新能源汽车试验台测控系统研发

1、新能源汽车试验台测控系统研发摘要：随着我国科技水平的日益提高，人们环保意识的不断提高，致使人们愈 发对新能源汽车加以关注。而新能源汽车试验台作为开展新能源汽车研发与测试 过程中中重要的组成设备，其能够为新能源汽车开发过程中提供相关部件的合理 选型并且保障新能源汽车实现科学的参数设置，此外，实验台还能够在很大程度 上促进新能源汽车进行研发过程的效率。关键词：新能源汽车；试验台；测控系统；研究引言新能源汽车试验台的研究与开发具有计算机软件仿真和实车试验所不可替代 的作用，因此在进行测控系统开发之前，必须对试验台的基本结构有充分的了解， 正确分析试验台应有的功能，才能开发完善的测控系统，建立良好的柔

2、性试验平 台。1试验台基本构成试验台系统主要的构成可以分为测控系统和机械部件，其作为一套非常复杂 的系统，其不但能够对新能源汽车处于各类运行状况与工作模式实现模拟，而且 可以实现对新能源汽车中的重要的零部件加以测控。创建试验台最为主要的目标便是可以对新能源汽车加以全面测试的平台，诸 如混合驱动系统以及复合制动系统进行测试与研发。试验台主要组成有控制器、 传感器、发动机、车轮、电源、ABS制动器、开关磁阻电动机、齿轮减速器、制 动变速器、惯性飞轮等。利用数据采集卡PCI-1716与PCI-1780实现对传感器信号 的收集，实现对试验台各个时刻的运行状态实现监测，并将数据实现波形显示和 存储。其中

3、电磁离合器利用电磁采集卡所具有的输出功能实现闭合与分离，通过 LabVIEW实现对DLL进行调用，最终使直流电力测功机和工控机能够实现CAN通 讯，最终能够对汽车行驶负载加以有效地台架模拟。利用转换器RS232-485使电 动汽车电源和工控机进行通讯，通过D2P输出信号进行对发动机与电机实现控制。2试验台工作原理新能源汽车试验台的动力源包括开关磁阻电机、电源和发动机。动力驱动系 统通过控制电磁离合器来实现动力源的单独输出或两个动力源的合成输出。传动 系统包括自动变速箱和减速器，其控制器布置在测控台上。制动系统由ABs和电 机制动共同实现。行驶负载通过直流电力测功机的加载来实现。整车的惯量通过

4、两组惯性飞轮来模拟，控制系统通过工控机和D2P发送控制指令到各控制器，由 控制器完成各执行机构的控制。试验过程中，数据采集系统在线显示各个部件的 运行状态，并进行数据存储。模拟整车试验，驾驶员根据试验需求通过电子油门踏板和制动踏板实现驾驶 员的信号输入。控制系统接收信号以后进行转矩分配，通过油门执行器和电机油 门来控制发动机和电机的转矩输出，动力经变速器、减速器等到达车轮，测控系 统采集车轮转速并计算出需要加载的行驶阻力，经uSBCAN卡传递到测功机控制 仪，进行行驶阻力的自动加载，整车惯量通过飞轮的不同组合来模拟。制动通过 制动踏板和电机再生制动共同实现，电机回收制动能量并回馈电源，如此反复

5、， 直至结束。3测控系统软件设计在对测控系统软件进行开发时，要保证测控软件满足有关的技术标准，而且 测控系统也应该拥有较为便利的进行功能扩展的能力，一旦在测控软件开发过程 中忽视软件的功能扩展方面的工作，无疑会使系统整体方面的复杂程度在很大程 度的增加，使软件的灵活性出现一定的降低。所以在对软件进行设计过程中要对 软件的维护性与扩展性加以重视。此外，为了提高软件质量与缩短开发周期便要 重视代码重用，这样能够有效地缩短开发时间。4测控系统试验验证4.1测控系统验证试验4.1.1测控系统测试试验台需要测试的项目主要有：发动机、电机的转矩转速、传动系统的转速 转矩、电磁离合器的接合与分离、电子踏板的

6、位置检测、油门执行器的位置控制、 直流电力测功机的加载。由于整个测控系统的连线比较多，为了防止出现连带的 故障，烧毁数据采集设备，更好的确定故障是否出现以及出现故障的具体的位置， 必须对各个采集通道和部件分别进行测试。试验采用EM1642信号发生器作为转 速信号源，APS电源作为转矩电压信号源，整个试验过程采用测控系统进行动态 监测、图形显示和数据存储，采用TDS2012B示波器进行试验输入信号监测与对 比，（1）转矩测量试验将APS电源调到3V，启动试验，运行测控系统观测电压 和转矩变化，缓慢增加电压至5V稳定后再减小至3V，观察电压和转矩信号是否 正常，保存数据，关闭设备。（2）转速测量试

7、验打开信号发生器，选择2KHz量程，方波波形，频率设置 800Hz，电压设置5V。启动试验，运行测控系统观测频率采集变化，旋转按钮增 加频率范围至最大量程再逐渐减小至初始值，观察频率信号是否正常，保存数据 关闭设备。（3）电子油门试验打开踏板电源开关，启动试验，观察输出电压是否为零， 轻踩制动踏板到底然后松开，猛踩制动踏板再松开，连续几次，观察信号采集是 否正常，保存数据关闭设备。（4）测功机加载试验连接好CAN卡，开启FC2012测功机控制仪，进行扭矩 调零，设定测功机控制仪参数如表5-1所示，保存参数，按下远程控制按钮。启 动试验，打开测控系统界面设置控制模式为P1/P（测功机恒位置/油门

8、恒位置控 制方式），为了便于观察加载过程设定调节时间为20s，调节负载至50%，点击 给定按钮，试验时观察控制仪是否输出加载命令，正常后调节负载至初始位置， 确定控制仪是否减载，保存数据，关闭设备。（5）电磁离合器测试试验电磁离合器供电电源为24V，试验选用拥有内置 EMI滤波器的70W单组开关电源，输入交流220V，输出直流电压24V。接通电 源，打开测控系统，启动试验，按下LabVIEW界面离合器开关按钮，连续几次开 关，观测驱动电压是否输出24V，试验完毕保存数据，关闭设备。（6）油门执行器测试试验油门执行器采用D2P进行控制，由APS电源供给 12V电压，采用电位计模拟踏板信号，示波器

9、对D2P输出PWM进行监测，用 LabVIEW测控系统进行数据采集监测与存储，连接好设备后，将油门执行器位置 和开关调节到初始位置，启动试验。打开D2P电源开关，将驱动程序下载到 D2PECU，由MotoTune进行标定，观察电压跟随情况。4.1.2测试结果分析由试验测试结果和示波器监测对比可知，传感器电压、转矩、转速信号采集 正常，均在传感器扭矩和转速精度范围之内。电子踏板信号响应准确，满足急加 速和急减速需求，在0V和5V时稍有偏差，是由测试时系统没有接地导致信号受 到干扰所致。4.2台架系统测试与试验台架试验前，须做好试验前的准备工作，检查内容包括：试验台各部件状态， 机械部件连接是否可

10、靠，测控系统通讯是否正常，发动机燃油量以及传动系统的 润滑油存量，试验环境通风设施以及安全保护措施等，确保试验能顺利进行。正 式试验前，启动工控机和D2P，打开测控系统，测试离合器和油门执行器等通讯 信号是否输出。在试验台没有运行的情况下，需要手动转动飞轮进行动力输入， 观察各零部件运动状况，传感器转速转矩信号是否正常。结束语：总而言之，通过对新能源汽车进行深入的研究与开发，对减轻能源危机与环 境压力有着非常重要的意义，但是在新能源汽车研发过程中有着大量的问题，对 新能源汽车发展有着一定的制约作用。随着试验台的建立与应用，能够显著的提 升新能源汽车的研发效率，并且能够显著的降低工作量与时间。本文就试验台基 本构成与运行原理入手展开介绍，并对其中的传感器模块类型与软件设计做出一