本发明提供了一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，属于电动汽车模拟试验技术领域；解决了现有增程器试验台架工况模拟单一的问题；包括能量管理层、动作层和热管理层三个控制层次，能量管理层包括数字可控电源和电池，能量管理层通过控制数字可控电源的功率大小和电池充放电来使母线功率稳定；动作层包括两个变频加载单元，其中一个变频加载单元输出能量依次经过驱动电机、第一扭矩传感器、主变速箱、副变速箱、第二扭矩传感器、负载电机后进入另一个变频加载单元，动作层通过控制驱动电机转速扭矩大小和变速箱的挡位变化来模拟试验不同工况下车辆的状况；热管理层采用水冷的方式为动作层进行降温冷却；本发明应用于增程式电动汽车。
1.一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，其特征在于：包括能量管理层、动作层和热管理层三个控制层次，所述能量管理层包括数字可控电源和电池，数字可控电源连接交流输入，数字可控电源通过母线与电池相连，能量管理层通过控制数字可控电源的功率大小和电池充放电来使母线功率稳定；
所述动作层包括两个变频加载单元，其中两个变频加载单元通过母线连接数字可控电源与电池，其中一个变频加载单元输出能量依次经过驱动电机、第一扭矩传感器、主变速箱、副变速箱、第二扭矩传感器、负载电机后进入另一个变频加载单元，动作层通过控制驱动电机的转速、扭矩大小和变速箱的挡位变化来模拟试验不同工况下车辆的状况；
所述数字可控电源用于模拟增程器发电，能够模拟多种能量管理模式下的增程系统发电状态，多种能量管理模式包括：定功率模式，采用燃油经济型最高的转速转矩进行增程发电，为驱动电机供电或电池充电；功率跟随模式，监测驱动电机所需功率进行跟随发电；智能控制模式，同时监测驱动电机所需功率和电池剩余电量并结合发动机功率曲线，综合所有因素选择发电功率，智能应对不同工况。
2.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，其特征在于：还包括上位机、电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU，所述上位机通过VTCU总线控制器分别与数字可控电源、电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU相连，所述上位机内置有CLTC工况数据，通过上位机提供CLTC工况数据模拟增程式电动汽车运行状况并实时监控传感器数据。
3.根据权利要求2所述的一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，其特征在于：所述数字可控电源还能够依照实验要求有规律的输出功率，当电池电量低时，提高数字可控电源输出的功率；当电池电量高时，降低数字可控电源输出的功率。
4.根据权利要求2所述的一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，其特征在于：所述第一MCU控制驱动电机和第一扭矩传感器、第二扭矩传感器，第二MCU控制主变速箱和副变速箱。
5.根据权利要求2所述的一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，其特征在于：所述上位机与VTCU总线控制器通过CAN总线相连，所述VTCU总线控制器分别通过CAN总线与电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU相连。
一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台
技术领域
[0001] 本发明提供了一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，属于电动汽车模拟试验技术领域。
背景技术
[0002] 电动汽车的全产业链技术体系中，增程式电动汽车很好地解决了动力电池制约汽车续驶里程的缺陷，在电动汽车出厂销售之前都需要通过增程器试验台架对增程器进行模拟试验，以确保其可靠性，但是现有增程器试验台架主要对增程器的性能进行监测，侧重点不在增程式电动汽车整车的模拟控制；现有的试验台架侧重于采用传统燃油车的燃料供给及冷却系统实现增程器的工况模拟，台架搭建成本高；侧重于增程器发电的单一模式进行实验，没有对多种电机供电模式及动能回收的工况进行设计；缺乏对行驶过程中增程式电动汽车在不同模式不同工况下运行状态的模拟。
发明内容
[0003] 本发明为了解决现有增程器试验台架工况模拟单一的问题，提出了一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，包括能量管理层、动作层和热管理层三个控制层次，所述能量管理层包括数字可控电源和电池，数字可控电源连接交流输入，数字可控电源通过母线与电池相连，能量管理层通过控制数字可控电源的功率大小和电池充放电来使母线功率稳定；
[0005] 所述动作层包括两个变频加载单元，其中两个变频加载单元通过母线连接数字可控电源与电池，其中一个变频加载单元输出能量依次经过驱动电机、第一扭矩传感器、主变速箱、副变速箱、第二扭矩传感器、负载电机后进入另一个变频加载单元，动作层通过控制驱动电机的转速、扭矩大小和变速箱的挡位变化来模拟试验不同工况下车辆的状况；
[0006] 所述热管理层采用水冷的方式为动作层进行降温冷却。
[0007] 还包括上位机、电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU，所述上位机通过VTCU总线控制器分别与数字可控电源、电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU相连，所述上位机内置有CLTC工况数据，通过上位机提供CLTC工况数据模拟增程式电动汽车运行状况并实时监控传感器数据。
[0008] 所述数字可控电源用于模拟增程器发电，能够模拟多种能量管理模式下的增程系统发电状态，多种能量管理模式包括：定功率模式，采用燃油经济型最高的转速转矩进行增程发电，为驱动电机供电或电池充电；功率跟随模式，监测驱动电机所需功率进行跟随发电；智能控制模式，同时监测驱动电机所需功率和电池剩余电量并结合发动机功率曲线，综合所有因素选择发电功率，智能应对不同工况。
[0009] 所述数字可控电源还能够依照实验要求有规律的输出功率，当电池电量低时，提高数字可控电源输出的功率以满足电池充电和电机消耗；当电池电量高时，降低数字可控电源输出的功率，防止母线功率过载。
[0010] 所述第一MCU控制驱动电机和第一扭矩传感器、第二扭矩传感器，第二MCU控制主变速箱和副变速箱。
[0011] 所述上位机与VTCU总线控制器通过CAN总线相连，所述VTCU总线控制器分别通过CAN总线与电池管理系统BMS、第一MCU、第二MCU相连。
[0012] 本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的增程式电动汽车半实物模拟控制试验台对增程式电动汽车核心部件进行验证，提供安全可靠的行驶体验；能够通过负载电机能量回收来增加能量的使用效率，从而提高试验台架的经济性；采用数字可控电源来模拟增程器发电，可模拟多种型号增程器在不同增程模式下的发电功率，且无需搭建增程器配套的燃油供给管路及冷却系统，同时避免了燃油发动机带来的污染和噪音。
附图说明
[0013] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0014] 图1为本发明模拟控制试验台的结构示意图；
[0015] 图2为本发明模拟控制试验台的通讯及控制原理图。
具体实施方式
[0016] 如图1至图2所示，本发明提供的增程式电动汽车半实物模拟控制试验台，采用数字可控电源来模拟增程器发电，能够精准模拟多种能量管理模式下的增程系统发电状态：①定功率模式，采用燃油经济型最高的转速转矩进行增程发电，为电机供电或电池充电；②功率跟随模式，监测驱动电机所需功率进行跟随发电，充分发挥电机性能；③智能控制模式，同时监测驱动电机所需功率和电池剩余电量并结合发动机功率曲线，综合各因素选择发电功率，智能应对不同工况。并且可以依照实验要求有规律的输出功率，当电池电量低时，可提高功率同时满足电池充电和电机消耗；当电池电量高时，可降低功率防止母线功率过载，简化增程式电动汽车的实验难度并提高实验安全性。同时数字可控电源无需搭建复杂的燃油供给管路及冷却系统，便于适配多种不同型号的增程器，降低了试验台架的搭建成本。
[0017] 本发明提出的增程式电动汽车半实物模拟控制试验台具体为一种采用双电机双变速箱的增程式汽车模拟控制试验台，其结构示意图如图1所示，由能量管理层、动作层和热管理层三个控制层次，能量管理层通过控制数字可控电源的功率大小和电池充放电来保证母线功率稳定；动作层通过控制驱动电机的转速、扭矩大小和变速箱的挡位变化来模拟试验不同工况下车辆的状况；热管理层则采用水冷的方式为动作层进行降温冷却，确保试验可以安全稳定的运行。
[0018] 本发明采用CAN总线通讯连接上位机、VTCU总线控制器、数字可控电源、第一MCU、第二MCU、电池管理系统BMS，通过上位机提供CLTC工况数据模拟增程式电动汽车运行状况并实时监控传感器数据确保试验安全稳定的运行，其结构如图2所示。
[0019] 本发明采用的各电子器件简单，方便装备和更换零部件，具有实用性。
[0020] 本发明采用双变速箱对拖结构，通过控制变速箱挡位，扩展了试验台的转速、转矩模拟范围，方便对各种特殊工况进行模拟。
[0021] 本发明的试验台架采用半实物的方式搭建，用驱动电机、电池、数字可控电源模拟的增程器、变速箱等增程式电动汽车关键部件搭建试验台架，能模拟增程式电动汽车在不同工况的运行状态，有效提高增程式电动汽车的开发效率，降低开发成本。
[0022] 本发明采用双电机(一驱动电机、一负载电机)搭建试验台，负载电机可以采用发电模式，在提供负载的同时将动能转化为电能输出，提升能量利用效率，同时，可以通过驱动负载电机来模拟车辆惯性滑行的工况，实现对能量回收策略的试验。
[0023] 关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
[0024] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
