基于Labview自动化电驱动测试系统设计与实现

程帆　刘忠途　何敏欣

摘要：本文针对电动汽车电驱动系统的测试开发需求设计了电驱动测试系统。通过Labview对硬件平台实现控制，通过一键化操作完成电驱动测试过程的简易化与自动化，减少测试工作量、提高测试精度，能够在一定程度上提高电驱动系统的测试效率及效果。

关键词：电驱动测试系统；自动化测试；Labview；Matlab

1.引言

当前，电动汽车的续驶里程是制约电动汽车发展的一个重要因素。对作为电动汽车主要动力来源及能耗结构的电驱动系统进行测试，能够在电驱动系统应用到实车当中之前，便先行对电驱动系统的能耗效率、工作性能进行检定，对保证电动汽车低能耗、高效率的工作特性具有非常重要的意义，有助于提高电动汽车的续驶里程，提高电动汽车的市场竞争力。

2.电驱动测试系统功能分析

电驱动系统测试的目的，在于通过测试，确定电驱动系统性能是否良好、各个工况下的运行效率是否高效等，从而确保该电驱动系统在电动机械上能够安全、高效、低能耗的运行。

根据这些需求，该电驱动测试系统应具备以下功能：

（1）测試系统中，测试的进程应能实时、直观的显示，方便测试人员能够同步监控测试进程。

（2）测试系统中，测试数据应能全程储存，以备数据进行后期分析处理，取得更全面的分析结果。

（3）电驱动测试系统应能充分发挥待测电驱动系统的性能，使测试能覆盖待测电驱动系统的全部工况，以取得全面的测试结果。

3.自动化电驱动测试系统设计

3.1 硬件设计

根据设计需求，该电驱动测试系统由电驱动测试台架及含上位机在内的控制端组成。

测试台架部分，由变频器、负载电机、扭矩传感器、功率计及连接部件构成，其中大部分硬件采用国内厂家生产，性能符合使用需求且成本适中。

其中变频器部分采用汇川MD380变频器及对应回馈单元，通过JN338扭矩传感器及Norma5000功率分析仪采集各个时刻的台架运行参数，测试不同驱动状态下电驱动系统性能。

上位机由Labview软件平台实现对测试台架的管理控制及数据管理。

3.2 控制程序设计

美国NI公司发布的Labview软件平台通过图形化语言进行编程，方便、直观，可以节省大量的编程精力。Labview提供了大量的常用接口工具包，其中的输入输出控件，可以让操作者非常直观的监控程序运行以及读取传感器参数。

根据设计目的，Labview通过预定义的控制策略控制系统运行以减少操作量，在不同时间节点分别向电机控制器及变频器发送不同控制指令，使驱动电机在不同的工况下运行，并通过传感器获取各个时间节点下电驱动系统的运行状况。

虽然Labview在控制程序编程方面具有显著优势，但在数值分析方面并不是最优的选择，与相关专业软件仍存在一定差距。因此，需要使用精于数据分析计算的Matlab对Labview从传感器中获取的数据进行更快、更好的分析处理。

当Labview完成对测试系统的控制及数据采集后，采集的数据经过Matlab计算筛除数据中因为指令调节过程产生的毛刺，分析并取得最终需求的测试结果。

4.台架试验测试

为验证该自动化电驱动测试系统能否按照预定目标进行工作，对该电驱动测试系统进行了运行测试。

图2所示为利用该自动化电驱动测试系统根据转矩指令间隔为10N·m、转速指令间隔为500rpm进行试验测试输出的部分结果。可以看出测试系统根据预设指令全面测试了待测电机的运行工况，并分析处理取得测试结果。输出结果清晰明朗，满足测试需求。

该试验验证了本文设计的自动化电驱动系统达到了设计目标，在获得有效结果的基础上，相对手动测试操作大幅减少操作工作量。

5.结语

本文设计并实现了一套成本适中的电驱动测试系统，以及一套通过Labview与Matlab无缝衔接实现电驱动系统自动化测试的方案，可以通过简单的一键化操作完成原本复杂的手动信息采集及数据处理流程，并在相对手动操作更短的时间内完成更多数据点的采集，同时数据点分布更为均匀、有效，不会因为手动操作的疏漏造成不能全面、均匀测试工况的情况，提升了电驱动测试工作的效率，并且使测试结果更为精确、有效。

参考文献：

[1]张妍懿，金振华，熊溪，卢青春.基于Veristand的混合动力快速原型控制系统[J].电子测量技术，2014， 37（8）：132-135

[2]朱俊俊.HEV实验台架设计与实验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2013

[3]周胜.纯电动汽车动力性及经济性分析[D].长沙：湖南大学，2013

作者简介：

程帆（1989-），男，安徽省休宁县，中山大学工学院在读硕士，研究方向：半实物仿真系统设计与实现。