專利名稱：具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車(chē)輛動(dòng)力總成試驗(yàn)裝置，具體涉及一種混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系
統(tǒng)
背景技術(shù)：
在混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。目前由于條件所限，往往只能 在室內(nèi)進(jìn)行以穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)為主的單項(xiàng)總成部分試驗(yàn)，雖然傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)已日漸普 及，但它無(wú)法完成混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的特有試驗(yàn)(如能量回饋等)?；旌蟿?dòng)力及其管理 系統(tǒng)的大量試驗(yàn)還靠整車(chē)道路試驗(yàn)來(lái)完成。如此，準(zhǔn)確地再現(xiàn)某工況性能、準(zhǔn)確完整地測(cè)試 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)就較困難。加上天氣和操縱的差異，道路現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的處理等等都有很大局限 性，研發(fā)質(zhì)量的提高也受到限制，試驗(yàn)人員的工作條件和安全性也難以保證。另外，混合動(dòng) 力總成或某個(gè)部件的改進(jìn)效果均需在整車(chē)平臺(tái)上及整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)考核，也使研發(fā)改進(jìn)受到局 限。如此研發(fā)試驗(yàn)手段的采用，使研發(fā)周期大大延長(zhǎng)，使我們研發(fā)工作水平的提升也受到較 大的影響，使混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)存在巨大的技術(shù)障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適于混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成測(cè)試的具有工況和慣性 模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的各項(xiàng)性 能的綜合測(cè)試及分析，以解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案為混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺(tái)、臺(tái)
架控制與測(cè)量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單
元、測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元； 所述臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器，用于對(duì)臺(tái)架實(shí)行自動(dòng)和手動(dòng)操作，它采用CAN
總線形式連接所有的單元，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的單元； 所述試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，用于混合動(dòng)力整車(chē)開(kāi)發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模 擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對(duì)整車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)進(jìn)行控制模擬的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)；
所述駕駛功能控制器單元，用于模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為；
動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)單元，用于混合動(dòng)力車(chē)輛行駛狀態(tài)的動(dòng)態(tài)模擬； 試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元，用于接收來(lái)自臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器的給定值，控 制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集及將采集的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，通過(guò)CAN總線送到管理中心； 測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器單元，用于在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，作為動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力吸收或動(dòng) 力輸出單元；在動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中，它既作為車(chē)輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也作為制動(dòng) 中制動(dòng)力模擬單元；測(cè)功機(jī)控制器用于對(duì)測(cè)功機(jī)的底層控制，通過(guò)通訊接口與臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，帶有手動(dòng)和自動(dòng)給定功能； 操作控制臺(tái)，用于對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)整體控制及操作。 本發(fā)明混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，以傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)，采用測(cè)
功機(jī)，加設(shè)汽車(chē)行駛阻力和整車(chē)慣量模擬系統(tǒng)及駕駛模擬系統(tǒng)，為被試對(duì)象——混合動(dòng)力
總成——?jiǎng)?chuàng)造了一個(gè)道路試驗(yàn)的環(huán)境，對(duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的包括能量回饋在內(nèi)的
性能及可靠性進(jìn)行試驗(yàn)研究。利用該系統(tǒng)可以進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的常規(guī)試驗(yàn)，包
括混合動(dòng)力汽車(chē)能量回饋性能的試驗(yàn)；該臺(tái)架試驗(yàn)可以替代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的大部分道路
試驗(yàn)和整車(chē)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)；它可以不依賴于整車(chē)平臺(tái)而以動(dòng)力系統(tǒng)的形式在室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)，對(duì)
于混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的早期開(kāi)發(fā)，可將動(dòng)力系統(tǒng)的總成部件靈活搭配，組成不同的電
機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合形式進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究；尤其是當(dāng)某些被試對(duì)象不完整時(shí)，可以利用仿真工
具建立的零部件模型參與試驗(yàn)，進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的開(kāi)發(fā)。本發(fā)明大大降低研發(fā)
試驗(yàn)成本、減去了整車(chē)改裝的工作量；人工設(shè)定自動(dòng)控制、可消除路試人員實(shí)車(chē)駕駛操作的
不可避免的工況控制差異，工況控制準(zhǔn)確、試驗(yàn)條件控制嚴(yán)格(油溫、水溫、氣溫、氣壓、濕
度等)，可在室內(nèi)再現(xiàn)設(shè)定路試工況，確保了試驗(yàn)結(jié)果的同一性、可比性；加之可以采用在
戶外路試難以采用的儀器，排除了戶外路試的種種外界干擾，增加了研發(fā)所需數(shù)據(jù)參數(shù)的
采集量及其準(zhǔn)確性，這就極大地提高了研發(fā)試驗(yàn)水平；可針對(duì)某一參數(shù)或結(jié)構(gòu)、程序的改變
無(wú)需搭載于整車(chē)而隨時(shí)在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，與以往的研發(fā)試驗(yàn)手段相比，該試驗(yàn)系統(tǒng)可大大
提高混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)試驗(yàn)水平，并可大大縮短動(dòng)力總成及相關(guān)
零部件的研發(fā)周期。


圖l本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器是完成混合動(dòng)力總成臺(tái)架試驗(yàn)的綜合系 統(tǒng)，主要組成包括操作控制臺(tái)、臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)、動(dòng)態(tài)模擬 系統(tǒng)、駕駛功能控制器、測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)等。
臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器可對(duì)臺(tái)架實(shí)行自動(dòng)和手動(dòng)操作。系統(tǒng)采用CAN總線形 式連接所有的設(shè)備，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的設(shè)備。 臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器與被試車(chē)輛的整車(chē)控制器HCU之間連接用戶計(jì)算機(jī)， 用于將臺(tái)架的相關(guān)數(shù)據(jù)與整車(chē)HCU的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，也便于將不同的HCU的 通訊協(xié)議"翻譯"后能與臺(tái)架進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為被試車(chē)輛的整車(chē)控制器HCU保密并且使臺(tái)架 系統(tǒng)適應(yīng)不同的整車(chē)控制器HCU通訊協(xié)議的變化。 試驗(yàn)臺(tái)架和被試車(chē)輛的電控系統(tǒng)之間，如整車(chē)控制器HCU和變速箱控制器等之 間，具有CAN信息通訊的能力和功能；這樣可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的電控系統(tǒng)如整車(chē)控制器HCU和變 速箱控制器，與臺(tái)架之間的信息通訊，可以使用臺(tái)架信息用于整車(chē)控制，也可以使用整車(chē)信 息進(jìn)行臺(tái)架控制，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作更方便。 臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器還可設(shè)有排放分析儀接口 ，配備排放分析儀系統(tǒng)還可 進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的臺(tái)架排放測(cè)試。
測(cè)功機(jī)在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，它是動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力吸收或動(dòng)力輸出單元；在動(dòng)態(tài)模擬試 驗(yàn)中，它既是車(chē)輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也是制動(dòng)中制動(dòng)力模擬單元。測(cè)功機(jī)控制 器用于對(duì)測(cè)功機(jī)的底層控制，通過(guò)通訊接口與臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 帶有手動(dòng)和自動(dòng)給定功能。 試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)定義了臺(tái)架試驗(yàn)的試驗(yàn)內(nèi)容，該控制系統(tǒng)包含了混合動(dòng)力整車(chē)
開(kāi)發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對(duì)整車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)
進(jìn)行控制模擬的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)；也定義了動(dòng)力系統(tǒng)中變速箱類(lèi)型，如MT變速箱、AMT變速箱、AT
變速箱等形式；也定義了起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方式，如起動(dòng)機(jī)起動(dòng)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)等。 閉環(huán)試驗(yàn)主要是給定試驗(yàn)循環(huán)，由駕駛功能控制器根據(jù)計(jì)算模型，以實(shí)際車(chē)速、理
論車(chē)速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、駕駛員對(duì)速度需求的駕駛行為參數(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算出踏板和檔位的輸入
數(shù)值，并通過(guò)踏板和換檔的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，整車(chē)控制器HCU和變速箱控制器根據(jù)這些
輸入?yún)⒘?，進(jìn)行整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的控制，完成整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的測(cè)試，閉環(huán)試驗(yàn)主要是根據(jù)指定
的試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行混合動(dòng)力控制策略的研發(fā)。 開(kāi)環(huán)試驗(yàn)主要是給定整車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)的踏板和檔位的輸入數(shù)值，并通過(guò)踏板和 換檔的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，整車(chē)控制器HCU和變速箱控制器根據(jù)這些輸入?yún)⒘?，進(jìn)行整車(chē) 動(dòng)力系統(tǒng)的控制，完成試驗(yàn)測(cè)試，開(kāi)環(huán)試驗(yàn)主要是針對(duì)混合動(dòng)力的動(dòng)力性和制動(dòng)能量回饋 性能展開(kāi)專項(xiàng)試驗(yàn)研究。 試驗(yàn)臺(tái)架的動(dòng)力總成可以包含實(shí)際的加速踏板、制動(dòng)踏板、離合器踏板、換檔手 柄，也可以使用虛擬的踏板、手柄。 駕駛功能控制器外接油門(mén)踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、換檔執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、制動(dòng) 踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、離合器踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)，駕駛功能控制器，組成整車(chē)駕駛模 擬系統(tǒng)。踏板和換檔執(zhí)行器包括伺服電機(jī)及推動(dòng)踏板或換檔執(zhí)行器的機(jī)械系統(tǒng)。油門(mén)踏板 執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動(dòng)油門(mén)踏板的滾珠絲杠；換檔執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推 動(dòng)換檔桿的滾珠絲杠；制動(dòng)踏板執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動(dòng)制動(dòng)踏板的滾珠絲杠；離 合器踏板執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動(dòng)離合器踏板的滾珠絲杠。 所述駕駛功能控制器單元，也可以是沒(méi)有物理實(shí)體的用于模擬駕駛操作動(dòng)作的虛 擬的執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。所述駕駛功能控制器單元，也可以是直接由駕駛員進(jìn)行踏板和換 檔手柄的控制。 駕駛功能控制器，可以選擇模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為，根據(jù)目標(biāo)車(chē) 速和駕駛員對(duì)速度需求的不同反映，通過(guò)駕駛員模型，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的踏板位置和檔位 選擇，再通過(guò)駕駛功能控制模型把計(jì)算出的目標(biāo)踏板位置和目標(biāo)檔位傳遞給踏板控制系統(tǒng) 和變速箱換檔控制系統(tǒng)，通過(guò)這些控制系統(tǒng)控制踏板和變速箱的檔位來(lái)模擬實(shí)際駕駛員的 動(dòng)作和操作行為。駕駛功能系統(tǒng)的控制與采集的數(shù)據(jù)也可以實(shí)時(shí)傳到用戶計(jì)算機(jī)和整車(chē)控 制器HCU。整車(chē)控制器HCU采集整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的踏板和檔位信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的控 制，完成駕駛模擬和工況控制。 各系統(tǒng)也實(shí)時(shí)將自己的執(zhí)行情況(位置信號(hào))反饋到駕駛功能控制器，以便進(jìn)行 下一個(gè)動(dòng)作位置計(jì)算。通過(guò)駕駛功能控制器的控制和整車(chē)控制器HCU對(duì)混合動(dòng)力整車(chē)動(dòng)力 系統(tǒng)的控制，臺(tái)架可以模擬不同駕駛習(xí)慣的整車(chē)起步、加速、勻速、減速、滑行、制動(dòng)等行駛 狀態(tài)。
6
混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)所使用的踏板信號(hào)可以來(lái)源于硬件實(shí)物，也可以
使用模擬電信號(hào)；踏板執(zhí)行器可以是驅(qū)動(dòng)物理存在的真實(shí)的踏板的踏板執(zhí)行器，也可以是
驅(qū)動(dòng)虛擬踏板的模擬信號(hào)執(zhí)行器。在沒(méi)有混合動(dòng)力整車(chē)踏板與檔位傳感器硬件實(shí)物時(shí)，HCU
可以通過(guò)用戶計(jì)算機(jī)借用臺(tái)架系統(tǒng)中踏板信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力分配、換檔策
略及制動(dòng)能量回饋的研究。這種方式在混合動(dòng)力產(chǎn)品的先導(dǎo)開(kāi)發(fā)中作用非常顯著。 試驗(yàn)開(kāi)始之前，通過(guò)試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)可以選擇不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ饺?)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)
與閉環(huán)試驗(yàn)；2)變速箱類(lèi)型MT、半AMT、AMT、AT等；3)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方式起動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)
機(jī)、電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，決定了駕駛員模型中的不同的操作動(dòng)作。 動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和模擬軟件組成。根據(jù)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)原理，使用設(shè)定的
整車(chē)質(zhì)量、各部件的旋轉(zhuǎn)慣量、道路滾動(dòng)阻力系數(shù)、車(chē)輛迎風(fēng)面積及風(fēng)阻系數(shù)、坡道系數(shù)、相
對(duì)風(fēng)速、變速箱及主減速器速比、輪胎直徑等車(chē)型參數(shù)和工況參數(shù)，再根據(jù)實(shí)時(shí)采集的車(chē)速 及測(cè)功機(jī)端扭矩儀測(cè)得的扭矩等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻 力和制動(dòng)力并求和，得出應(yīng)該在測(cè)功機(jī)端施加的理論扭矩并把該數(shù)值實(shí)時(shí)傳遞給測(cè)功機(jī)控 制器，控制測(cè)功機(jī)輸出工作狀態(tài)來(lái)完成混合動(dòng)力車(chē)輛的動(dòng)態(tài)模擬。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，配備相應(yīng)的傳感器、測(cè)量?jī)x、接口模塊及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集 軟件等，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)CAN總線送到管理中心，測(cè)量參數(shù)包括溫度、壓 力、轉(zhuǎn)速、扭矩、燃油消耗量等傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控參數(shù)，還包括排放數(shù)據(jù)、整車(chē)行駛參 數(shù)、電能儲(chǔ)存和消耗工作元件的電壓、電流與電能量、電功率等參數(shù)。其中包括多個(gè)扭矩儀， 分別測(cè)量電機(jī)和變速箱等的扭矩與轉(zhuǎn)速。其中可采用高精度的速度傳感器用以實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā) 動(dòng)機(jī)、電機(jī)等的轉(zhuǎn)速，采用角加速度傳感器和振動(dòng)傳感器，可測(cè)試換檔及工況變化的操作平 順性。以及排放分析儀接口，使本系統(tǒng)與排放分析儀能夠同步測(cè)量數(shù)據(jù)。本臺(tái)架特別要求 的參數(shù)有①整車(chē)行駛參數(shù)車(chē)速、行駛距離、時(shí)間、加(減)速度、制動(dòng)距離、累計(jì)里程、踏 板力 行程 時(shí)間、換檔力特性曲線等；②電機(jī)與電池工作參數(shù)以電力計(jì)測(cè)得的動(dòng)力電池 (該電池可以是被試車(chē)用動(dòng)力電池，也可以是模擬電池)的電流、電壓、電功率等。
試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)接收來(lái)自臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器的給定值，控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力。 試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)主要是用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度、燃油溫度、及發(fā)動(dòng)機(jī)的 進(jìn)氣溫度等。試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度控制系統(tǒng)、燃油溫度控制系統(tǒng)、 變速箱溫度控制系統(tǒng)、環(huán)境及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣參數(shù)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)中有兩套裝置， 一是加熱裝置(直接加熱目標(biāo))，另一個(gè)是冷卻裝置(用另外一種冷卻液來(lái)冷卻目標(biāo))，當(dāng) 系統(tǒng)接收來(lái)自中心管理器的給定值后，與當(dāng)前的測(cè)量值進(jìn)行比較，從而決定加熱裝置或冷 卻裝置工作；當(dāng)測(cè)量值與目標(biāo)值接近時(shí)，運(yùn)用PID調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱功率或冷卻裝置中 冷卻液的流量，達(dá)到目標(biāo)要求。 在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，可設(shè)定不同的滾動(dòng)阻力系數(shù)、相對(duì)風(fēng)速、坡度等道路條件參 數(shù)；可設(shè)定整車(chē)質(zhì)量、輪胎半徑、迎風(fēng)面積、模擬臺(tái)架上不存在的部件包括車(chē)輪、半軸、差速 器、傳動(dòng)軸等部件的旋轉(zhuǎn)慣量；可設(shè)定車(chē)輛起步、加速、勻速、滑行、減速、制動(dòng)、駐車(chē)的起始 點(diǎn)和終止點(diǎn)等行駛工況；可設(shè)定溫度、壓力、濕度等試驗(yàn)條件控制參數(shù)；可設(shè)定需要采集的 測(cè)量參數(shù)。所有參數(shù)的設(shè)定、顯示、記錄等均在操作控制臺(tái)上進(jìn)行。 混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)可以配有第二臺(tái)測(cè)功機(jī)接口 ，該測(cè)功機(jī)可吸收分動(dòng)箱或電動(dòng)機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充，使本混合動(dòng)力總成試驗(yàn)臺(tái)架適用于四輪驅(qū)動(dòng)混 合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的試驗(yàn)。 該混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，除能完成傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)所能進(jìn)行的 全部試驗(yàn)外，尚可無(wú)需整車(chē)搭載平臺(tái)、無(wú)需進(jìn)行整車(chē)道路行駛和整車(chē)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)的前提下完 成混合動(dòng)力汽車(chē)下列試驗(yàn) 整車(chē)控制器HCU、 AMT控制器TCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECU、電機(jī)及其控制器MCU、電池 及管理系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，完成混合動(dòng)力總成綜合性能匹配優(yōu)化試驗(yàn)；
整車(chē)控制策略(能量分配)的研究、開(kāi)發(fā)試驗(yàn)；
制動(dòng)能量回饋試驗(yàn)；
*整車(chē)動(dòng)力性模擬試驗(yàn)； 選定工況循環(huán)下整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性模擬試驗(yàn)； 整車(chē)駕駛性模擬試驗(yàn)； 離合器、變速箱換檔平順性試驗(yàn)； 變速箱控制策略開(kāi)發(fā)和優(yōu)化試驗(yàn)； 變速箱操縱機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化試驗(yàn)； 電機(jī)性能試驗(yàn)； 混合動(dòng)力汽車(chē)仿真設(shè)計(jì)快速驗(yàn)證試驗(yàn)；
模擬整車(chē)排放分析試驗(yàn)； 功能擴(kuò)展后，完成四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)的上述試驗(yàn)。 以下是利用本試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成綜合性能試驗(yàn)和匹配優(yōu)化試 驗(yàn)的一個(gè)實(shí)例 搭建混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)，安裝好動(dòng)力總成，連接測(cè)試儀器和線路；
在動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)中輸入混合動(dòng)力整車(chē)運(yùn)行需要的整車(chē)參數(shù)，如整車(chē)質(zhì)量、各部件 的旋轉(zhuǎn)慣量、道路滾動(dòng)阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積及風(fēng)阻系數(shù)、坡道系數(shù)、相對(duì)風(fēng)速、變速箱及主減 速器變比、輪胎直徑等數(shù)據(jù)； 在試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)中選擇試驗(yàn)?zāi)Ｊ郊霸囼?yàn)循環(huán)數(shù)據(jù)文件； 在駕駛功能控制器中設(shè)定駕駛員模型需要的駕駛意圖參數(shù)，如柔和型駕駛行為參 數(shù)、粗暴型駕駛行為參數(shù)； 設(shè)定整車(chē)控制器的工作方式，是通過(guò)用戶計(jì)算機(jī)采集的臺(tái)架信息作為HCU的控制 輸入變量，還是HCU直接采集真實(shí)的駕駛員信息作為HCU的控制輸入變量；
在試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)中輸入控制條件試驗(yàn)環(huán)境溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、燃 油壓力等數(shù)據(jù)； 臺(tái)架循環(huán)預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試；
開(kāi)始正式試驗(yàn)； 利用試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，選擇試驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容；利用動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)，使用整車(chē)參數(shù) 進(jìn)行混合動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)慣量的模擬；利用駕駛功能控制器，根據(jù)駕駛員模型的輸入?yún)?shù)計(jì) 算踏板和換檔執(zhí)行器的輸入量，使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的物理控制；利用試驗(yàn)條件控制系 統(tǒng)，根據(jù)輸入的環(huán)境控制條件，控制混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力鏈系統(tǒng)的環(huán)境狀況；利用臺(tái)架控制與 測(cè)量中心管理器，對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)控制；
利用高精度的轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；利用油耗儀測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗 量；利用電功率計(jì)測(cè)量電池的能量變化；利用測(cè)功機(jī)上的扭矩儀測(cè)量動(dòng)力總成的輸出扭矩 與輸出軸轉(zhuǎn)速；利用另外的扭矩儀測(cè)量混合動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)助力和能量回饋的扭矩與轉(zhuǎn)速； 利用溫度與壓力傳感器測(cè)量需要測(cè)量部位的溫度與壓力等； 利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)混合動(dòng)力的控制策略包含能量分 配策略、駕駛員意圖策略、電池S0C的平衡策略、制動(dòng)能量回饋策略等； 優(yōu)化、改進(jìn)混合動(dòng)力的整車(chē)控制策略，反復(fù)進(jìn)行同樣的試驗(yàn)、分析、優(yōu)化、改進(jìn)過(guò) 程，直至得到較理想的燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放、平順性與動(dòng)力性的控制策略。
權(quán)利要求
一種具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺(tái)、臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單元、測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元；所述臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器，用于對(duì)臺(tái)架實(shí)行自動(dòng)和手動(dòng)操作，它采用CAN總線形式連接所有的單元，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的單元；所述試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，用于混合動(dòng)力整車(chē)開(kāi)發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對(duì)整車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)進(jìn)行控制模擬的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)；所述駕駛功能控制器單元，用于模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為；動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)單元，用于混合動(dòng)力車(chē)輛行駛狀態(tài)的動(dòng)態(tài)模擬；試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元，用于接收來(lái)自臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器的給定值，控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集及將采集的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)CAN總線送到管理中心；測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器單元，用于在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，作為動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力吸收或動(dòng)力輸出單元；在動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中，它既作為車(chē)輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也作為制動(dòng)中制動(dòng)力模擬單元；測(cè)功機(jī)控制器用于對(duì)測(cè)功機(jī)的底層控制，通過(guò)通訊接口與臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，帶有手動(dòng)和自動(dòng)給定功能；操作控制臺(tái)，用于對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)整體控制及操作。
2. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述駕駛功能控制器單元，它包括具有物理實(shí)體的油門(mén)踏板及其油門(mén)踏板執(zhí)行器 及控制系統(tǒng)、換檔手柄及其換檔執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、制動(dòng)踏板及其制動(dòng)踏板執(zhí)行器及控制 系統(tǒng)、和/或離合器踏板及其離合器踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述駕駛功能控制器單元，它包括沒(méi)有物理實(shí)體的用于模擬駕駛操作動(dòng)作的虛擬 的踏板、換檔手柄及其執(zhí)行器及控制系統(tǒng)或駕駛功能控制器單元包括由試驗(yàn)駕駛員直接操 縱踏板和換檔手柄，而不需要臺(tái)架使用物理的或虛擬的執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。
4. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述閉環(huán)試驗(yàn)通過(guò)指定的試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行混合動(dòng)力控制策略分析。
5. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述開(kāi)環(huán)試驗(yàn)用于對(duì)混合動(dòng)力的動(dòng)力性和制動(dòng)能量回饋性能等試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試 驗(yàn)分析。
6. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元包括各類(lèi)傳感器和測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系 統(tǒng)中溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、扭矩、燃油消耗量、排放數(shù)據(jù)、整車(chē)行駛參數(shù)、電能儲(chǔ)存和消耗工作元 件的電壓、電流與電能量、電功率參數(shù)；其中包括多個(gè)扭矩儀，可分別測(cè)量電機(jī)和變速箱等 的扭矩與轉(zhuǎn)速。
7. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器與被試車(chē)輛的整車(chē)控制器HCU之間連接用戶計(jì)算機(jī)。 用于將臺(tái)架的相關(guān)數(shù)據(jù)與整車(chē)HCU的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，也便于將不同的HCU的通訊協(xié)議"翻譯"后能與臺(tái)架進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為被試車(chē)輛的整車(chē)控制器HCU保密，并且使臺(tái) 架系統(tǒng)適應(yīng)不同的整車(chē)控制器HCU通訊協(xié)議的變化。
8. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器與被試車(chē)輛的電控系統(tǒng)之間通過(guò)CAN信息通訊實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)通信。
9. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器備有第二測(cè)功機(jī)接口。
10. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)， 其特征在于臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器還包括有排放分析儀接口 ，配備排放分析儀系統(tǒng)還 可進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)排放測(cè)試。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有工況和慣性模擬功能的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺(tái)、臺(tái)架控制與測(cè)量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單元、測(cè)功機(jī)及測(cè)功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元。利用該系統(tǒng)可以進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成的性能開(kāi)發(fā)試驗(yàn)；該臺(tái)架試驗(yàn)可以替代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的大部分道路試驗(yàn)和整車(chē)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)；同時(shí)，對(duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的早期開(kāi)發(fā)，可將動(dòng)力系統(tǒng)的總成部件靈活搭配，組成不同的電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合形式進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究；與以往的研發(fā)試驗(yàn)手段相比，該試驗(yàn)系統(tǒng)可大大提高混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)試驗(yàn)水平，并可大大縮短動(dòng)力總成及相關(guān)零部件的研發(fā)周期。
文檔編號(hào)G01M17/007GK101738320SQ200810197528
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者信繼欣, 徐平興, 朱禹, 李崢, 熊憲齡, 鄧遠(yuǎn)發(fā), 黃佳騰 申請(qǐng)人:東風(fēng)電動(dòng)車(chē)輛股份有限公司