基于Labview自動化電驅(qū)動測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

程帆　劉忠途　何敏欣

摘要：本文針對電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的測試開發(fā)需求設(shè)計了電驅(qū)動測試系統(tǒng)。通過Labview對硬件平臺實現(xiàn)控制，通過一鍵化操作完成電驅(qū)動測試過程的簡易化與自動化，減少測試工作量、提高測試精度，能夠在一定程度上提高電驅(qū)動系統(tǒng)的測試效率及效果。

關(guān)鍵詞：電驅(qū)動測試系統(tǒng)；自動化測試；Labview；Matlab

1.引言

當(dāng)前，電動汽車的續(xù)駛里程是制約電動汽車發(fā)展的一個重要因素。對作為電動汽車主要動力來源及能耗結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動系統(tǒng)進行測試，能夠在電驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用到實車當(dāng)中之前，便先行對電驅(qū)動系統(tǒng)的能耗效率、工作性能進行檢定，對保證電動汽車低能耗、高效率的工作特性具有非常重要的意義，有助于提高電動汽車的續(xù)駛里程，提高電動汽車的市場競爭力。

2.電驅(qū)動測試系統(tǒng)功能分析

電驅(qū)動系統(tǒng)測試的目的，在于通過測試，確定電驅(qū)動系統(tǒng)性能是否良好、各個工況下的運行效率是否高效等，從而確保該電驅(qū)動系統(tǒng)在電動機械上能夠安全、高效、低能耗的運行。

根據(jù)這些需求，該電驅(qū)動測試系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

（1）測試系統(tǒng)中，測試的進程應(yīng)能實時、直觀的顯示，方便測試人員能夠同步監(jiān)控測試進程。

（2）測試系統(tǒng)中，測試數(shù)據(jù)應(yīng)能全程儲存，以備數(shù)據(jù)進行后期分析處理，取得更全面的分析結(jié)果。

（3）電驅(qū)動測試系統(tǒng)應(yīng)能充分發(fā)揮待測電驅(qū)動系統(tǒng)的性能，使測試能覆蓋待測電驅(qū)動系統(tǒng)的全部工況，以取得全面的測試結(jié)果。

3.自動化電驅(qū)動測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1 硬件設(shè)計

根據(jù)設(shè)計需求，該電驅(qū)動測試系統(tǒng)由電驅(qū)動測試臺架及含上位機在內(nèi)的控制端組成。

測試臺架部分，由變頻器、負載電機、扭矩傳感器、功率計及連接部件構(gòu)成，其中大部分硬件采用國內(nèi)廠家生產(chǎn)，性能符合使用需求且成本適中。

其中變頻器部分采用匯川MD380變頻器及對應(yīng)回饋單元，通過JN338扭矩傳感器及Norma5000功率分析儀采集各個時刻的臺架運行參數(shù)，測試不同驅(qū)動狀態(tài)下電驅(qū)動系統(tǒng)性能。

上位機由Labview軟件平臺實現(xiàn)對測試臺架的管理控制及數(shù)據(jù)管理。

3.2 控制程序設(shè)計

美國NI公司發(fā)布的Labview軟件平臺通過圖形化語言進行編程，方便、直觀，可以節(jié)省大量的編程精力。Labview提供了大量的常用接口工具包，其中的輸入輸出控件，可以讓操作者非常直觀的監(jiān)控程序運行以及讀取傳感器參數(shù)。

根據(jù)設(shè)計目的，Labview通過預(yù)定義的控制策略控制系統(tǒng)運行以減少操作量，在不同時間節(jié)點分別向電機控制器及變頻器發(fā)送不同控制指令，使驅(qū)動電機在不同的工況下運行，并通過傳感器獲取各個時間節(jié)點下電驅(qū)動系統(tǒng)的運行狀況。

雖然Labview在控制程序編程方面具有顯著優(yōu)勢，但在數(shù)值分析方面并不是最優(yōu)的選擇，與相關(guān)專業(yè)軟件仍存在一定差距。因此，需要使用精于數(shù)據(jù)分析計算的Matlab對Labview從傳感器中獲取的數(shù)據(jù)進行更快、更好的分析處理。

當(dāng)Labview完成對測試系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)采集后，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過Matlab計算篩除數(shù)據(jù)中因為指令調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生的毛刺，分析并取得最終需求的測試結(jié)果。

4.臺架試驗測試

為驗證該自動化電驅(qū)動測試系統(tǒng)能否按照預(yù)定目標進行工作，對該電驅(qū)動測試系統(tǒng)進行了運行測試。

圖2所示為利用該自動化電驅(qū)動測試系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令間隔為10N·m、轉(zhuǎn)速指令間隔為500rpm進行試驗測試輸出的部分結(jié)果?？梢钥闯鰷y試系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)指令全面測試了待測電機的運行工況，并分析處理取得測試結(jié)果。輸出結(jié)果清晰明朗，滿足測試需求。

該試驗驗證了本文設(shè)計的自動化電驅(qū)動系統(tǒng)達到了設(shè)計目標，在獲得有效結(jié)果的基礎(chǔ)上，相對手動測試操作大幅減少操作工作量。

5.結(jié)語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套成本適中的電驅(qū)動測試系統(tǒng)，以及一套通過Labview與Matlab無縫銜接實現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)自動化測試的方案，可以通過簡單的一鍵化操作完成原本復(fù)雜的手動信息采集及數(shù)據(jù)處理流程，并在相對手動操作更短的時間內(nèi)完成更多數(shù)據(jù)點的采集，同時數(shù)據(jù)點分布更為均勻、有效，不會因為手動操作的疏漏造成不能全面、均勻測試工況的情況，提升了電驅(qū)動測試工作的效率，并且使測試結(jié)果更為精確、有效。

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作者簡介：

程帆（1989-），男，安徽省休寧縣，中山大學(xué)工學(xué)院在讀碩士，研究方向：半實物仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。