CN102680248B - 一种试验台架及其安装方法和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种试验台架及其安装方法和测试方法，其用于四驱强混动力总成系统试验，包括发动机及其控制器、驱动电机及其控制器、变速机构、整车控制器和测功机，其中变速机构包括第一变速机构和第二变速机构，测功机包括前驱测功机和后驱测功机，发动机通过第一变速机构和前驱测功机连接，驱动电机通过第二变速机构和后驱测功机连接，所述整车控制器用于接受来自外部的信号，根据整车控制策略向驱动电机控制器和发动机控制器发出发电扭矩请求和驱动扭矩需求，发动机控制器控制连接发动机，驱动电机控制器控制连接驱动电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种四驱强混动力总成系统试验台架方案，具体涉及一种试验台架及其安装方法和测试方法。
背景技术
随着新能源政策的不断完善，我国新能源汽车产业化进程提速。然而，行驶里程限制和高昂的电池成本，一直是电动汽车普及的主要障碍。四驱强混车辆是前驱采用发动机和辅助电机结合驱动，后驱采用驱动电机驱动，电池储存能量，车辆在运行过程中，可以根据工况的不同采用前驱单独驱动、后驱单独驱动、四驱模式运行。因此此动力总成系统试验台架需要在传统动力总成台架上面改变驱动方式、能源供给方式、机械连接结构、台架布置方式。
目前，在国内，基本上都没有能够对混合动力汽车动力总成的耐久性进行有效考核的台架。此测试台架是自主创新的一项发明，且其测试设备和资源都是在现有基础上的成熟产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种试验台架，试验要包括车辆实际运行中的各种工况，及电机辅助驱动，电机巡航发电，再生制动，怠速停机和启动这五种工况。使得各控制系统间通讯要实时、迅速，要使系统能在各工况间进行准确有效的变换。本发明的目的主要是对四驱强混动力总成系统的各子系统控制策略的验证、改进、标定，各子系统零部件的性能进行验证。
此试验台架的主要构件包括：发动机及控制器、驱动电机及控制器、电池及控制器、整车控制器、测功机等。
CAN网络：低压线束，整车控制器、电机控制器、电池管理系统、自动变速箱控制器、发电机组管理系统、台架控制系统都连接在CAN网络中，组成在台架上的整车CAN网络。
具体技术方案如下：
一种试验台架，其用于四驱强混动力总成系统试验，包括发动机及其控制器、驱动电机及其控制器、变速机构、整车控制器和测功机，其中变速机构包括第一变速机构和第二变速机构，测功机包括前驱测功机和后驱测功机，发动机通过第一变速机构和前驱测功机连接，驱动电机通过第二变速机构和后驱测功机连接，所述整车控制器用于接受来自外部的信号，根据整车控制策略向驱动电机控制器和发动机控制器发出发电扭矩请求和驱动扭矩需求，发动机控制器控制连接发动机，驱动电机控制器控制连接驱动电机。
进一步地，所述第一变速机构为变速箱，所述第二变速机构为减速器，变速箱设有变速箱控制器。
进一步地，还包括辅助电机及其控制器，辅助电机辅助发动机从而一同通过第一变速机构和前驱测功机连接。
进一步地，还包括扭矩转速传感器，所述发动机和辅助电机通过变速箱、差速器、半轴、扭矩转速传感器和测功机连接，所述驱动电机通过变速机构、半轴、扭矩转速传感器和后驱测功机连接。
进一步地，还包括台架控制系统，其用于根据预先设定好的速度曲线和扭矩曲线来控制测功机的运行，使发动机在预先定义好的工况下运转。
进一步地，还包括电池及控制器，电池和各电机的逆变器通过高压线束进行连接。
进一步地，还包括CAN网络，其中，低压线束和CAN通讯线束将整车控制器、电机控制器、电池管理系统、自动变速箱控制器、发电机组管理系统以及台架控制系统都连接在CAN网络中，组成在台架上的整车CAN网络。
上述试验台架的安装方法，采用如下步骤：
1）根据测功机位置、测功机输出轴中心线位置，制作发动机支架、驱动电机支架、变速箱支架、联轴器之间的中间支撑、联轴器的防护罩支撑；
2）利用测功机对中装置，依次连接各系统部件；
3）在铁地板上安装发电机组支架和发电机组总成，连接供油系统、排烟系统、冷却系统；
4）在合适的位置固定放置12V蓄电池、动力电池及电池管理系统、整车控制器、电机控制器、发动机控制器和电机控制器、DCDC、发电机组控制器冷却系统；
5）根据各子系统及控制器的位置，制作低压、CAN通讯线束，包括连接插件；
6）通过线束将台架控制系统与各子系统连接并进行通讯接口的调试；
7）通过高压线束，连接高压电池、前驱辅助电机及控制器、电机及电机控制器、DCDC。
上述试验台架的测试方法，采用如下步骤：
a.动力总成、HCU、ECU、TCU、BCU、电机、电池等的联合调试：利用台架能够完成前驱、后驱、四驱的特点，完成对四驱混合动力动力总成的运行调试；
b.对整车CAN网络进行接口调试；
c.整车控制策略研究验证测试：完成对纯电力驱动、发动机启动、发动机及辅助电机单独驱动、再生制动、发动机启停控制、辅助驱动控制等策略的验证和台架标定，对BMS控制策略进行调试、标定，对MCU控制进行验证和优化，对TCU控制进行调试和优化；
d.制动能量回馈试验：在台架上模拟制动的过程，对四驱动力总成的再生制动能量回收的策略进行验证和优化标定；
e.整车动力性能模拟试验：在台架控制系统里预设特定的工况，多四驱混合动力总成进行动力性测试；
f.整车驾驶模拟试验：对整车驾驶进行模拟，在台架控制系统里，实现对驾驶行为的模拟；
g.特定工况下的整车燃油经济性试验：模拟ECE、NEDC等标准行驶工况，对整个台架进行联合运行，通过油耗仪来进行燃油经济性的测量；
h.特定工况下的整车排放性能试验：通过尾气测量装置对动力总成在特定工况下的排放进行评估。
进一步地，当前工况是前驱单独驱动的时候，只启动前驱两个测功机，实现对整车负载的模拟；当前工况是后轮单独驱动时，只启动后轮的两个测功机，实现对整车负载的模拟；当前工况是四驱时，启动四个测功机来完成对整个四轮负载的模拟。
与目前现有技术相比，本发明的台架不同与普通的动力总成台架，主要能够同时考核整个系统的控制策略，验证其有效性和可靠性，同时还考核了电机系统、电池系统的有效性和耐久性等。
附图说明
图1 是试验台架的总体结构。
图2 是试验台架的机械结构布置。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
图1是试验台架的总体结构图，连接方式是：前驱发动机和辅助电机通过变速箱、差速器、半轴、扭矩转速传感器和测功机连接，后驱动电机通过变速机构、半轴、扭矩转速传感器和后驱测功机连接，驱动电机通过联轴器、扭矩转速传感器和测功机连接，电池包和电机的逆变器通过高压线束进行连接。整车控制器接受来自外部的信号，根据整车控制策略向发电机组控制器和电机控制器发出发电扭矩请求和驱动扭矩需求。台架控制系统根据预先设定好的速度曲线和扭矩曲线来控制测功机的运行，使发动机在预先定义好的工况下运转。电机扭矩和发动机扭矩的大小是由整车控制器根据电池SOC和扭矩需求大小来进行控制。
通过台架上位机软件来控制整个台架的运行，可以实现四个测功机的单独运行。
1、当前工况是前驱单独驱动的时候，只启动前驱两个测功机，实现对整车负载的模拟
2、当前工况是后轮单独驱动时，只启动后轮的两个测功机，实现对整车负载的模拟
3、当前工况是四驱时，启动四个测功机来完成对整个四轮负载的模拟。
HCU接受来自外部的信号，根据自身的控制策略向EMS和MCU发出起停和扭矩需求。台架控制软件（PUMA）根据预先设定好的速度曲线和扭矩曲线来控制测功机的运行，使发动机在预先定义好的工况下运转。电机扭矩和发动机扭矩的分配（及电机辅助驱动的扭矩的大小）是由HCU根据发动机转速大小和扭矩需求大小进行控制。
安装步骤：
1.根据测功机位置、测功机输出轴中心线位置，制作发动机支架、驱动电机支架、变速箱支架、联轴器之间的中间支撑、联轴器的防护罩支撑。利用测功机对中装置，依次按照图2的结构连接各系统部件。
2.在铁地板上安装发电机组支架和发电机组总成，连接供油系统、排烟系统、冷却系统。
3.在合适的位置固定放置12V蓄电池、动力电池及电池管理系统、整车控制器、电机控制器、发动机控制器和电机控制器、DCDC、发电机组控制器冷却系统。
4.根据各子系统及控制器的位置，制作低压、CAN通讯线束，包括连接插件。通过线束将台架控制系统与各子系统连接并进行通讯接口的调试。
5.通过高压线束，连接高压电池、前驱辅助电机及控制器、电机及电机控制器、DCDC
台架试验项目：
1.动力总成、HCU、ECU、TCU、BCU、电机、电池等的联合调试
利用台架能够完成前驱、后驱、四驱的特点，完成对四驱混合动力动力总成的运行调试，对整车CAN网络进行接口调试。
2.整车控制策略研究验证测试（能量管理，启停控制）
完成对纯电力驱动、发动机启动、发动机及辅助电机单独驱动、再生制动、发动机启停控制、辅助驱动控制等策略的验证和台架标定。对BMS控制策略进行调试、标定。对MCU控制进行验证和优化。对TCU控制进行调试和优化。
3.制动能量回馈试验
在台架上模拟制动的过程，对四驱动力总成的再生制动能量回收的策略进行验证和优化标定。
4.整车动力性能模拟试验
在台架控制系统里预设一些特定的工况，多四驱混合动力总成进行动力性测试，比如模拟坡道进行爬坡实验，百公里加速实验，超越加速实验等。
5.整车驾驶模拟试验
对整车驾驶进行模拟，在台架控制系统里，可以实现对驾驶行为的模拟，台架对驾驶行为的模拟是通过机械手臂来完成的，包括：换挡、油门、制动等，
6.特定工况下的整车燃油经济性试验
模拟ECE、NEDC等标准行驶工况，对整个台架进行联合运行，通过油耗仪来进行燃油经济性的测量。
7.特定工况下的整车排放性能试验
通过尾气测量装置对动力总成在特定工况下的排放进行评估。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种试验台架，其特征在于，其用于四驱强混动力总成系统试验，包括发动机及其控制器、驱动电机及其控制器、变速机构、辅助电机及其控制器、扭矩转速传感器、整车控制器和测功机，其中，
所述发动机通过第一变速机构和前驱测功机连接，发动机控制器控制连接发动机；
所述驱动电机通过第二变速机构、半轴、扭矩转速传感器和后驱测功机连接，驱动电机控制器控制连接驱动电机；
所述变速机构包括第一变速机构和第二变速机构，所述第一变速机构为变速箱，所述第二变速机构为减速器，变速箱设有变速箱控制器；
所述辅助电机辅助发动机从而一同通过第一变速机构和前驱测功机连接；
所述发动机和辅助电机通过变速箱、差速器、半轴、扭矩转速传感器和前驱测功机连接；
所述整车控制器用于接受来自外部的信号，根据整车控制策略向驱动电机控制器和发动机控制器发出发电扭矩请求和驱动扭矩需求；
所述测功机包括前驱测功机和后驱测功机。
2.如权利要求1所述的试验台架，其特征在于，还包括台架控制系统，其用于根据预先设定好的速度曲线和扭矩曲线来控制测功机的运行，使发动机在预先定义好的工况下运转。
3.如权利要求1或2所述的试验台架，其特征在于，还包括电池及电池控制器，电池和各电机的逆变器通过高压线束进行连接。
4.如权利要求1或2所述试验台架的测试方法，其特征在于，采用如下步骤：
a.动力总成、HCU、ECU、TCU、BCU、电机、电池的联合调试：利用台架能够完成前驱、后驱、四驱的特点，完成对四驱混合动力动力总成的运行调试；
b.对整车CAN网络进行接口调试；
c.整车控制策略研究验证测试：完成对纯电力驱动、发动机启动、发动机及辅助电机单独驱动、再生制动、发动机启停控制、辅助驱动控制策略的验证和台架标定，对BMS控制策略进行调试、标定，对MCU控制进行验证和优化，对TCU控制进行调试和优化；
d.制动能量回馈试验：在台架上模拟制动的过程，对四驱动力总成的再生制动能量回收的策略进行验证和优化标定；
e.整车动力性能模拟试验：在台架控制系统里预设特定的工况，多四驱混合动力总成进行动力性测试；
f.整车驾驶模拟试验：对整车驾驶进行模拟，在台架控制系统里，实现对驾驶行为的模拟；
g.特定工况下的整车燃油经济性试验：模拟ECE、NEDC标准行驶工况，对整个台架进行联合运行，通过油耗仪来进行燃油经济性的测量；
h.特定工况下的整车排放性能试验：通过尾气测量装置对动力总成在特定工况下的排放进行评估。
5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，当前工况是前驱单独驱动的时候，只启动前驱两个测功机，实现对整车负载的模拟；当前工况是后轮单独驱动时，只启动后轮的两个测功机，实现对整车负载的模拟；当前工况是四驱时，启动四个测功机来完成对整个四轮负载的模拟。
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