專利名稱：分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車測試試驗臺，尤其涉及一種分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法。
背景技術：
隨著環境污染以及能源短缺等問題的加劇，電動汽車作為一種新能源汽車越來越受到人們的重視，各種型號的電動汽車不斷推向市場。關于電動汽車的國家標準也不斷完善，以監督電動汽車出廠質量。最新國標GBT_18385-2005《電動汽車_動力性能試驗方法》和GB-T18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》的要求對電動汽車動力性，經濟性及整車性能進行測試。現階段能夠實現針對以上兩個國標測試的測試平臺成為各電動汽車生產企業必須引進的電動汽車整車出廠測試設備。而現有的測試設備為完成國標測試需要測試人員駕駛電動汽車跑相應的工況，這種有人駕駛的測試人為誤差比較大，不能精確跑出規定工況，特別是國標中針對電動汽車蓄電池充放電試驗以及等速法測能量消耗率試驗需要測試人員駕駛電動汽車一直跑幾個小時，由于長時間駕駛車輛容易引起測試人員疲勞，人為誤差會更大，還有可能因為測試人員的誤操作引起測試中止，導致測試周期變長。現有測試設備測試流程復雜，而且僅能夠實現少數測試項目。特別的對測試過程中電動汽車關鍵性的參數，(比如電池組電壓，電池組電流，電池組溫度，電機電壓，電機轉速及電機溫度，電機輸出轉矩，踏板信號，底盤測功機實時加載力值)沒有實時記錄和保存，而通過對測試過程中的實時參數分析才能綜合評價電動汽車性能。中國專利(申請號:201110239365，專利名稱:一種電動汽車整車經濟性測試系統及其測試方法)該專利雖然實現自動駕駛電動汽車，但是它的系統僅預置了幾種測試經濟性的工況，不能根據測試人員的需要任意調整。而且不能實現對電動汽車動力性的相關測試。最重要的沒有對測試過程中電動汽車關鍵數據記錄保留，測試完成后也不能及時自動的評價測試車輛。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法，它具有實現電動汽車出廠國標要求的對電動汽車動力性，經濟性及整車性能的測試優點。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，包括上位機，用于顯示智能控制系統和數據采集系統傳輸過來的實時數據，還用于給智能控制系統和數據采集系統發出控制指令，測試完成后自動對測試車輛進行評價；智能控制系統，用于接收上位機傳輸過來的命令，根據相應命令自動控制待測電動汽車跑相應工況，并根據車速控制底盤測功機加載的模擬地面阻力，實時向數據采集系統發送數據；底盤測功機，受控于智能控制系統，實時模擬不同速度下地面施加給待測電動汽車的阻力，使測試可以在室內進行；數據采集系統，實時接收待測電動汽車、智能控制系統傳輸過來的測試過程中的各種數據，并通過U盤模塊實時將數據存儲到U盤。并接收上位機命令，將上位機所需數據上傳；所述上位機與智能控制系統之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。所述上位機與數據采集系統之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。所述待測電動汽車與數據采集系統之間的通信通過CAN總線連接。所述智能控制系統與數據采集系統之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。所述智能控制系統內含微控制器，用于任意配置出速度采集輸入口、通信接口包含RS232通信、RS485通信、CAN總線通信。與微控制器連接的高精度16路12位AD模擬量采集模塊，用于采集底盤測功機模擬路面阻力值；與微控制器連接的4路DA模擬量輸出模塊,用于對底盤測功機實時加載,實時輸出踏板電壓信號自動駕駛待測電動汽車。基于CH376的U盤讀取模塊，省去復雜的USB協議，直接由智能控制系統的微控制器控制實現U盤的讀寫保存數據。所述智能控制系統實現功能包括:(al)通過串口與上位機通信,接受上位機命令；(a2)根據上位機命令自動控制待測電動汽車根據國標要求跑出相應工況，進行相應測試；(a3)同時采集待測電動汽車實時車速計算阻力，控制底盤測功機加載模擬待測電動汽車行駛時候的地面阻力。(a4)并且將測量的車速以及底盤測功機加的力通過CAN總線實時傳給數據采集系統。所述數據采集系統包含USB數據存儲模塊，以及與各個系統間的通信模塊，RS232、RS485、CAN，三種通信方式靈活選擇。所述數據采集系統系統實現功能包括:(bl)利用CAN總線獲取電動車電池管理系統(BMS)、電機控制器(BMCM)以及整車控制器(VCU)之間的信息流，并記錄；(b2)利用A/D (模數轉換模塊)采集電機控制器總電流、總電壓，電機溫度，電池總電壓、總電流，電池組溫度，以及其他可能的用電設備電流、電壓；(b3)通過CAN總線接收智能控制系統傳來的速度，底盤測功機實時模擬路面所加載的阻力值等信息；
(b4)接受上位機命令將上位機需要數據上傳；(b5)將收集的數據，實時存儲到U盤中，實現數據備份。上位機實現功能包括:(Cl)供測試工作人員選擇在上位機內預置的現階段國標要求的測試的工況和項目，對智能控制系統和數據采集系統進行參數設置；(c2)獨有的工況設計窗口，供測試人員自行靈活的在上位機電腦上設計待測電動汽車測試工況，測試項目。測試人員只需在上位機電腦上畫出測試工況速度跟時間的關系，然后上位機根據速度時間關系圖計算出機智能控制系統控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統；(c3)通過串口與智能控制系統和數據采集系統通信，以及數據交互；(c4)測試過程數據實時監測，數據實時顯示；(c5)讀取插到電腦上的U盤中數據；(c6)測試完成供測試人員數據調用和數據圖形回放以及對所測試車輛進行評價。分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法，包括步驟(I):系統初始化:將待測電動汽車放置到底盤測功機上，準備測試；步驟(2):設定試驗臺及待測電動汽車基本參數:通過上位機設定待測車輛基本參數信息，以及底盤測功機基本參數信息；所述傳待測車輛基本參數信息包括待測電動汽車整車整備質量、車輪半徑、車輛類型、迎風面積；所述底盤測功機基本參數信息包括滾筒直徑，編碼器齒數；步驟(3):參數設定完成后，測試人員根據需要測試工況選擇工況設計或者選擇預置工況。如果是就根據國標GBT_18385-2005《電動汽車_動力性能試驗方法》和GB-T18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》的要求進行測試進入步驟
(5);如果否，就進入步驟(4)；步驟(4):測試人員在電腦上畫出所需測試工況的速度和時間的關系圖，上位機根據速度時間關系圖計算出機智能控制系統控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統；進入步驟(6);步驟(5):選擇需要測試的工況，下傳命令和參數給智能控制系統；進入步驟(6)；步驟(6):智能控制系統開始控制待測電動汽車自動駕駛并控制底盤測功機實時加載模擬地面阻力，數據采集系統實時采集測試過程中各項參數；進入步驟(7)；步驟(7):智能控制系統判斷測試是否完成，如果是就進入步驟(8)，如果否就返回步驟(6)；步驟(8):上位機接受測試過程中數據并輸出待測車輛的測試結果，測試結束。本發明的有益效果:I提出了一種新的智能化測試方法，簡化測試人員，同時增加測試精度，實時上位機顯示測試數據，測試完成后自動評價待測車輛，自動保存測試數據，為車型改進提供依據；2采用分布式多系統進行待測電動汽車測試評價，將底盤測功機控制模塊和測試人員駕駛待測電動汽車測試步驟，整合為一個智能控制系統，實現了電動汽車自動駕駛和底盤測功機實時加載阻力同步進行，使測試過程符合真實測試環境；
3增加上位機顯示系統，不但在上位機預置了現階段國標要求的所有測試項目，而且增加了工況設計窗口，真正實現了設計人員根據自己的測試想法，在上位上設計出設計相應工況，上位計算出機智能控制系統控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統，就可以進行相關測試。由于增加了工況設計窗口，為本評價測試試驗臺升級和適應將來新的測試標準提供了可能；4針對現有測試設備不能綜合評價待測電動汽車，增加數據采集系統，本系統實時采集測試過程中電動汽車電機，電池，整車等大部分的參數信息，特別的由于測試時間長測試過程中收集數據量大，為解決不能實時將數據上傳給上位機，增加了 U盤存儲模塊，實時將數據存儲U盤，測試完成后供上位機調用；5現有技術是做的是在研發電動汽車過程中對電動汽車各個部件研究的時候提出比較好的方法，以及對各個部件之間的匹配研究，也就是說他們的技術不是針對整個車輛的，只是闡述了比較好的測試電動汽車的電機，電池的平臺。本發明是對電動汽車廠家生產出完整的電動汽車后，對實際的電動汽車出廠前的動力性和經濟性的測試平臺。
圖1為本發明分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺的系統框圖；圖2為本發明的測試方法流程圖；1、底盤測功機，2、待測電動汽車，3、數據采集系統，4、智能控制系統，5、上位機。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，包括上位機5，用于顯示智能控制系統4和數據采集系統3傳輸過來的實時數據，還用于給智能控制系統4和數據采集系統3發出控制指令，測試完成后自動對測試車輛進行評價；智能控制系統4，用于接收上位機5傳輸過來的命令，根據相應命令自動控制待測電動汽車2跑相應工況，并根據車速控制底盤測功機I加載的模擬地面阻力，實時向數據采集系統3發送數據；底盤測功機I，受控于智能控制系統4，實時模擬不同速度下地面施加給待測電動汽車2的阻力，使測試可以在室內進行；數據采集系統3，實時接收待測電動汽車2、智能控制系統4傳輸過來的測試過程中的各種數據，并通過U盤模塊實時將數據存儲到U盤。并接收上位機5命令，將上位機5所需數據上傳；所述上位機5與智能控制系統4之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。所述上位機5與數據采集系統3之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。所述待測電動汽車2與數據采集系統3之間的通信通過CAN總線連接。所述智能控制系統4與數據采集系統3之間的通信可以靈活的選擇RS232、RS485或CAN總線來完成。
所述智能控制系統4內含微控制器，用于任意配置出速度采集輸入口、通信接口包含232通信、485通信、CAN總線通信；與微控制器連接的高精度16路12位AD模擬量采集模塊，用于采集底盤測功機I模擬路面阻力值；與微控制器連接的4路DA模擬量輸出模塊，用于對底盤測功機I實時加載，實時輸出踏板電壓信號自動駕駛待測電動汽車2。基于CH376的U盤讀取模塊，省去復雜的USB協議，直接由智能控制系統4的微控制器控制實現U盤的讀寫保存數據。所述智能控制系統4實現功能包括:(al)通過串口與上位機5通信,接受上位機5命令；(a2)根據上位機5命令自動控制待測電動汽車2根據國標要求跑出相應工況，進行相應測試；(a3)同時采集待測電動汽車2實時車速計算阻力，控制底盤測功機I加載模擬待測電動汽車2行駛時候的地面阻力。(a4)并且將測量的車速以及底盤測功機I加的力通過CAN總線實時傳給數據采集系統3。所述數據采集系統3包含USB數據存儲模塊，以及與各個系統間的通信模塊，RS232、RS485、CAN總線三種通信方式靈活選擇。所述數據采集系統3實現功能包括:(bl)利用CAN總線獲取待測電動車2電池管理系統(BMS)、電機控制器(BMCM)以及整車控制器(VCU)之間的信息流，并記錄；(b2)利用A/D (模數轉換模塊)采集電機控制器總電流、總電壓，電機溫度，電池總電壓、總電流，電池組溫度，以及其他可能的用電設備電流、電壓；(b3)通過CAN總線接收智能控制系統4傳來的速度，底盤測功機I實時模擬路面所加載的阻力值等信息；(b4)接受上位機5命令將上位機5需要數據上傳；(b5)將收集的數據，實時存儲到U盤中，實現數據備份。上位機5實現功能包括:(Cl)供測試工作人員選擇在上位機5內預置的現階段國標要求的測試的工況和項目，對智能控制系統4和數據采集系統3進行參數設置；(c2)獨有的工況設計功能，供測試人員自行靈活的在上位機5上設計待測電動汽車2測試工況，測試項目。測試人員只需在上位機5上畫出測試工況速度跟時間的關系，然后上位機5根據速度時間關系圖計算出機智能控制系統4控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統4 ；(c3)通過串口與智能控制系統4和數據采集系統3通信，以及數據交互；(c4)測試過程數據實時監測，數據實時顯示；(c5)讀取插到電腦上的U盤中數據；(c6)測試完成供測試人員數據調用和數據圖形回放以及對所測試車輛進行評價。
分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法，包括步驟(I):系統初始化:將待測電動汽車2放置到底盤測功機I上，準備測試；步驟(2):設定試驗臺及待測電動汽車2基本參數:通過上位機5設定待測車輛基本參數信息，以及底盤測功機I基本參數信息；所述傳待測車輛基本參數信息包括待測電動汽車2整車整備質量、車輪半徑、車輛類型、迎風面積；所述底盤測功機I基本參數信息包括滾筒直徑，編碼器齒數；步驟(3):參數設定完成后，測試人員根據需要測試工況選擇工況設計或者選擇預置工況。如果是就根據國標GBT_18385-2005《電動汽車_動力性能試驗方法》和GB-T18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》的要求進行測試進入步驟
(5);如果否，就進入步驟(4)；步驟(4):畫出所需測試工況的速度和時間的關系圖，上位機5根據速度時間關系圖計算出機智能控制系統4控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統4 ;進入步驟(6)；步驟(5):選擇需要測試的工況，下傳命令和參數給智能控制系統4 ;進入步驟
(6)；步驟(6):智能控制系統4開始控制待測電動汽車2自動駕駛并控制底盤測功機I實時加載模擬地面阻力，數據采集系統3實時采集測試過程中各項參數；進入步驟(7)；步驟(7):智能控制系統4判斷測試是否完成，如果是就進入步驟(8)，如果否就返回步驟(6)；步驟(8):上位機5接受測試過程中數據并輸出待測車輛的測試結果，測試結束。本系統可以根據GBT_18385-2005《電動汽車_動力性能試驗方法》可完成一下測試:(1)30分鐘最高車速測試；( 2 )蓄電池放電測試；(3)最高車速測試；( 4 )蓄電池40%放電測試；(5) 4%和12%的爬坡度測試；(6)坡道起步能力測試；本系統可以根據GB-T18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》可完成一下測試:(I)工況法測待測電動汽車2續駛里程；(2)等速法測待測電動汽車2續駛里程；(3)計算能量消耗率。本系統不但在上位機5預置了現階段國標要求的所有測試項目，而且增加了工況設計功能，真正實現了設計人員根據自己的測試想法，在上位機5上設計出設計相應工況，計算出機智能控制系統4控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統4，就可以進行相關測試。由于增加了工況設計窗口，為本評價測試試驗臺升級和適應將來新的測試標準提供了可能。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
權利要求
1.分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，其特征是，包括 上位機，用于顯示智能控制系統和數據采集系統傳輸過來的實時數據，還用于給智能控制系統和數據采集系統發出控制指令，測試完成后自動對測試車輛進行評價； 智能控制系統，用于接收上位機傳輸過來的命令，根據相應命令自動控制待測電動汽車跑相應工況，并根據車速控制底盤測功機加載的模擬地面阻力，實時向數據采集系統發送數據； 底盤測功機，受控于智能控制系統，實時模擬不同速度下地面施加給待測電動汽車的阻力，使測試能夠在室內進行； 數據采集系統，實時接收待測電動汽車、智能控制系統傳輸過來的測試過程中的各種數據，并通過U盤模塊實時將數據存儲到U盤；并接收上位機命令，將上位機所需數據上傳。
2.如權利要求1所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，其特征是，所述智能控制系統內含 微控制器，用于任意配置出速度采集輸入口、通信接口包含232通信、485通信、CAN總線通信； 與微控制器連接的高精度16路12位AD模擬量采集模塊，用于采集底盤測功機模擬路面阻力值； 與微控制器連接的4路DA模擬量輸出模塊，用于對底盤測功機實時加載，實時輸出踏板電壓信號自動駕駛待測電動汽車； 基于CH376的U盤讀取模塊，直接由所述智能控制系統的微控制器控制實現U盤的讀寫保存數據。
3.如權利要求1或2所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，其特征是，所述智能控制系統實現功能包括: (al)通過串口與上位機通信,接受上位機命令； (a2)根據上位機命令自動控制待測電動汽車根據國標要求跑出相應工況，進行相應測試； (a3)同時采集待測電動汽車實時車速計算阻力，控制底盤測功機加載模擬待測電動汽車行駛時候的地面阻力； (a4)并且將測量的車速以及底盤測功機加的力通過CAN總線實時傳給數據采集系統。
4.如權利要求1所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，其特征是，所述數據米集系統系統實現功能包括: (bl)利用CAN總線獲取待測電動汽車電池管理系統、電機控制器以及整車控制器之間的信息流，并記錄； (b2)利用A/D采集電機控制器總電流、總電壓，電機溫度，電池總電壓、總電流，電池組溫度; (b3)通過CAN總線接收智能控制系統傳來的速度，底盤測功機實時模擬路面所加載的阻力值信息； (b4)接受上位機命令將上位機需要數據上傳； (b5)將收集的數據，實時存儲到U盤中，實現數據備份。
5.如權利要求1所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺，其特征是，上位機實現功能包括: (Cl)供測試工作人員選擇在上位機內預置的現階段國標要求的測試的工況和項目，對智能控制系統和數據采集系統進行參數設置； (c2)獨有的工況設計功能，供測試人員自行靈活的在上位機電腦上設計待測電動汽車測試工況，測試項目；測試人員只需在上位機電腦上畫出測試工況速度跟時間的關系，然后上位計算出機智能控制系統控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統； (c3 )通過串口與智能控制系統和數據采集系統通信，以及數據交互； (c4)測試過程數據實時監測，數據實時顯示； (c5)讀取插到電腦上的U盤中數據； (c6)測試完成供測試人員數據調用和數據圖形回放以及對所測試車輛進行評價。
6.上述任一權利要求所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺所采用的測試方法，其特征是，包括 步驟(I):系統初始化:將待測電動汽車放置到底盤測功機上，準備測試； 步驟(2):設定試驗臺及待測電動汽車基本參數:通過上位機設定待測車輛基本參數信息，以及底盤測功機基本參數信息；所述傳待測車輛基本參數信息包括待測電動汽車整車整備質量、車輪半徑、車輛類型、迎風面積；所述底盤測功機基本參數信息包括滾筒直徑，編碼器齒數； 步驟(3):參數設定完成后，測試人員根據需要測試工況選擇工況設計或者選擇預置工況；如果是就根據國標GBT_18385-2005《電動汽車_動力性能試驗方法》和GB-T18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》的要求進行測試進入步驟(5);如果否，就進入步驟(4)； 步驟(4):畫出所需測試工況的速度和時間的關系圖，上位機根據速度時間關系圖計算出機智能控制系統控制過程的中的參數，下傳命令和參數給智能控制系統；進入步驟(6)；步驟(5):選擇需要測試的工況，下傳命令和參數給智能控制系統；進入步驟(6)； 步驟(6):智能控制系統開始控制待測電動汽車自動駕駛并控制底盤測功機實時加載模擬地面阻力，數據采集系統實時采集測試過程中各項參數；進入步驟(7)； 步驟(7):智能控制系統判斷測試是否完成，如果是就進入步驟(8)，如果否就返回步驟(6)； 步驟(8):上位機接受測試過程中數據并輸出待測車輛的測試結果，測試結束。
7.如權利要求6所述的分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺的測試方法，其特征是，所述步驟(2 )的所述傳待測車輛基本參數信息包括待測電動汽車整車整備質量、車輪半徑、車輛類型、迎風面積；所述底盤測功機基本參數信息包括滾筒直徑，編碼器齒數。
全文摘要
本發明公開了分布式多系統電動汽車整車性能測試試驗臺及測試方法，包括上位機，用于顯示智能控制系統和數據采集系統傳輸過來的實時數據，還用于給智能控制系統和數據采集系統發出控制指令，測試完成后自動對測試車輛進行評價；智能控制系統，用于接收上位機傳輸過來的命令，根據相應命令自動控制電動汽車跑相應工況，并根據車速控制底盤測功機加載的模擬地面阻力，實時向數據采集系統發送數據；底盤測功機，受控于智能控制系統，實時模擬不同速度下地面施加給電動汽車的阻力，使測試可以在室內進行。本發明的具有實現電動汽車出廠國標要求的對電動汽車動力性，經濟性及整車性能的測試優點。
文檔編號G01M17/007GK103196676SQ20131014558
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者程勇, 尹偉, 唐向臣, 曹紅, 王麗梅, 王進 申請人:山東大學