電動車驅動系統性能網絡化測試平臺的研發

屈嬙 盧秀和

摘 ?要：隨著當前電動汽車的發展，對于驅動技術也提出了更高的要求，如何搭建完善的系統平臺對電動車驅動系統進行測試顯得尤為重要。基于此，文章設計了電動車驅動系統性能網絡化測試平臺，主要基于整體方案，對主控系統中的硬軟件進行了設計，以及對測試平臺中上位機界面進行設計，本設計基本上完成了平臺監控系統開發，使得網絡化測試平臺在驅動系統性能測試的通用性方面有所提高。

關鍵詞：電動汽車;驅動系統;測試平臺

中圖分類號：U616 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）13-0103-03

Abstract： With the development of electric vehicle， the driving technology is also put forward higher requirements. how to build a perfect system platform to test the electric vehicle driving system is particularly important. Based on this， this paper designs a networked test platform for the performance of electric vehicle drive system. mainly based on the overall scheme， the hardware and software of the main control system are designed， and the interface of the upper computer in the test platform is designed. This design has basically completed the development of the platform monitoring system， so that the network test platform in the drive system performance testing versatility has been improved.

Keywords： electric vehicle; driving system; test platform

2017年10月18日，習總書記在十九大報告中指出，堅持人與自然的和諧共生： 必須堅持將節約資源和環境保護當成是基本國策來實施，并且樹立起綠水青山就是金山銀山的思維，為響應號召基本國策，開發出以電力和動力電池（包括燃料電池）替代石油和內燃機，將人類帶入清潔能源時代的新能源汽車。當前世界上各個國家開始對電動汽車進行開發研究，以期解決當前日益嚴重的能源問題。我國對于電動汽車產業發展也非常重視，通過產業調整以及資金支持，來促進電動汽車的發展普及。

隨著電動汽車的發展，對電車驅動系統技術也提出了挑戰，傳統汽車的驅動系統平臺已經無法滿足當前電動汽車驅動系統的測試要求，因此對電動車驅動系統性能網絡化測試平臺進行研發也就顯得尤為重要。對我國來講，電動汽車的相關技術還不夠成熟，如何搭建一個系統完善的驅動測試平臺意義重大。

1 整體方案

從當前的研究現狀來看，對于電動車驅動系統測試平臺主要有兩種選擇方式，一種是能量消耗模式，另外一種是對拖型測試平臺。基于對兩種平臺的結構和效率進行對比分析來考慮，最終本文選擇運用對拖型測試平臺來進行設計。本文研究的電動車驅動系統測試平臺為了保障電機的四項限運行的需求，在進行硬件選擇的時候，以四象限控制器為主，并且為了保障轉速的各個檔位加載，選取了閉環轉速控制，在本文所設計的測試平臺中，可以迅速的獲取電動汽車驅動系統中的一系列問題，這主要是基于電機對于機械硬件的相關連接作用所進行的，改測試平臺能夠滿足多數情況下對于電動車驅動系統性能的測試。依據相關功能，本文主要確定了以下設計方案，如圖1所示。

該平臺主要組成情況如下所示：

測試平臺包括機械系統以及電氣系統，在電氣系統中，主要涵蓋的有強電以及弱電的控制部分。機械系統主要包括電機、傳感器、傳動裝置等。上位機界面主要是基于實時采集系統來進行設定的，這一部分目的是實現主機總線和測試電機控制器以及負載電機控制器進行通信，對控制指令進行發送，并且對相關數據進行采集、保存以及分析。

主要的控制方式有以下兩種：第一種是上位機直接進行軟件控制，進行人機控制設計，來實現自動化控制這一方案;另外一種是手動進行控制，主要是通過開關按鈕來進行操控。

2 主控系統設計

2.1 主控系統的硬件設計

在進行硬件設計的時候，我們的核心放在了主控系統，這個部分主要管理的是信號方面的問題，確保信號接收正常，以此來完成后面的測試，并且將結果傳送到上位機中，發送相關指令到測試對象上，實現整個系統的操作過程。一般情況下我們為了達到測試平臺一體化的目的，讓測試平臺具備更高的操控性，本文選擇總線通信來進行驅動系統設置。主控系統通過和上位機以及兩個電機控制器進行組合，形成一個通信網，考慮到功率方面的因素，專門運用另外的方式使得上位機中的通信正常，在對控制器進行測試的時候，主要是用到了功率分析儀器，這一種方式不包含在整個系統過程中，主要系統圖如圖2所示。

對主控系統進行詳細的分析：處理器方面主要用的是微處理器MCU，主要功能在于對外圍電路數據的采集。依照通訊樞紐的相關要求，對電機控制器以及上位機方面進行了設計，主要是通過CAN的總線，來實現對于通信過程中的命令下達，在這個系統里面是由24V來進行供電的，所有的外圍電路所需要的電壓 （5V，12V，15V）都通過24V電壓進行轉換所得。

2.2 主控系統的軟件設計

對于主控系統來講，軟件屬于控制器的指揮中心。主要是實現自我監督以及自我診斷的作用，另外一方面還可以根據用戶需求，對電機平臺的運行情況進行測試，軟件主要是基于系統硬件之上，所需完成的是對于各個功能的實現，形成良好的人機交互狀態。本系統的軟件設計部分主要是基于模塊化思維，以期能夠滿足系統各個模塊方面的控制需求，如圖3所示。

系統通電，開始初始化，然后進行While循環，看門狗復位，進行相關故障檢測，通過CAN信息分析，進行計數器操作、數據處理以及故障診斷，將信息發送到網絡中心，最終完成CAN中斷程序。

3 測試平臺上位機界面設計

3.1 軟件需求分析

進行軟件系統設計的時候，需要根據不同的模塊進行詳細的功能規劃，比如控制模塊、數據采集、數據顯示、數據管理等模塊。控制分為手動控制和自動控制。手動控制主要通過接口控制向驅動系統和負載模塊手動發出給定的扭矩和轉速命令。自動控制（Automatic control）是指按下一個按鈕后，系統會根據某一設定的工作條件自動運行。在控制的同時，可以選擇數據采集來采集系統的母線電壓、電流、轉矩和轉速，并實時顯示在界面上。最后，可以保存數據，并在必要時回放測試數據。根據給定的扭矩和轉速以及上位機界面顯示的相應數據，對驅動系統測試平臺的效率、控制效果和可靠性進行了相關分析。我們主要選擇了LabVIEW軟件來進行上位機程序測試，主要內容包含系統設置、數據采集、數據分析以及數據回收，在數據采集部分又包含了數據采集和數據保存兩個方面，在進行數據分析的過程中，主要是將圖表進行輸出。程序構成框圖如4所示：

從圖4中可以分析得出，主要系統需要實現的功能包括以下幾個方面：

（1）設備通電檢測、CAN通信檢測等;（2）發送驅動系統的操作指令;（3）顯示驅動系統運行狀態、故障保護和報警;（4）發送電機系統操作指令;（5）電機運行狀態顯示、故障保護和報警;（6）對項目中出現的參數情況呈現，主要包含有效率的計算、在動態測試里面的轉速統計和爬坡能力等等。

3.2 LabVIEW程序設計

本設計中所涵蓋的主要元素以及功能情況如表1所示：

Cluster_Psend的24位元素都為無符號8位整型字節（0至255），主要元素有數據位、地址位、數據保留位和數據長度位。

對上面的運行模塊進行分析，主要程序框圖如5所示。（1）（3）（4）（5）在while進行循環的過程包含了有啟動、退出以及超時程序，當程序運用了以后，點擊“開始”就可以完成整個網絡中事件結構配置，在While循環里面進行程序發送，時間間隔方面是1ms。如果10ms內沒有事件，輸入事件結構的超時程序，進行數據接收、處理和存儲，并在前面板上顯示相應的結果。

4 結束語

隨著能源電動車的需求量越來越大，對于電動車驅動系統的研究尤為重要。本次測試平臺的設計開發主要是為了對電動車驅動系統的性能進行測試，以此來為后期的驅動電機進行改進。這樣一來就需要我們對測試平臺的相關結構進行了解，選擇出一套比較完善可靠的方式。本文對電動車驅動系統試驗平臺進行設計分析，主要確定了設計的總方案，并且將各個平臺進行了模塊化分析，并且利用LabVIEW編譯上位機操作界面，完成了對于驅動電機以及負載模塊的控制，基本上完成了平臺監控系統開發，從本文的設計來看，網絡化測試平臺在驅動系統性能測試的通用性方面有所提高。

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