[发明专利]一种四轮驱动纯电动汽车硬件在环仿真实验系统

摘要

本发明涉及一种四轮驱动纯电动汽车硬件在环仿真实验系统。本系统包括驱动电机及控制器子系统、电力测功机及控制器子系统、扭矩转速传感器、车辆动力学模型实时仿真子系统、信号检测与分析子系统。本系统以电机及控制器子系统实现纯电动汽车四轮的独立驱动，电力测功机及控制器子系统实现车辆行驶负载的模拟。车辆动力学响应通过实时控制器运行实时仿真模型实现，并通过FPGA实现整车控制器、信号的输入输出和信号调理。本发明可以对四轮驱动纯电动汽车进行硬件在环仿真，实现车辆驱动系统的快速开发与产品测试，具有节能、安全、快速、低成本的特点。

主权项

一种四轮驱动纯电动汽车硬件在环仿真实验系统，该实验系统包括动力模拟模块（1）、实时仿真模块（2）和人机接口模块（3），其特征在于：动力模拟模块（1）包括四个电机测功子系统，分别模拟四个车轮子系统（100，200，300，400）；车轮子系统（100，200，300，400）包括驱动电机（111、211，311，411）、电机控制器（112、212、312、412）、电机驱动器（113、213、313、413）、转速转矩传感器（121、221、321、421）、电力测功机（131、231、331、431）及电力测功机控制器（132、232、332、432）、驱动器（133、233、333、433）；电机控制器（112、212、312、412）接受来自于整车控制器（630）的转速或转矩信号，根据电机控制策略调整PWM信号，实现对目标转速或转矩的跟踪；电机驱动器（113、213、313、413）接收电机控制器（112、212、312、412）的PWM信号和驱动桥换向信号，实现对驱动电机（111、211、311、411）各相电流大小和方向的控制；电机驱动转矩和转速由转速转矩传感器（121、221、321、421）采集并传送给整车控制器（630）；电力测功机（131、231、331、431）通过转速转矩传感器（121、221、321、421）与驱动电机（111、211、311、411）同轴连接，用于模拟车辆行驶过程中的各种阻力；实时仿真模块（2）包括实时控制器（500）、FPGA模块（600）；其中，实时控制器（500）用于实时运行车辆动力学模型，以获得车辆的各种运行状态响应；其中车辆动力学模型包括车辆横向动力学模型、车辆纵向动力学模型、车辆侧倾动力学模型和4个车轮的转动动力学模型； FPGA模块（600）包括I/O接口电路（610）、信号调理模块（620）和整车控制器（630）；其中I/O接口电路（610），一方面将动力学模型的状态信号输出至整车控制（630）、电机控制器（112、212、312、412）、电力测功机控制器（132、232、332、432）和人机接口模块（3）；另一方面，I/O接口电路（610）将四个转速转矩传感器（121、221、321、421）的速度或转矩信号通过实时控制器施加于车辆动力学模型；信号调理模块（620）对采集的信号进行电平转换和滤波；人机接口模块（3）为个人PC系统（700），用于保存和动态显示数据。