動模塊以及勵磁電流占空比控制模塊，所述的電壓電流檢測模塊與所述的驅動電機相連、所述的轉速轉矩測定模塊與所述的轉速轉矩測量儀相連、所述的電磁離合控制模塊通過繼電器(其內部集成的繼電器功率單元)與所述的飛輪組的電磁離合器相連、所述的制動模塊通過制動器電磁閥(其內部集成的制動器電磁閥功率單元)與所述的制動器及ABS控制模塊雙向通信、所述的勵磁電流占空比控制模塊與所述的電渦流測功機的測功器相連；所述的電壓電流檢測模塊、轉速轉矩測定模塊、電磁離合控制模塊、制動模塊以及勵磁電流占空比控制模塊分別與所述的上位機交互模塊信號連接；所述的動力電池通過功率變化變頻器與所述的驅動電機電連。
[0007]所述的上位機選擇Windows XP環境下基于Delphi的可視化開發工具，并采用移植Visual Basic6.0的Mscomm通信控件實現上下位機的點對點串行通信。
[0008]所述的上位機與所述的下位機測控模塊之間采用RS232串行通信方式通信。
[0009]所述的下位機測控模塊為MCS-51工控單片機。
[0010]試驗前，首先根據需要在上位機的操作界面上設置好待測車輛特征參數匹配的試驗參數，上位機是面向用戶的可視化交互操作界面，接收用戶的輸入指令，并把該指令對應的地址碼通過串口傳輸到下位機，采用事件查詢、應答、驅動的方式，實時在操作界面顯示能量回收試驗臺采集的動態參數；下位機測控模塊根據通信指令及地址碼，控制相應的電磁離合器結合實現車輛質量的模擬；試驗開始時，下位機上電并進行復位初始化，處于等待接收上位機指令狀態；當收到上位機通過串口傳來的采樣指令時，就開始等定時器，時間一到下位機測控模塊實時檢測待測車輛的油門和制動踏板開度，并實時傳輸到上位機；當收到上位機發來的控制指令時，就會根據該指令對應的物理地址，觸發下位機模塊發出控制信號，進行功率變頻器控制和制動力分配，并向電渦流測功機的測功器發出控制信號實時模擬行駛阻力；當車輛驅動時，下位機測控模塊根據油門踏板控制功率變頻器的占空比進而調節驅動電機的電樞兩端的平均電壓轉換為RS232電平和上位機進行通信，實現車輛驅動；當車輛制動時，下位機測控模塊根據制動踏板開度、動力電池的電荷狀態(S0C)、驅動電機轉速等狀況進行制動力分配，同時控制驅動電機的電樞電壓實現能量回收與ABS控制模塊通信，向ABS系統發出制動力分配信號實現機械制動力的調節與控制；測試結束時，上位機向下位機測控模塊發出停止命令，定時器關閉，下位機初始化并處于待命狀態，完成測試。
[0011]本實用新型的有益效果是:能根據不同車型、不同的試驗負載，實現車輛在不同工況下驅動運轉控制，并以此研究其在再生制動模式下能量回收量、機械制動力與電磁制動力協調制動的控制策略，從而為純電動汽車開發人員提供一種“定性、定量”分析相結合的數據、曲線技術數據。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構框架圖。
[0013]圖2是本實用新型的下位機測控模塊的控制簡圖。
[0014]圖3是本實用新型的下位機通信程序框圖。
[0015]圖4是本實用新型的上位機操控界面示意圖。
[0016]圖5是制動力分配及能量回收的模糊推理框圖。
[0017]圖6再生制動分配系數和SOC試驗曲面圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖進一步說明本實用新型[0019]參照附圖:
[0020]實施例1本實用新型所述的純電動汽車能量回收測控裝置，包括試驗臺架1、帶有操作界面的上位機2、與上位機通信的下位機測控模塊3、動力電池4，所述的試驗臺架I上安裝驅動電機11、轉速轉矩測量儀12、飛輪組13、制動器及ABS控制模塊14、電渦流測功機15，所述的轉速轉矩測量儀12輸入端通過聯軸器5與所述的驅動電機11的輸出軸連接、輸出端通過聯軸器與所述的飛輪組13的輸入端連接；所述的飛輪組13的輸出端通過聯軸器與所述的制動器的輸入端連接，所述的制動器的輸出端通過聯軸器與所述的電渦流測功機15連接；
[0021]所述的下位機測控模塊3包括電壓電流檢測模塊31、轉速轉矩測定模塊32、電磁離合控制模塊33、制動模塊34以及勵磁電流占空比控制模塊35，所述的電壓電流檢測模塊31與所述的驅動電機11相連、所述的轉速轉矩測定模塊32與所述的轉速轉矩測量儀12相連、所述的電磁離合控制模塊33通過繼電器與所述的飛輪組13的電磁離合器相連、所述的制動模塊34通過制動器電磁閥與所述的制動器及ABS控制模塊14雙向通信、所述的勵磁電流占空比控制模塊35與所述的電渦流測功機15的測功器相連；所述的電壓電流檢測模塊31、轉速轉矩測定模塊32、電磁離合控制模塊33、制動模塊34以及勵磁電流占空比控制模塊35分別與所述的上位機2的交互模塊信號連接；所述的動力電池4通過功率變化變頻器41與所述的驅動電機11電連。
[0022]所述的上位機2選擇Windows XP環境下基于Delphi的可視化開發工具，并采用移植Visual Basic6.0的Mscomm通信控件實現上下位機的點對點串行通信。
[0023]所述的上位機2與所述的下位機測控模塊3之間采用RS232串行通信方式通信。
[0024]所述的下位機測控模塊3為MCS-51工控單片機。
[0025]實施例2試驗參數的構建與輸出
[0026]( I)參數模糊化構建、推理
[0027]影響純電動汽車再生制動中能量回收的最大化、電磁制動力分配系數最優化的動態因素很多，有車速、動力電池的儲電能力、駕駛員的操作情況、路面狀況等。把各種因素考慮進去固然能提高試驗研究的準確性，但難以建模。本文提出以車速V (電機轉速)、動力電池S0C、制動踏板行程Pos為參變量輸入，再生制動分配系數為變量輸出的策略模型，其推理架構如圖5所示。通過對輸入、輸出量的模糊化處理,構建車速V (low、middle、high)、制動踏板行程Pos (low、middle、high)、電池SOC (low、middle、high),再生制動分配系數的隸屬度函數，采用模糊推理的規則建立關聯度，其表達形式為:
[0028]if (V is Vi / and Pos is Posi and SOC is SOCi) then regen_frac is 。
[0029](2)參數輸出及去模糊化
[0030]根據圖4輸入的車輛特征參數，圖5模糊化參數推理，得出如圖6所示曲線圖。其中d圖為根據圖4選擇的充放電試驗中S0C、充放電電流隨試驗時間變化的曲線圖，a、b、c圖為制動力分配系數隨輸入參數變化的曲面圖。該曲面圖可以不斷通過試驗、對比、優化，完善該系統中輸入、輸出參數的模糊化隸屬度函數，使得測控系統界面易于操作、數據易于分析、功能易于拓展。通過圖6中輸出的參數為模糊化量，而測控系統需要一個確切的量來計算電磁制動力，因此必須對輸出的參數進行去模糊化，綜合考慮整車的操控及安全性能，采用加權平均法求得電機在能量回收中所占的分配系數。[0031]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也包括本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.一種純電動汽車能量回收測控裝置，其特征在于:包括試驗臺架、帶有操作界面的上位機、與上位機通信的下位機測控模塊、動力電池，所述的試驗臺架上安裝驅動電機、轉速轉矩測量儀、飛輪組、制動器及ABS控制模塊、電渦流測功機，所述的轉速轉矩測量儀輸入端通過聯軸器與所述的驅動電機的輸出軸連接、輸出端通過聯軸器與所述的飛輪組的輸入端連接；所述的飛輪組的輸出端通過聯軸器與所述的制動器的輸入端連接，所述的制動器的輸出端通過聯軸器與所述的電渦流測功機連接； 所述的下位機測控模塊包括電壓電流檢測模塊、轉速轉矩測定模塊、電磁離合控制模塊、制動模塊以及勵磁電流占空比控制模塊，所述的電壓電流檢測模塊與所述的驅動電機相連、所述的轉速轉矩測定模塊與所述的轉速轉矩測量儀相連、所述的電磁離合控制模塊通過繼電器與所述的飛輪組的電磁離合器相連、所述的制動模塊通過制動器電磁閥與所述的制動器及ABS控制模塊雙向通信、所述的勵磁電流占空比控制模塊與所述的電渦流測功機的測功器相連；所述的電壓電流檢測模塊、轉速轉矩測定模塊、電磁離合控制模塊、制動模塊以及勵磁電流占空比控制模塊分別與所述的上位機交互模塊信號連接；所述的動力電池通過功率變化變頻器與所述的驅動電機電連。
2.如權利要求1所述的一種純電動汽車能量回收測控裝置，其特征在于:所述的上位機與所述的下位機測控模塊之間采用RS232串行通信方式通信。
3.如權利要求2所述的一種純電動汽車能量回收測控裝置，其特征在于:所述的下位機測控模塊為MCS-51工控單片機。
【文檔編號】G01R31/00GK203572669SQ201320615331
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】吳君 申請人:浙江經濟職業技術學院