CN103175693A - 一种混合动力四驱拖拉机试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合动力四驱拖拉机试验台，该试验台包括台架控制装置、惯量模拟装置、动力输出加载装置和与前后桥测功机，针对混合动力的特殊要求进行研制与开发，为混合动力拖拉机各零部件总成提供与整车相同的试验调试环境，通过台架控制装置对试验台中的各控制器进行数据采集和控制，实现拖拉机在耙地、播种、旋耕、犁地作业工况下或在耕地中行驶、爬坡、下坡等运输工况下轻度、中度、重度负载状态的性能分析、数据处理、实时显示，为进一步研究混合动力拖拉机提供了一个良好的试验平台。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力四驱拖拉机试验台。
背景技术
近些年国内拖拉机保有量逐年递增，使得拖拉机成为目前环境污染和能源消耗问题中不可忽视的因素之一，随着混合动力技术的逐步成熟，混合动力拖拉机即将成为拖拉机发展的必然趋势。国内已经展开对混合动力拖拉机的研究，但是由于各种实验设备的严重缺乏，研究都处于起步阶段，且发展缓慢，严重制约了混合动力拖拉机各种性能、设计分析方法与控制系统的研究。
为了进行混合动力拖拉机各零部件总成与整车环境相同的试验调试、整机研制与开发、零部件及总成性能评估、动力集成、整机控制器测试、整车动力性、经济性等相关试验，建立一套混合动力拖拉机试验台显得十分有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力四驱拖拉机试验台，用以实现混合动力四驱拖拉机的四轮全负荷模拟加载及动力输出加载，完成混合动力拖拉机动力性、经济性等相关试验。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种混合动力四驱拖拉机试验台，包括：
前、后桥测功机及相应的控制器，用于连接四驱拖拉机的前桥和后桥，对四驱拖拉机的四个驱动轮进行全负荷模拟加载；
动力输出加载装置，用于连接到四驱拖拉机的动力输出装置，在模拟作业状态下，为整个拖拉机动力输出加载不同程度的负载；
惯量模拟装置，用于连接在四驱拖拉机的分动器和后桥之间，模拟拖拉机整机在各个速度下的行驶惯量；
转矩转速传感器，设于各被测零部件的相应位置，用于试验时，对各被测零部件的转矩、转速进行检测；
台架控制装置，用于控制连接整车控制器，并控制连接惯量模拟装置、动力输出加载装置和前、后桥测功机，用于采集相关试验数据，并控制所述前后桥测功机、动力输出加载装置进行负载的加载。
该试验台还设有转角器，由拖拉机的动力输出装置通过该转角器连接所述动力输出加载装置。
四驱拖拉机作为被测对象，包括电池管理单元、发动机控制器、ISG电机控制器、AMT变速箱控制器和主电机控制器，分别连接对应的部件，用于采集相应试验数据信息。
四驱拖拉机作为被测对象，还包括整车控制器，所述整车控制器控制连接电池管理单元、发动机控制器、ISG电机控制器、AMT变速箱控制器和主电机控制器，用于对相应的被测部件进行协调控制。
本发明达到的有益效果：本发明针对混合动力的特殊要求进行研制与开发，为混合动力拖拉机各零部件总成提供与整车相同的试验调试环境，通过台架控制装置对试验台中的各控制器进行数据采集和控制，实现拖拉机在耙地、播种、旋耕、犁地作业工况下或在耕地中行驶、爬坡、下坡等运输工况下轻度、中度、重度负载状态的性能分析、数据处理、实时显示，可以解决仿真技术所不解决的关键问题，为进一步研究混合动力拖拉机提供了一个良好的试验平台。
附图说明
图1是本发明的试验台的原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1，本发明试验台包括台架控制装置、前后桥测功机、动力输出加载装置、惯量模拟装置和图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13试验台上安装的转矩转速传感器，四驱拖拉机作为被测对象，包括：发动机、电动机、动力电池组、ATM变速箱、发动机ECU、ISG控制器、AMT控制器TCU、主电机控制器PMU、电池管理单元BMU、耦合装置、分动器、前驱动桥、后驱动桥、整车控制器。
发动机输出轴与动力电池组—电动机输出轴平行布置，分别通过联轴器与耦合装置两个输入轴连接，耦合装置输出轴与AMT变速箱输入轴连接，AMT变速箱输出轴与分动器连接，通过分动器中齿轮组将动力分成两路分别输出到前桥和后桥，分动器与后桥之间连接惯量模拟装置，前后桥两输出端共连接四个测功机，试验台各部件之间通过联轴器连接并布置安装转矩转速传感器，为使试验台布置方便，AMT变速箱动力输出轴通过动力输出装置、转角器连接动力输出加载装置，耦合动力通过AMT变速箱输出后，分为两路，一路经动力输出装置、转角器与动力输出加载装置连接，另一路经变速箱进入分动器，。
整车控制器分别与发动机ECU、ISG控制器、AMT控制器TCU、主电机控制器PMU和电池管理单元BMU控制连接，协调控制发动机、动力电池组—电动机以及耦合装置，使其转矩、转速输出满足负载需求，使发动机与动力电池组—电动机都处于最佳工作状态。
台架控制装置通过CAN总线连接控制整车控制器、前后桥测功机控制器、惯量模拟装置，采集相关试验数据，并控制前后桥测功机、动力输出加载装置进行试验时负载的加载。
动力电池组与发动机上发电机连接，用于为电动机提供动力，发动机与电动机两路动力在耦合装置中耦合，耦合动力通过AMT变速箱输出，并由分动器分成两路，一路经前桥传递到前桥两端测功机，另一路经惯量模拟装置、后桥传递到后桥两端测功机。
惯量模拟装置是采用飞轮等结构，通过联轴器与传动系统连接，用于模拟拖拉机整机在各个速度下的行驶惯量。
前后桥测功机用于对拖拉机的前后驱动轮进行负载加载，动力输出加载装置用于根据田间试验数据，模拟拖拉机动力输出机组在作业状态下的负载情况。前后桥测功机和动力输出加载装置接收整车控制器的信号，对整个系统分别提供轻、中、重三种不同程度的负载。
本发明的试验台对拖拉机进行运输状态和作业状态下的试验：（1）通过台架控制装置对前后桥测功机控制器进行转矩、转速等数据采集和控制；模拟混合动力四驱拖拉机在运输状时各种工况（如：在耕地中行驶、爬坡、下坡）下轻度、中度、重度的负载状态。在此过程中，通过对混合动力四驱拖拉机发动机、电池组—电动机的监控，实现二者的协调控制，满足各个工作状态下的功率需求。
例如，在运输状态下，爬坡时中度负载状态的具体测试过程：
因为没有作业工况，所以动力输出加载装置不工作；爬坡及加速阻力由台架控制装置中预制程序电路换算成整车负载，与中度负载相加合成形成总负载。总负载通过台架控制装置，由前后桥测功机控制器加载，根据负载大小，试验台控制器发出控制信号控制各测功机，即可模拟混合动力拖拉机爬坡时中度负载状态。
具体过程根据测试所需模拟工况，台架控制装置通过CAN总线给前后测功机控制器信号，测功机控制器控制测功机加载，后桥加载通过后桥传递给惯量模拟装置进入分动器，前桥加载通过前桥也传递给分动器，两者在分动器中耦合输出传递给AMT变速箱后再传递给耦合机构，耦合机构再传递给电动机和发动机，由于加载负载原因，电动机和发动机以及AMT变速箱工况都会产生变化，这时整车控制器与台架控制器动态调整控制发动机与电动机及AMT变速箱工况使其匹配达到最优。试验台控制器通过CAN总线及其它部件采集各加载机构的转矩转速输出；整车控制器根据各加载机构的转矩转速输出，信号传至发动机ECU、AMT控制器TCU、主电机控制器PMU及电池管理单元BMU，通过整车控制器协调控制发动机ECU及主电机控制器PMU使发动机和电动机处于最佳运行状态以达到节油目标，控制AMT控制器TCU使整体处于传动状态；最后根据测试系统对发动机、动力电池—电动机进行状态监测，找出最佳控制策略及方法。
（2）通过试验台控制器对前后桥测功机控制器、动力输出加载装置控制器进行转矩、转速等数据采集和控制；模拟混合动力四驱拖拉机在作业状态时各种工况（如：耙地、播种、旋耕、犁地等）下轻度、中度、重度的负载状态。在此过程中，通过对混合动力四驱拖拉机发动机、电池组—电动机的监控，实现二者的协调控制，满足各个工作状态下的功率需求。
例如，在作业状况下，旋耕时轻度负载状态的具体测试过程：
因为有作业工况，所以动力输出加载装置参与工作，旋耕工况通过台架控制装置中预制程序电路换算成动力输出加载负载，负载是通过台架控制装置控制动力输出加载装置进行加载，具体过程根据测试所需旋耕工况，台架控制装置通过CAN总线控制动力输出加载装置进行加载，动力负载通过转角器、动力输出装置进入AMT变速箱。
爬坡及加速阻力由台架控制装置中预制程序电路换算成整车负载，与轻度负载相加合成形成总负载。总负载通过台架控制装置，由前后桥测功机控制器加载，根据负载大小，试验台控制器发出控制信号控制各测功机，即可模拟混合动力拖拉机作业状况下，旋耕时轻度负载状态。具体过程与实施例1相同，在此不再赘述。
Claims (4)
1.一种混合动力四驱拖拉机试验台，其特征在于，包括：
前、后桥测功机及相应的控制器，用于连接四驱拖拉机的前桥和后桥，对四驱拖拉机的四个驱动轮进行全负荷模拟加载；
动力输出加载装置，用于连接到四驱拖拉机的动力输出装置，在模拟作业状态下，为整个拖拉机动力输出加载不同程度的负载；
惯量模拟装置，用于连接在四驱拖拉机的分动器和后桥之间，模拟拖拉机整机在各个速度下的行驶惯量；
转矩转速传感器，设于各被测零部件的相应位置，用于试验时，对各被测零部件的转矩、转速进行检测；
台架控制装置，用于控制连接整车控制器，并控制连接所述惯量模拟装置、动力输出加载装置和前、后桥测功机，用于采集相关试验数据，并控制所述前后桥测功机、动力输出加载装置进行负载的加载。
2.根据权利要求1所述的混合动力四驱拖拉机试验台，其特征在于，该试验台还设有转角器，由拖拉机的动力输出装置通过该转角器连接所述动力输出加载装置。
3.根据权利要求1所述的混合动力四驱拖拉机试验台，其特征在于，四驱拖拉机作为被测对象，包括电池管理单元、发动机控制器、ISG电机控制器、AMT变速箱控制器和主电机控制器，分别连接对应的部件，用于采集相应试验数据信息。
4.根据权利要求3所述的混合动力四驱拖拉机试验台，其特征在于，四驱拖拉机作为被测对象，还包括整车控制器，所述整车控制器控制连接电池管理单元、发动机控制器、ISG电机控制器、AMT变速箱控制器和主电机控制器，用于对相应的被测部件进行协调控制。
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