随着能源危机的日益凸显，现代电动汽车(包括纯电动汽车和混合动力电动汽车)的正在如火如荼地进行。现代电动汽车的研究开发是一个复杂的系统工程，它的理论基础是将汽车技术、电机技术、驱动技术、电力电子技术、能源储存技术和现代控制理论有机地结合起来，实现系统的集成优化。这对于传统的汽车试验平台的开发提出了 高的要求。电动汽车动力系统试验台在车辆研究阶段可以对车辆动力系统进行的性能评价，汽车发动机试验台底座通过模拟电动汽车的实际惯量、风阻、地面阻力、上下坡力等实现对电动汽车动力特性、续驶里程、能量利用率等车辆性能评估，从而为后续提供试验数据并降低风险。
一、电动汽车开发平台概述
对于电动汽车的开发通常包括有以下几种方式：基于计算机平台仿真研究，部件的原型开发和硬件在环试验以及基于台架或者实际情况的车辆试验。基于计算机仿真平台前期开发以SimulationX，MATLAB，AVLCRUISE等商用软件为例，通过建立被测系统模型，并结合汽车工况，使用不同的算法对所涉及的部件进行仿真优化。利用计算机仿真进行的整车开发具有开发费用低，开发周期短等特点，地提高了整车以及零部件开发的效率。例如，常用的汽车开发软件AVLCRUISE软件，它通过其便捷通用的模型元件，数据管理系统以及基于工程应用开发设计的建模流程和软件接口，实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析，一般用于车辆基本性能的分析和评价、车辆传动系统匹配及参数优化、概念新车评价、动力传动系统的分析评价、车辆零部件子系统特性分析、复杂道路条件下的车辆性能研究等。但是由于汽车本身的复杂性，一般通过计算机仿真算法建立起来的数学模型无法完整地、 地反映汽车的在实际运行总遇到的情况。尽管如此，作为汽车开发的先导，计算机模型仿真己经成为不可或缺的 步。
部件的原型开发以及硬件在环的实验以dSPACE和ETAS的设备为主要代表。本质上原型开发还是基于计算机仿真平台的。这是针对整车控制系统在现代汽车开发中越来越重要的位置上进行的针对控制系统的开发方式。使用快速原型方法与集成开发环境技术来进行控制系统开发的目的就是为了缩短开发周期。其开发工具涵盖汽车电子系统功能开发、软件开发、硬件在环测试和测量及标定工具。也为嵌入式控制系统开发的提供了解决方案，并根据汽车产业具体要求和相关法规，支持汽车电子系统V模式开发流程。
整车的实验又分为室内台架试验和实车测试实验。其中室内台架试验主要是通过控制加载设备如水力测功、电涡流测功机或者电力测功机来模拟汽车在循环工况下或者特定条件下被测部件或者总成的负载情况，理论上可以达到与室外道路实车试验 相同的效果。相对于室内台架实验的方法和仿真平台的开发方法，实车试验是检验汽车性能 直接、 的方法，能够为汽车的被测系统提供真实的运行环境，具有测试结果准确的优点，可以考核、评价车辆的技术性能。但测试周期较长，可变性差，成本高昂，并且不能针对性的对某个部件进行特殊性能的测试。同时随着瞬态和动态测功机的出现，解决了动态特性的问题，可以做到模拟包括大强度加速和制动过程在内的所有工况。因此，实车平台的试验功能 可以在台架试验平台上得以实现。越来越多的试验者选用室内台架试验。室内试验也包括底盘测功机试验和电动汽车动力系统试验。车辆底盘测功机试验是对己经组装的整车通过底盘测功机进行汽车驱动轮输出功率、扭矩(或驱动力)和转速(或速度)的试验形式，但是这种试验方法 装车后才能进行试验，动力系统各个单元器件 换与参数修改困难的缺点，并导致不利于进行动力系统各个部分的快速祸合与匹配。
与之相对，电动汽车动力系统试验台架属于实物仿真试验台，即用实物来模拟电动汽车的实体，用电惯量来模拟电动汽车的惯量，用以现实对电动汽车工况的模拟。电动汽车动力系统试验台的建立可直接对电动汽车电动机性能、控制器性能、动力性能测试，同时也可以对总成系统进行的调试和性能改进，减少控制器 换、参数修改、整车拆卸，写该程序、电路优化带来的时间的浪费和成本的损失，缩短了电动汽车新车型设计的周期，为电动汽车提供高度实物化的仿真数据，降低了电动汽车新车型研制的风险，加快了新产品开发的步伐。
二、柔性化试验台架的思想
在现代科学研究和生产实践的缺点，产品 新换代和研制周期越来越短，在产品研制阶段，性能检测试验设备的准备、配套研制周期长、研制工作量大，不同的产品对象需要研制不同的测控系统。因此在建设该试验台架时，提出了柔性化台架设计，即在功能分析的基础上，将产品或系统划分为若干功能、结构独立的基本单元一一模块，并使模块系列化、标准化。在根据不同的实验性质只需要简单地改变组合接线就能非常迅速地对系统功能进行重新组态，适合各种产品对象的检测与控制。
采用模块化设计方案的 性源自测试对象的特殊性。电动汽车系统的部件类型繁多，结构复杂多样，开发对象涵盖串联、并联和混联多种结构和车型，因此测试对象具有很强的不确定性。对于每一测试对象都建设与之对应的试验台是不现实的，也是开发成本所不允许的。电动汽车试验平台 具有很强的通用性，为柔性测试平台，不同的测试对象能够共享，当测试对象改变时试验台的改动应尽可能小。处理上述通用性问题正是模块化设计的优势所在。
尽管不同电动汽车系统结构差异明显，但总是由特定的部件按 的连接关系组合而成，可以根据部件进行清晰的模块划分，这也为模块化的柔性设计提供了方便。因此，在本试验台建设中我们采用了模块化的柔性设计的方法。进行柔性化测控系统的设计，需要对系统工程的原理和方法、标准化理论、模块化方法有深入理解，才设计出的柔性化台架试验系统。突出表现在该试验系统中就是能针对各种检测与控制对象，采用集成模块化设计技术、在系统定义技术、在系统编程技术、可编程逻辑控制技术、PID校正技术等的通用检测与控制系统。
三、硬件在环系统
在上述的描述中提到在汽车开发系统中一个很重要的步骤就是基于计算机平台的汽车整车或零部件控制器的开发。常常使用的方法就是快速原型设计和硬件在环实验。为完成硬件在环实验则需要建立硬件在环仿真系统平台。在传统的开发平台中，常常使用dSPACE或者ETAS的设备进行硬件在环实验，但是这些系列的产品往往不容易根据用户需求进行灵活的调整，也很少能够和室内试验台架的整车实验结合在一起。因此在本实验台架的设计中则考虑到后续的电动汽车整车控制器开发，从而把硬件在环系统的设计也包含到试验台架的建设中。传统意义上硬件在环仿真(Hard-in-Loop}HIL)就是把实际的被控对象(车辆和发动机等)或其他系统部件用高速计算机上实时运行的实时仿真模型来取代，而控制单元或其他的系统部件则用实物与仿真模型连接成一个系统，对该电控单元或系统部件的功能、控制策略及其可靠性等进行评估测试和验证。基于模型的硬件在环实时测试台架是对传统的硬件在环测试系统和传统的实时测试台架的融合，测试对象不仅仅是控制器和控制策略，还包括真实的被测单元，如变速器，动力总成等，通过仿真模型控制测试平台，来模拟零件和策略所面对的真实的环境。
在本试验台架系统中不仅仅提供的是对于测功机的控制，还要提供电动汽车的动力系硬件在环仿真环境。该系统使用MATLABSIMULINK模块化编程语言搭建，其作用是用搭建的模型代替真实的动力系统部件工作状况。系统可为用户提供标准的发动机、车辆和零部件模型，这些模型通过相互搭配，可以构建出一整套的硬件在环测试环境，后文中会对这些模型进行说明。车辆模型中包括了各类算法和来自测功机实际状态的传感器反馈信号，营造出一个与真实应用尽可能接近的环境。该测控系统而言基于LabVIEWVeriStand开发，可以非常容易地 改整个测控系统配置以扩充出新的功能。
四、惯量补偿算法概况
基于电动技术的机械动力学模拟系统是传统试验台的重要技术热点，目前正兴起对基于电动技术的机械动力学模拟系统的研究。将现代电机控制技术应用于测功机控制，可以充分发挥其优异的转速和转矩控制特性，以及动态响应快、结构灵活多样、 节能、可靠性高等特点；同时，可以设计出机械测功机无法实现的控制方案，如能量回馈、电封闭测试和多路并行测试等并可使用计算机和虚拟仪器技术实现电动机测试系统的自动化和智能化。基于电机和数控系统的机械动力学模拟算法具备两点特性： 点，通过它能够实现该实验平台对机械负载动态特性的模拟，实现对各种控制算法的验证和测试； 点，通过该试验平台开发的控制算法具有通用性，即可以将此控制算法直接移用到基于其它实验平台的负载模拟系统中，而所需的主要工作是将控制算法中的试验平台的数学模型替换掉，这样可以实现对新的试验平台中电机，电力传动系统及驱动器的测试及控制算法的验证。
虽然惯量的电模拟在汽车测试领域己有广泛运用，但大多使用转矩控制或单纯的转速控制，应用范围集中于汽车滑行、制动过程产生阻力的仿真，而对于发动机瞬态扭矩输出以及变速器换挡过程中的动态负载模拟则少有涉及。在试验系统中电机驱动系统能够通过质量转矩控制模拟发动机静态与动态输出特性或者汽车负载阻力以及车用电机瞬时负载是台架控制系统的一个重要问题。电动汽车动力系统试验台的初期是用飞轮组进行实物模拟电动汽车的质量，对于纯机械的惯量模拟台架，其惯量与汽车的折算惯量一致，由此进行车辆的启动、运行、刹车等一系列的模拟。
对于驱动电机而言，其需要模拟出发动机的扭矩输出状态。而驱动电机输出扭矩与扭矩指令值的不一致是由电机本身、机械系统以及控制系统三者综合作用造成的。正确的扭矩控制方法能够使台架指定部位的扭矩快速、准确的到达扭矩期望值。结合实际驱动电机情况，提出驱动电机模拟发动机静态特性的实现方法，并通过实验得以验证。并且分析了驱动电机与真实发动机惯量阻尼模拟的差异，提出惯量阻尼模拟的需求。结合经典控制理论的方法，提出基于被控对象逆模型的扭矩控制与扭矩开环一转速闭环联合控制方法。运用经典控制理论的方法，结合实验结果验证以上两种方法的实现，并讨论其优劣。对于台架的负载模拟算法模块，由于负载电机需要模拟出整车惯量并进行惯量补偿，因此文章也对基于电动技术的机械负载动力学模拟系统这一传统试验台的重要技术热点问题进行了探讨。
