本實(shí)用新型屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備。

背景技術(shù)：

在“十三五”規(guī)劃中，我國提出了實(shí)施新能源汽車推廣計(jì)劃，提高電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化水平。今年作為“十三五”的開局之年，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)由起步階段進(jìn)入加速階段，電動(dòng)汽車的發(fā)展也迎來了最佳的機(jī)遇。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，它所表現(xiàn)出的性能的優(yōu)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(jià)等，高性能的汽車電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器測試系統(tǒng)是評(píng)估電機(jī)及其控制器特性參數(shù)的有效手段。而目前，國內(nèi)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器測試系統(tǒng)處于一個(gè)起步的階段，大多數(shù)是通過計(jì)算機(jī)仿真或是傳統(tǒng)電機(jī)平臺(tái)改造來進(jìn)行測試。然而由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不確定性，以及傳統(tǒng)測試方法對于新型電機(jī)不適用，所以設(shè)計(jì)一個(gè)專門針對電動(dòng)汽車的高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器的測試系統(tǒng)具有十分重要的意義，一方面可以為電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)研究提供一個(gè)真實(shí)可靠的測試環(huán)境，另一方面為產(chǎn)品的市場化提供參考評(píng)價(jià)的依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，為電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供一個(gè)真實(shí)可靠的測試設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，包括工控機(jī)、測功機(jī)系統(tǒng)、第一電壓/電流采樣電路、轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路、電源模擬系統(tǒng)和三重三相雙向DC-DC變換器；

所述工控機(jī)包括用戶管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和Matlab仿真系統(tǒng)；所述測功機(jī)系統(tǒng)包括dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)、三相調(diào)壓器、Back-To-Back變換器、負(fù)載電機(jī)、轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器和第二電壓/電流采樣電路；

所述用戶管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示被測對象的各種參數(shù)值，對整個(gè)測試設(shè)備進(jìn)行控制；

所述控制系統(tǒng)分別連接到所述電源模擬系統(tǒng)、所述三重三相雙向DC-DC變換器和被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)端，通過CAN總線與它們進(jìn)行雙向通訊，用于接收和發(fā)送指令；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別連接到所述第一電壓/電流采樣電路的輸出端、所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路的輸出端和所述第二電壓/電流采樣電路的輸出端，用以對所述負(fù)載電機(jī)的電壓電流以及轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，同時(shí)對被測對象的汽車電機(jī)進(jìn)行電壓電流采集；

所述Matlab仿真系統(tǒng)連接到所述dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)的通信端，通過以太網(wǎng)進(jìn)行雙向通信，所述Matlab仿真系統(tǒng)用來設(shè)計(jì)所述負(fù)載電機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型，此控制系統(tǒng)仿真模型中包含電壓源模型、閉環(huán)控制器模型、Back-To-Back變換器模型、負(fù)載電機(jī)模型以及相應(yīng)的觀測器模型；

所述dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)分別連接到所述Matlab仿真系統(tǒng)的通信端和所述Back-To-Back變換器的通訊接口，用以把所述負(fù)載電機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型及其控制算法直接轉(zhuǎn)換成控制代碼，并對所述Back-To-Back變換器發(fā)出控制信號(hào)；

所述三相調(diào)壓器的輸入端連接到三相交流電網(wǎng)、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(wǎng)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(shí)物仿真系統(tǒng)的輸出端、所述三相調(diào)壓器的輸出端、所述負(fù)載電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸入端和所述三重三相雙向DC-DC變換器的輸入端；

所述負(fù)載電機(jī)分別連接到所述Back-To-Back變換器的輸出端、所述第二電壓/電流采樣電路的采樣輸入端和所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器；

所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器分別連接到所述負(fù)載電機(jī)、被測對象的汽車電機(jī)和所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路，用以采集被測對象的汽車電機(jī)和所述負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速信號(hào)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述第二電壓/電流采樣電路分別連接到所述負(fù)載電機(jī)的輸入端及所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集所述負(fù)載電機(jī)的電壓、電流信號(hào)，通過所述第二電壓/電流采樣電路發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述第一電壓/電流采樣電路分別連接到被測對象的汽車電機(jī)的電壓輸入端及所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集被測對象的汽車電機(jī)的電壓、電流信號(hào)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路分別連接到所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對采集的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，并發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述電源模擬系統(tǒng)分別連接到三相交流電網(wǎng)、所述控制系統(tǒng)、被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電接口和所述三重三相雙向DC-DC變換器，通過CAN總線與所述控制系統(tǒng)進(jìn)行通信；

所述三重三相雙向DC-DC變換器分別連接到所述電源模擬系統(tǒng)、所述Back To Back變換器的反相輸出端、被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電壓輸入端及所述控制系統(tǒng)，用于在對被測對象的汽車電機(jī)或所述負(fù)載電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，將能量回饋至所述Back To Back變換器或所述三重三相雙向DC-DC變換器的輸入端。

本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，被測對象的汽車電機(jī)和所述負(fù)載電機(jī)采用同功率等級(jí)的電機(jī)。

采用上述方案后，本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，工作時(shí)配合公知的ADVISOR路況模擬系統(tǒng)、負(fù)載模擬跟蹤控制系統(tǒng)和性能分析系統(tǒng)進(jìn)行使用，首先通過路況模擬系統(tǒng)再現(xiàn)真實(shí)的汽車行駛的加減速各種工況；其次，采用負(fù)載模擬跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測功機(jī)系統(tǒng)對負(fù)載模擬的快速響應(yīng)和精確跟蹤控制；最終通過性能分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的綜合性能測試和分析。并且可以通過工控機(jī)的用戶管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示被測對象測量值，同時(shí)對測試過程進(jìn)行控制等。

本實(shí)用新型的測試設(shè)備和其他新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)測試系統(tǒng)相比，具有測試功能全面、測試精度高、測試結(jié)果真實(shí)可靠性高、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，解決了目前新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)仿真測試設(shè)備的真實(shí)性差，以及傳統(tǒng)測試方法對新型的新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不適用等問題。本實(shí)用新型的測試設(shè)備為電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供了一個(gè)真實(shí)可靠的模擬測試環(huán)境，能夠?qū)崟r(shí)檢測電機(jī)性能，及時(shí)有效獲得研發(fā)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需數(shù)據(jù)，縮短對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研發(fā)時(shí)間，對目前中國市場電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和推廣具有十分重要的意義。且本實(shí)用新型中，通過三重三相雙向DC-DC變換器構(gòu)建能量回饋系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)和重復(fù)利用，節(jié)約能源。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型中能量回饋系統(tǒng)的電路原理圖。

圖3是圖2中三重三相雙向DC-DC變換器的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備的具體實(shí)施方式作詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，如圖1所示，包括工控機(jī)、測功機(jī)系統(tǒng)、第一電壓/電流采樣電路、轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路、電源模擬系統(tǒng)和三重三相雙向DC-DC變換器。

所述工控機(jī)包括用戶管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和Matlab仿真系統(tǒng)；所述測功機(jī)系統(tǒng)包括dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)、三相調(diào)壓器、Back-To-Back變換器、負(fù)載電機(jī)(永磁同步電機(jī))、轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器和第二電壓/電流采樣電路；

所述用戶管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示被測對象的各種參數(shù)值，對整個(gè)測試設(shè)備進(jìn)行控制；

所述控制系統(tǒng)分別連接到所述電源模擬系統(tǒng)、所述三重三相雙向DC-DC變換器和被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)端，通過CAN總線與它們進(jìn)行雙向通訊，用于接收和發(fā)送指令；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別連接到所述第一電壓/電流采樣電路的輸出端、所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路的輸出端和所述第二電壓/電流采樣電路的輸出端，用以對所述負(fù)載電機(jī)的電壓電流以及轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，同時(shí)對被測對象的汽車電機(jī)進(jìn)行電壓電流采集；

所述Matlab仿真系統(tǒng)連接到所述dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)的通信端，通過以太網(wǎng)進(jìn)行雙向通信，所述Matlab仿真系統(tǒng)用來設(shè)計(jì)所述負(fù)載電機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型，此控制系統(tǒng)仿真模型中包含電壓源模型、閉環(huán)控制器模型、Back-To-Back變換器模型、負(fù)載電機(jī)模型以及相應(yīng)的觀測器(示波器)模型；

所述dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)分別連接到所述Matlab仿真系統(tǒng)的通信端和所述Back-To-Back變換器的通訊接口，用以把所述負(fù)載電機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型及其控制算法直接轉(zhuǎn)換成控制代碼，并對所述Back-To-Back變換器發(fā)出控制信號(hào)；

所述三相調(diào)壓器的輸入端連接到三相交流電網(wǎng)、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(wǎng)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(dá)150kW；

所述Back-To-Back變換器分別連接到所述dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)的輸出端、所述三相調(diào)壓器的輸出端、所述負(fù)載電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸入端和所述三重三相雙向DC-DC變換器的輸入端；所述Back-To-Back變換器采用Infineon的IGBT模塊以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)，IGBT模塊型號(hào)為FF600R17ME4，最大額定電壓為1700V，最大額定電流為600A，驅(qū)動(dòng)模塊為2SP0115T2Ax-17；

所述負(fù)載電機(jī)分別連接到所述Back-To-Back變換器的輸出端、所述第二電壓/電流采樣電路的采樣輸入端和所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器；所選負(fù)載電機(jī)的主要參數(shù)為標(biāo)稱功率：100kW，額定電壓：380V，額定電流：300A，額定轉(zhuǎn)速：3600rpm，最大轉(zhuǎn)速：9000rpm，額定轉(zhuǎn)矩：200N.m，峰值轉(zhuǎn)矩：≥500N.m，冷卻方式：強(qiáng)迫風(fēng)冷；

所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器分別連接到所述負(fù)載電機(jī)、被測對象的汽車電機(jī)和所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路，用以采集被測對象的汽車電機(jī)和所述負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速信號(hào)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述第二電壓/電流采樣電路分別連接到所述負(fù)載電機(jī)的輸入端及所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集所述負(fù)載電機(jī)的電壓、電流信號(hào)，通過所述第二電壓/電流采樣電路發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述第一電壓/電流采樣電路分別連接到被測對象的汽車電機(jī)的電壓輸入端及所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集被測對象的汽車電機(jī)的電壓、電流信號(hào)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速采樣電路分別連接到所述轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速傳感器和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對采集的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，并發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述電源模擬系統(tǒng)分別連接到三相交流電網(wǎng)、所述控制系統(tǒng)、被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電接口和所述三重三相雙向DC-DC變換器，通過CAN總線與所述控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，進(jìn)行各種蓄電池的充放電曲線的設(shè)定和模擬，輸出直流電供給被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作；

所述三重三相雙向DC-DC變換器分別連接到所述電源模擬系統(tǒng)、所述Back To Back變換器、被測對象的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電壓輸入端及所述控制系統(tǒng)，用于在對被測對象的汽車電機(jī)或者所述負(fù)載電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，將能量回饋至所述Back To Back變換器或所述三重三相雙向DC-DC變換器的輸入端，進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目的。

如圖2所示，采用一臺(tái)與被測對象的汽車電機(jī)M1同功率等級(jí)的電機(jī)作為負(fù)載電機(jī)M2，與被測對象的汽車電機(jī)對拖，由兩臺(tái)具有能量回饋功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別對電機(jī)M1、M2進(jìn)行控制，負(fù)載電機(jī)M2的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主電路結(jié)構(gòu)為交-直-交型。當(dāng)被測對象的汽車電機(jī)M1作電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電機(jī)M2則處于發(fā)電狀態(tài)，系統(tǒng)將負(fù)載電機(jī)M2發(fā)出電經(jīng)過三重三相雙向DC-DC變換器傳遞給被測對象的汽車電機(jī)M1。同理，當(dāng)被測對象的汽車電機(jī)M1作發(fā)電運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電機(jī)M2則處于電動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)將被測對象的汽車電機(jī)M1發(fā)出的電經(jīng)三重三相雙向DC-DC變換器傳遞給負(fù)載電機(jī)M2吸收利用。

本實(shí)用新型中，三重三相雙向DC-DC變換可采用公知的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，為三重三相雙向DC-DC變換器的電路原理圖，被測對象的汽車電機(jī)功率范圍較大，所以采用三相三重半橋式結(jié)構(gòu)作為變換主電路，可以有效減少諧波含量和電流的脈動(dòng)率，減小被測電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(被測對象)與測功機(jī)系統(tǒng)的相互干擾，同時(shí)優(yōu)化能量回饋濾波器的總量和體積，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。除此之外，三相三重的特殊結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有備用功能，某一單元發(fā)生故障時(shí)，其余單元可以繼續(xù)運(yùn)行，大大提高系統(tǒng)的可靠性。

本實(shí)用新型中，Matlab仿真系統(tǒng)和dSPACE半實(shí)物仿真系統(tǒng)均為公知常用的仿真系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試設(shè)備，工作時(shí)配合公知的ADVISOR路況模擬系統(tǒng)、負(fù)載模擬跟蹤控制系統(tǒng)和性能分析系統(tǒng)進(jìn)行使用，首先通過路況模擬系統(tǒng)再現(xiàn)真實(shí)的汽車行駛的加減速各種工況；其次，采用負(fù)載模擬跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測功機(jī)系統(tǒng)對負(fù)載模擬的快速響應(yīng)和精確跟蹤控制；最終通過性能分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的綜合性能測試和分析。并且可以通過工控機(jī)的用戶管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示被測對象測量值，同時(shí)對測試過程進(jìn)行控制等。

以上所述實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做了進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式只局限于這些說明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，而且性質(zhì)或用途相同，這些都屬于實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。