CN102692326B - 一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，包括台架控制系统、测功机、功率分析仪和被测系统；所述台架控制系统根据功率分析仪和被测系统传输的数据控制测功机的工作；所述测功机受台架控制系统的控制工作，并将数据传输至功率分析仪；所述功率分析仪接收被测系统和测功机传输的数据并发送至台架控制系统；所述被测系统用于与台架控制系统、测功机和功率分析仪组成一个整体，并输出数据到台架控制系统和功率分析仪。本发明将整车中的发动机、发电机、电动机、电池的主要功能装置集成在一个装置中，有效的模拟实车道路行驶时动态负载下的工作状态，为混合动力汽车开发建立算法仿真环境，提高了开发效率，并降低了开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿真试验装置，尤其涉及一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，属于汽车性能测试领域。
背景技术
模拟混合动力汽车性能仿真试验装置是将传统的发动机、发电机、电动机、蓄电池及整流桥结合在一起的试验装置，通过各控制系统集成的软件，将虚拟环境的被控对象转换为功能测试台，使之具有发电机、发动机、负载、甚至包括模拟整车控制VMS(Vehicle Management System)指令，为ECU(Engine Control Unit)发动机管理系统提供接近真实的信号和反馈数据。在台架上完成发动机、发电机、电动机、电池在整车中的主要功能装置基础标定，采集各功能装置、各工况点的参数，获取各项性能指标，能够测试被控对象的特性数据，通过黑箱建模的方式建立能够反映实际发动机特性的模型，从而为APU控制单元控制策略开发提供被控对象模型和基础MAP图，建立算法仿真环境。是行业中最先采用的仿真方法。
专利号为CN200820098179.9的一种混合动力汽车性能试验模拟操作装置，包括模拟驾驶舱和混合动力传动系统两个部分。操作人员通过控制油门踏板、离合踏板、制动踏板、换档手柄来控制模拟装置前部的动力总成。驾驶模拟舱的试验舱中按照实车上的位置安装混合动力总成控制元件，试验人员乘坐在驾驶模拟舱中通过操作规程对前端混合动力传动系统进行控制操作，并通过测功机对半轴进行阻力矩的加载，从而模拟了真实的道路阻力状况。本实用新型将道路试验的各项操作于试验室中进行，真实地模拟了混合动力汽车的动力总成及关键部件的性能，布置紧凑，试验方案简单，易于控制和实现。
但现有技术不能自动实现对发动机、发电机、电动机、电池等的测试，而且测试的可靠性不是十分准确。
发明内容
本发明的目的是，针对现有汽车性能测试装置功能测试不全、可靠性不准确的不足，提供一种可靠性高、开发周期短并节约费用的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，包括台架控制系统、测功机、功率分析仪和被测系统；所述台架控制系统根据功率分析仪和被测系统传输的数据控制测功机的工作；
所述测功机受台架控制系统的控制工作，并将数据传输至功率分析仪；
所述功率分析仪接收被测系统和测功机传输的数据并发送至台架控制系统；
所述被测系统用于与台架控制系统、测功机和功率分析仪组成一个整体，并输出数据到台架控制系统和功率分析仪；
所述被测系统包括供电单元、APU、散热系统和整车控制器；
所述APU包括发动机和发电机；
其中，所述模拟混合动力汽车性能仿真试验装置根据整车行驶时所述供电单元的电池电量变化规律，模拟电池SOC状态，适时启动所述发动机，经过度工况后驱动所述发电机发电、向所述供电单元的电池充电，使所述发动机、所述发电机、所述电池均在效率最大化状态下工作。
本发明的有益效果是：本发明将整车中的发动机、发电机、电动机、电池的主要功能装置集成在一个装置中，有效的模拟实车道路行驶时动态负载下的工作状态，为混合动力汽车开发建立算法仿真环境，提高了开发效率，并降低了开发成本；并实现以下功能：发动机、发电机、电动机、电池等控制系统集成、优化；发电机可靠性测试；发动机、发电机系统(APU)的起停平顺控制；APU恒定电压输出控制，发动机恒定转速控制；APU恒定电流输出控制，发动机转速跟随控制；APU系统各部件故障诊断及处理。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述供电单元为所述试验装置中各个模块供电；
所述APU用于发电并为供电单元充电，并驱动驱动电机；
所述散热系统为所述试验装置中产生的热量散热；
所述整车控制器控制供电单元、台架检测系统及被测装置的工作。
进一步，所述模拟混合动力汽车性能仿真试验装置还包括驱动电机和整流单元，所述驱动电机与测功机相连接并为测功机提供动力；所述整流单元用于整流；驱动电机类似汽车的发动机，驱动车轮前进，在此试验装置中为测功机动力，测功机类似车轮，且可以加载，模拟各路况。
进一步，所述整车控制器包括CAN总线模块、微控制单元和整车控制器信号采集模块，所述整车控制器通过CAN总线模块控制微控制单元、供电单元、台架检测系统及被测装置的工作；所述微控制单元检测被测装置并将检测数据发送至功率分析仪和整车控制器信号采集模块。
进一步，所述散热系统包括通过水管依次连接的水泵、散热器和溢流壶，所述水泵一端与驱动电机通过水管连接，另一端与散热器通过水管连接，所述水泵使水管中的水在驱动电机与散热器之间流通；所述散热器用于将水泵经由水管流入的水降温；所述溢流壶用于当散热器中的水量过多时进行排水。
进一步，所述供电单元包括动力电池组、蓄电池和DC-DC转换模块，所述动力电池组为被测单元中电动机提供直流电；所述蓄电池接收并存储被测单元经过DC-DC转换模块转换电压后发送的电力；所述DC-DC转换模块用于转换电压。
进一步，所述功率分析仪与台架控制系统通过串口通信。
进一步，所述APU发出电经过整流单元整流后驱动驱动电机。
进一步，所述整流单元还包括电流传感器，所述电流传感器将流经的电流信号发送至功率分析仪。
本发明可实现以下功能：发动机各转速下的加载的最大扭矩测试；APU系统通讯及系统控制调试完成；APU系统启动率及发电性能测试；APU各转速下噪声测试；常有时速下的SOC跟随情况测试；整车模拟NEDC工况运行完成搜集相关性能参数。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的装置结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例1所述的一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，包括台架控制系统、测功机、功率分析仪和被测系统；所述台架控制系统根据功率分析仪和被测系统传输的数据控制测功机的工作；所述测功机受台架控制系统的控制工作，并将数据传输至功率分析仪；所述功率分析仪接收被测系统和测功机传输的数据并发送至台架控制系统；所述被测系统用于与台架控制系统、测功机和功率分析仪组成一个整体，并输出数据到台架控制系统和功率分析仪。
所述被测系统包括供电单元、APU、散热系统和整车控制器；所述供电单元为所述试验装置中各个模块供电；所述APU用于发电并为供电单元充电，并驱动驱动电机；所述散热系统为所述试验装置中产生的热量散热；所述整车控制器控制供电单元、台架检测系统及被测装置的工作。
所述APU包括发动机和发电机。
所述模拟混合动力汽车性能仿真试验装置还包括驱动电机和整流单元，所述驱动电机与测功机相连接；所述整流单元用于整流。
所述整车控制器包括CAN总线模块、微控制单元和整车控制器信号采集模块，所述整车控制器通过CAN总线模块控制微控制单元、供电单元、台架检测系统及被测装置的工作；所述微控制单元检测被测装置并将检测数据发送至功率分析仪和整车控制器信号采集模块。
所述散热系统包括通过水管依次连接的水泵、散热器和溢流壶，所述水泵一端与驱动电机通过水管连接，另一端与散热器通过水管连接，所述水泵使水管中的水在驱动电机与散热器之间流通；所述散热器用于将水泵经由水管流入的水降温；所述溢流壶用于当散热器中的水量过多时进行排水。
所述供电单元包括动力电池组、12V蓄电池和DC-DC转换模块，所述动力电池组为被测单元中电动机提供直流电；所述12V蓄电池接收并存储被测单元经过DC-DC转换模块转换电压后发送的电力；所述DC-DC转换模块用于转换电压。
所述功率分析仪与台架控制系统通过串口通信。
所述APU发出电经过整流单元整流后驱动驱动电机。
所述整流单元还包括电流传感器，所述电流传感器将流经的电流信号发送至功率分析仪。
根据整车行驶时电池电量变化规律，模拟电池SOC状态，适时启动发动机，经过度工况后驱动发电机发电、向电池充电，使发动机、发电机、电池均在效率最大化状态下工作，提高整车动力系统的热效率和机械效率。
具体实施步骤如下：
步骤1：启动:发动机启动，测试发动机启动时间、过度工况时间、转速、发电机发电电流、电压；
步骤2：发电：APU电流、功率、机械效率、充电状态时充电效率；电池SOC的变化曲线；发电情况包括，恒流发电，恒压发电和恒功率发电；
步骤3：加速、减速、等速：手动调节电机转速，查看电池SOC的变化；
步骤4：自动工况：在台架控制系统上编制自动工况(如NEDC)主要测试混合动力系统的功能，以及各子系统的动态响应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，包括台架控制系统和测功机，其特征在于，还包括功率分析仪和被测系统；所述台架控制系统根据功率分析仪和被测系统传输的数据控制测功机的工作；
所述测功机受台架控制系统的控制工作，并将数据传输至功率分析仪；
所述功率分析仪接收被测系统和测功机传输的数据并发送至台架控制系统；
所述被测系统用于与台架控制系统、测功机和功率分析仪组成一个整体，并输出数据到台架控制系统和功率分析仪；
其中，所述被测系统包括散热系统，所述散热系统为所述试验装置中产生的热量散热；
所述散热系统包括通过水管依次连接的水泵、散热器和溢流壶，所述水泵一端与驱动电机通过水管连接，另一端与散热器通过水管连接，所述水泵使水管中的水在驱动电机与散热器之间流通；所述散热器用于将水泵经由水管流入的水降温；所述溢流壶用于当散热器中的水量过多时进行排水。
2.根据权利要求1所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述被测系统还包括供电单元、APU和整车控制器；所述供电单元为所述试验装置中各个模块供电；
所述APU用于发电并为供电单元充电，并驱动驱动电机；
所述整车控制器控制供电单元、台架检测系统及被测装置的工作。
3.根据权利要求2所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述APU包括发动机和发电机。
4.根据权利要求1所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述模拟混合动力汽车性能仿真试验装置还包括驱动电机和整流单元，所述驱动电机与测功机相连接并为测功机提供动力；所述整流单元用于整流。
5.根据权利要求2所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述整车控制器包括CAN总线模块、微控制单元和整车控制器信号采集模块，所述整车控制器通过CAN总线模块控制微控制单元、供电单元、台架检测系统及被测装置的工作；所述微控制单元检测被测装置并将检测数据发送至功率分析仪和整车控制器信号采集模块。
6.根据权利要求2所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述供电单元包括动力电池组、蓄电池和DC-DC转换模块，所述动力电池组为被测单元中电动机提供直流电；所述蓄电池接收并存储被测单元经过DC-DC转换模块转换电压后发送的电力；所述DC-DC转换模块用于转换电压。
7.根据权利要求1所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述功率分析仪与台架控制系统通过串口通信。
8.根据权利要求3所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述APU发出电经过整流单元整流后驱动驱动电机。
9.根据权利要求4或8所述的模拟混合动力汽车性能仿真试验装置，其特征在于，所述整流单元还包括电流传感器，所述电流传感器将流经的电流信号发送至功率分析仪。
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