一种用于电动汽车动力系统试验台架的驾驶模拟试验方法

摘要

一种电动汽车动力系统领域的驾驶模拟试验方法，由车速曲线、动力计算及匹配、数据处理、测功机、车辆路阻实现、油门输出、制动输出、档位操作和动力系统部分组合而成，将相应的上述各功能模块有机组合，通过对目标车速——时间参数、不同车辆技术参数等的设置，通过整车动力计算和匹配得到不同车速下的转速、转矩、油门、制动、离合、档位等不同命令，让电动汽车动力系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的驾驶模拟实验，在试验结束后可根据采集记录到的相关数据进行分析，从而得到动力系统的相关性能分析报告，完成电动汽车动力系统在试验台架上的司机驾驶模拟试验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力系统在不同道路工况下的模拟试验方法，具体说是一种利用电动汽车动力系统试验台架来模拟不同道路工况下的能量分配及驾驶试验方法，该种驾驶模拟实验方法的目的在于简化驾驶模拟试验流程，降低试验台架布置成本，并尝试一种电动汽车动力系统领域在不同道路工况下的驾驶模拟试验手段。

背景技术

总所周知，电动汽车需针对不同道路工况进行驾驶方法的研究，同时也都需要进行必要的驾驶技能训练，现有驾驶模拟试验方法主要基于现有的司机驾驶模拟试验装置，现有司机驾驶模拟试验装置主要由车轮惯性装置、投影仪、平面镜、屏幕、电脑主机和数据处理器、换挡操作机构、油门及刹车踏板、驾驶操作机构等组成，结构复杂，导致现有的驾驶模拟试验方法需要采集的数据量过于庞大，以致其驾驶模拟试验方法过于复杂，且成本较高；尤其是现有的驾驶模拟试验方法都是针对一般燃油机车来考虑如何进行操作驾驶的，对于带有电动行驶动力的电动汽车或混合动力电动汽车采用现有的驾驶模拟试验方法已经显得十分不适应。

同时，电动汽车在不同道路工况下为了达到节油等目的，需要对不同道路工况的能量控制及分配方式进行模拟研究，现有驾驶模拟实验方法尚无针对电动汽车在不同道路工况下的驾驶模拟实验方法。

随着电动汽车产业的不断发展，针对电动汽车动力系统试验台架的驾驶模拟试验方法尚处于研发和完善阶段，无相应成熟产品。通过专利查询，尚未发现直接是电动汽车有关的驾驶模拟试验方法的文献报道，以下是网上查询的相关专利资料

1)专利号：200720305145，名称为“实车驾驶模拟装置”的中国专利，该专利公开了一种实车驾驶模拟装置，包括车辆、投影仪、平面镜、屏幕、电脑主机和数据处理器，屏幕置于投影仪与平面镜之间；车辆离合器、油门踏板、刹车制动机构及转向盘上分别安装有信号采集装置；车辆变速器操纵机构上安装档位检测开关，安全带插座上安装安全带检测开关；数据处理器以有线方式接收信号采集装置、检测开关的信号并在实车上采集开关信号；数据处理器输出端通过数据线电脑主机连接；主机与投影仪连接。本实用新型在能够正常运行的车辆上外加模拟装置，直接从车辆上采取驾驶模拟所需的信号，既能保证车辆正常运行又能实现模拟驾驶的功能，使学员有实车驾驶的感觉，并使学员很快掌握操作技巧。

2)专利申请号为：200810117172，发明名称为“基于快速控制原型的开发型汽车驾驶模拟方法”；该专利涉及一种基于快速控制原型的开发型汽车驾驶模拟方法，属于汽车模拟驾驶技术领域。首先利用监控计算机生成的实时内核建立快速控制原型器的软件平台，并编译和下载驾驶仿真模型。其次，快速控制原型器接收驾驶模拟器的操纵信号后，计算所有模拟车辆的速度和方向，同时发送视景计算机和监控计算机，分别用于生成视景图像和对监控驾驶模拟过程。最后，驾驶模拟者或开发人员根据驾驶模拟者所在车辆及电控系统的性能要求，对驾驶仿真模型进行修改，重复驾驶模拟器过程，直至满足驾驶模拟者或开发人员的要求。本发明的优点是，简化了开发型驾驶模拟器，降低了开发成本，且适用于车辆电控系统的V型开发模式。

综上所述，现在的汽车驾驶模拟方法都是围绕燃油汽车来考虑的，而且结构相当复杂，也不十分适应电动汽车或混合动力车辆的驾驶模拟方法，尤其是动力的操作和控制的差别还很大，因此用现有的汽车驾驶模拟方法替代电动汽车的驾驶模拟方法存在动力不相适应，结构过于负责等不足，需要进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有电动汽车动力系统试验无专用驾驶模拟试验方法，而且其它驾驶模拟试验方法操作复杂，不适宜电动汽车驾驶模拟的不足，提出一种适合电动汽车驾驶模拟方法，且能简化驾驶模拟试验流程，降低试验台架布置成本的电动汽车动力系统领域的电动汽车动力系统试验驾驶模拟试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车动力系统领域的驾驶模拟试验方法，由车速曲线、动力计算及匹配、数据处理、测功机、车辆路阻实现、油门输出、制动输出、档位操作和动力系统等部分组合而成，将相应的上述各功能模块部分有机组合，通过对目标车速——时间参数、不同车辆技术参数等的设置，通过整车动力计算和匹配得到不同车速下的转速、转矩、油门、制动、离合、档位等不同命令，让电动汽车动力系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的驾驶模拟实验，在试验结束后可根据采集记录到的相关数据进行分析，从而得到动力系统的相关性能分析报告，主要完成电动汽车动力系统在试验台架上的司机驾驶模拟试验。

其中：

所述的驾驶模拟试验方法中的“车速曲线”为根据试验需要，编制的目标车速——时间曲线，将模拟不同道路工况下的车辆实际运行状况。此车速曲线可更根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。

所述的“动力计算及匹配”模块可由工控机或相应控制器完成计算，可根据“车速曲线”计算并输出目标转速下的相应命令值，如：油门开度、制动大小、转速转矩命令等。

所述的“数据处理”模块主要由数模通道和工况机实现，主要完成各种数据采集、数模转换及数据通讯功能。

所述的“测功机”可由电力测功机构成，根据其接收到的转速转矩命令来实现承担模拟车辆运行过程中道路阻力的功能。

所述的“油门输出”、“制动输出”、“档位操作”可由相应的油门踏板、制动踏板、换挡操作总成来实现相应功能，其目的是通过接受相应命令使动力系统各部件根据车速曲线完成相应动作。

所述的“动力系统”作为被测对象，主要由发动机、离合器、变速箱、电机及电机控制器等部件组成，可根据不同试验内容的需求进行增减，主要承担模拟整车的功能。

本驾驶模拟试验方法的关键点如下：

1.试验台架组成可由车辆实际部件组成，不需额外采购相应部件，试验结束后可重复利用，同时还可在不同试验条件下更换相应动力系统试验台架各组成部分，完成部件的性能考核试验；

2.本试验方法充分考虑现有电动汽车动力系统相关特点，在整车动力计算和匹配中集成电机及电机控制器模块，在台架上能更好地再现实际车辆的运行状态；

3.本试验方法操作方便灵活，只需设定目标车速——时间曲线，系统台架即可完成司机驾驶模拟的相关需求；

4.将传统司机驾驶模拟实验中的不同道路工况简化为目标车速——时间曲线，大大节约了试验装置的成本。

本发明通过对本驾驶模拟实验方法的研究，可以大大简化驾驶模拟试验台架构成，只需将相应的上述各功能模块有机组合，即可完成相关的试验，操作简单方便；此驾驶模拟实验方法只需设定目标车速——时间曲线，其余流程均可由工控机及控制系统自动完成，工作效率高，节约了人力资源；用于驾驶模拟实验台架的各功能模块在试验结束后可重复利用，利用率高，节约成本。

附图说明

图1是本发明驾驶模拟试验方法原理、流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如附图1所示，一种电动汽车动力系统领域的驾驶模拟试验方法，由车速曲线、动力计算及匹配、数据处理、测功机、车辆路阻实现、油门输出、制动输出、档位操作和动力系统等部分组合而成，将相应的上述各功能模块部分有机组合，通过对目标车速——时间参数、不同车辆技术参数等的设置，通过整车动力计算和匹配得到不同车速下的转速、转矩、油门、制动、离合、档位等不同命令，让电动汽车动力系统试验台架各部件进行相应动作，从而完成预定不同道路工况、不同车辆模型下的驾驶模拟实验，在试验结束后可根据采集记录到的相关数据进行分析，从而得到动力系统的相关性能分析报告，主要完成电动汽车动力系统在试验台架上的司机驾驶模拟试验。

其中：

所述的车速曲线部分为根据试验需要，编制的目标车速——时间曲线，将模拟不同道路工况下的车辆实际运行状况。此车速曲线可更根据不同道路工况、不同车辆模型实际运行状况采集或计算得到。

所述的动力计算及匹配部分可由工控机或相应控制器完成计算，可根据车速曲线计算并输出目标转速下的相应命令值，如：油门开度、制动大小、转速转矩命令等。

所述的数据处理部分主要由数模通道和工况机实现，主要完成各种数据采集、数模转换及数据通讯功能。；

所述的测功机部分可由电力测功机构成，根据其接收到的转速转矩命令来实现承担模拟车辆运行过程中道路阻力的功能。

所述的油门输出部分、制动输出部分、档位操作部分可由相应的油门踏板、制动踏板、换挡操作总成来实现相应功能，其目的是通过接受相应命令使动力系统各部件根据车速曲线完成相应动作。

所述的动力系统部分作为被测对象，主要由发动机、离合器、变速箱、电机及电机控制器等部件组成，可根据不同试验内容的需求进行增减，主要承担模拟整车的功能。

本驾驶模拟试验方法的关键点如下：

1.试验台架组成可由车辆实际部件组成，不需额外采购相应部件，试验结束后可重复利用，同时还可在不同试验条件下更换相应动力系统试验台架各组成部分，完成部件的性能考核试验；

2.本试验方法充分考虑现有电动汽车动力系统相关特点，在整车动力计算和匹配中集成电机及电机控制器模块，在台架上能更好地再现实际车辆的运行状态；

3.本试验方法操作方便灵活，只需设定目标车速——时间曲线，系统台架即可完成司机驾驶模拟的相关需求；

4.将传统司机驾驶模拟实验中的不同道路工况简化为目标车速——时间曲线，大大节约了试验装置的成本。

以模拟并联式混合动力电动汽车在株洲二路公交线路道路试验为例，具体试验流程及方法如下：

1.采集或计算试验用并联式混合动力电动汽车在实际株洲二路公交线路运行数据，如采集车辆不同时间下车速、档位、发动机转速、电机控制器输入转速命令、输出转矩命令等各种试验所需数据参数，建立该模拟道路工况目标车速——时间曲线，规定试验过程，目标车速-时间曲线示例见下表：

  时间(S)  目标车速(km/h)  1  0  2  10  3  15  ……  ……  999  10  1000  0

2.根据被测车辆整车技术状态搭建试验台架，试验台架可根据实验内容由发动机系统、电机及电机控制器系统、油门系统等系统部件简化搭建而成，以节约试验成本，满足试验需求；

3.将被模拟整车技术参数、电机及控制器参数及目标车速——时间曲线等各相关实验参数输入测功机系统和动力计算及匹配系统中以便在试验过程中按照道路工况模拟实际车辆道路运行工况；

4.测功机系统及动力计算匹配系统会根据整车技术状态、模拟道路环境情况及目标车速——时间曲线在实验过程中自动完成实际路阻计算及模拟，让试验台架能够模拟实际车辆在不同道路工况下的真实驾驶情况；

5.根据实验内容在台架上完成道路负载模拟实验，完成试验内容，通过采集模拟车辆在实际道路运行过程中的数据，分析该实验过程中的动力输出及控制策略、能量分配是否满足实际道路需求。