CN104266839A - 一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台，主要由以下几部分组成：驱动电机、被测变速箱输入端的输入侧扭矩转速传感器、被测变速箱、被测变速箱输出端的左侧扭矩转速传感器和右侧扭矩转速传感器、左侧飞轮组和右侧飞轮组、左侧负载测功机和右侧负载测功机、左侧测功机控制器和右侧测功机控制器、驱动电机控制器以及监控系统。本发明主要针对采用电涡流测功机作为变速箱输出负载的试验台架无法完成模拟车辆道路工况的变速箱动态试验而进行的一种创新设计。其最显著特点有：本试验台架通过在电涡流测功机输入侧串联飞轮组来模拟动态试验中整车惯性力，采用机械惯量模拟方法使变速箱试验台具备了模拟道路工况的试验能力。

Description

一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台
技术领域
本发明属于一种试验设备，具体属于一种车用变速箱试验台。
背景技术
现有车用变速箱试验台，当采用电涡流测功机作为变速箱输出负载时，虽然电涡流测功机具备一定的动态工况试验能力，但不能完全模拟全工况条件下车用变速箱在道路上的惯性力。
目前主流的变速箱试验台大多采用电力测功机作为变速箱输出负载，但电力测功机本身造价较高，对电力设备也需要进行相应改造，总体成本较高。针对上述问题，本公司采用一种变速箱试验台，以涡流测功机作为变速箱输出负载。但缺陷是，由于单纯的电涡流测功机其本身的转动惯量过小，不能模拟整车试验中变速箱输出负载的惯性力，如果需要比较真实的模拟该惯性力，在试验台上面需要增加一些组合飞轮，以模拟车辆的真实惯量。
发明内容
本发明的目的是通过在电涡流测功机输入侧串联飞轮组来模拟动态试验中整车惯性力，采用机械惯量模拟方法，使变速箱试验台具备了模拟道路工况的试验能力。
针对以上问题，本试验台架通过在电涡流测功机输入侧串联飞轮组来模拟动态试验中整车惯性力，采用机械惯模拟方法使变速箱试验台具备模拟道路工况的试验能力。该变速箱试验台除可以完成常规的变速箱试验外，还具备变速箱动态试验能力。
本发明的技术方案为：
一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台，主要由以下几部分组成：驱动电机、被测变速箱输入端的输入侧扭矩转速传感器、被测变速箱、被测变速箱输出端的左侧扭矩转速传感器和右侧扭矩转速传感器、左侧飞轮组和右侧飞轮组、左侧负载测功机和右侧负载测功机、左侧测功机控制器和右侧测功机控制器、驱动电机控制器以及监控系统。
驱动电机的输出端通过输入侧扭矩转速传感器连接到被测变速箱的输入端；被测变速箱输出端的两侧半轴分别通过左侧转速转矩传感器和右侧转速转矩传感器与左侧飞轮组和右侧飞轮组连接；其中每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套对飞轮进行加载或卸载；左侧飞轮组和右侧飞轮组又分别与左侧负载测功机和右侧负载测功机连接。
所述的驱动电机输入端通过电缆与驱动电机控制器电连接，监控系统通过通讯线与驱动电机控制器相连，通过驱动电机控制器实现对驱动电机的控制；所述的输入侧扭矩转速传感器检测的被测变速箱输入端的转速转矩信号及左侧扭矩转速传感器和右侧扭矩转速传感器检测的被测变速箱输出端的转速转矩信号均通过测量线传送到监控系统，实现对被测变速箱输入输出信号采集及处理；所述的左侧飞轮组和右侧飞轮组的结合套设有控制系统，监控系统通过控制线连接所述的控制系统；所述的左侧负载测功机和右侧负载测功机的输出分别通过电缆与左侧测功机控制器和右侧测功机控制器电连接，监控系统通过通讯线与左侧测功机控制器和右侧测功机控制器相连，用于实现对左侧测功机控制器和右侧测功机控制器的控制。
被测变速箱上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置，监控系统通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置。
一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台的试验方法，通过以下步骤实现：
步骤1：驱动电机模拟车载电机，其输入端通过电缆与驱动电机控制器电连接，监控系统通过通讯线与驱动电机控制器相连，实现对驱动电机的控制；
步骤2：驱动电机输出端通过连接法兰与被测变速箱输入端前的输入侧转速转矩传感器相连，输入侧转速转矩传感器与被测变速箱输入端连接；被测变速箱输出端两侧半轴分别连接左侧扭矩转速传感器和右侧扭矩转速传感器连接；被测变速箱的输入输出端三个传感器的转速转矩信号通过测量线传送到监控系统，实现对被测变速箱输入输出的信号采集及处理；
步骤3：左侧扭矩转速传感器和右侧扭矩转速传感器又分别与左侧飞轮组和右侧飞轮组连接；左侧飞轮组和右侧飞轮组再分别与左侧负载测功机和右侧负载测功机连接；每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套可对飞轮进行加载或卸载，以满足不同车型重量的要求；所述的气动结合套控制系统与监控系统通过控制线连接；
在模拟整车道路试验前，需要根据被模拟车的质量确定需要加载的飞轮，确定的原则为飞轮的等效惯量与整车惯量接近，然后通过气动装置驱动相应飞轮结合套将飞轮接入系统，然后开展相关相关试验；模拟整车转动惯量确定方法是：汽车等效惯量可用公式(1)计算：
J＝m·r2   (1)
式中m为汽车质量(kg)，r为车轮半径(m)，J为等效惯量(kg·m2)；
步骤4：左侧负载测功机和右侧负载测功机模拟车辆行驶过程中两侧车轮遇到的行驶阻力，其输出通过电缆分别与左侧测功机控制器和右侧测功机控制器电连接；监控系统通过通讯线与左侧测功机控制器和右侧测功机控制器相连，用于实现对左侧负载测功机和右侧负载测功机的控制。
在模拟整车道路试验前，需要根据被模拟车的质量确定需要加载的飞轮，确定的原则为飞轮的等效惯量与整车惯量接近，然后通过气动装置驱动相应飞轮结合套将飞轮接入系统，然后开展相关相关试验。
被测变速箱上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置，监控系统通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置；在与被测变速箱连接的被测变速箱机油恒温及润滑装置一方面实现对被测变速箱内部机械结构的润滑，同时又确保试验过程中被测变速箱内部的机油温度控制在要求的工作范围内，通过监控系统实现对被测变速箱机油恒温及润滑装置的温度控制及状态检测。
所述的左侧负载测功机和右侧负载测功机均为电涡流测功机。
驱动电机从0rpm至6000rpm以最大转矩700Nm工作，在6000rpm至11000rpm的速度范围内以最大功率220kW连续工作。
本发明主要针对采用电涡流测功机作为变速箱输出负载的试验台架无法完成模拟车辆道路工况的变速箱动态试验而进行的一种创新设计。其最显著特点有：本试验台架通过在电涡流测功机输入侧串联飞轮组来模拟动态试验中部分整车惯性力，采用机械惯量模拟方法使变速箱试验台具备了模拟道路工况的试验能力。
附图说明
图1是本发明结构组成的方框原理图。
图中：1.驱动电机，2.输入侧扭矩转速传感器，3.被测变速箱，4.左侧转速转矩传感器，5.右侧转速转矩传感器，6.左侧飞轮组，7.右侧飞轮组，8.左侧负载测功机，9.右侧负载测功机，10.左侧测功机控制器，11.右侧测功机控制器，12.被测变速箱机油恒温及润滑装置，13.驱动电机控制器，14.监控系统。
具体实施方式
本发明是在传统变速箱试验台上的集成创新。参见图1，本发明一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台，主要由以下几部分组成：驱动电机1、被测变速箱3输入端的输入侧扭矩转速传感器2、被测变速箱3、被测变速箱3输出端的左侧扭矩转速传感器4和右侧扭矩转速传感器5、左侧飞轮组6和右侧飞轮组7、左侧负载测功机8和右侧负载测功机9、左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11、驱动电机控制器13以及监控系统14。
驱动电机1的输出端通过输入侧扭矩转速传感器2连接到被测变速箱3的输入端；被测变速箱3输出端的两侧半轴分别通过左侧转速转矩传感器4和右侧转速转矩传感器5与左侧飞轮组6和右侧飞轮组7连接；其中每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套对飞轮进行加载或卸载，以满足不同车型重量的要求。左侧飞轮组6和右侧飞轮组7又分别与左侧负载测功机8和右侧负载测功机9连接。被测变速箱3上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置12，监控系统14通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置12。
所述的驱动电机1输入端通过电缆与驱动电机控制器13电连接，监控系统14通过通讯线与驱动电机控制器13相连，通过驱动电机控制器13实现对驱动电机1的控制。所述的输入侧扭矩转速传感器2检测的被测变速箱3输入端的转速转矩信号及左侧扭矩转速传感器4和右侧扭矩转速传感器5检测的被测变速箱3输出端的转速转矩信号均通过测量线传送到监控系统14，实现对被测变速箱3输入输出信号采集及处理。所述的左侧飞轮组6和右侧飞轮组7的结合套设有控制系统，其控制系统与监控系统14通过控制线连接。所述的左侧负载测功机8和右侧负载测功机9的输出分别通过电缆与左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11电连接，监控系统14通过通讯线与左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11相连，用于实现对左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11的控制。
本发明的技术方案通过以下步骤实现：
1、驱动电机1模拟车载电机，其输入端通过电缆与驱动电机控制器13电连接，监控系统14通过通讯线与驱动电机控制器13相连，实现对驱动电机1的控制。驱动电机1可以从0rpm至6000rpm以最大转矩700Nm工作，在6000rpm至11000rpm的速度范围内以最大功率220kW连续工作。
2、驱动电机1输出端通过连接法兰与被测变速箱3输入端前的输入侧转速转矩传感器2相连，输入侧转速转矩传感器2与被测变速箱3输入端连接。被测变速箱3输出端两侧半轴分别连接左侧扭矩转速传感器4和右侧扭矩转速传感器5连接。被测变速箱3的输入输出侧三个传感器4、5、6的转速转矩信号通过测量线传送到监控系统14，实现对被测变速箱3输入输出的信号采集及处理。被测变速箱3上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置12，监控系统14通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置12。被测变速箱机油恒温及润滑装置12一方面实现对被测变速箱3内部机械结构的润滑，同时又确保试验过程中被测变速箱3内部的机油温度控制在要求的工作范围内，通过监控系统14实现对被测变速箱机油恒温及润滑装置12的温度控制及状态检测。
3、左侧扭矩转速传感器4和右侧扭矩转速传感器5又分别与左侧飞轮组6和右侧飞轮组7连接。左侧飞轮组6和右侧飞轮组7再分别与左侧负载测功机8和右侧负载测功机9连接，所述的负载测功机为电涡流测功机。每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套可对飞轮进行加载或卸载，以满足不同车型重量的要求。所述的气动结合套控制系统与监控系统14通过控制线连接。
4、左侧负载测功机8和右侧负载测功机9模拟车辆行驶过程中两侧车轮遇到的行驶阻力，其输出通过电缆分别与左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11电连接。监控系统14通过通讯线与左侧测功机控制器10和右侧测功机控制器11相连，用于实现对左侧负载测功机8和右侧负载测功机9的控制。
模拟整车转动惯量确定方法：汽车等效惯量可用公式(1)计算：
J＝m·r2   (1)
式中m为汽车质量(kg)，r为车轮半径(m)，J为等效惯量(kg·m2)。在模拟整车道路试验前，需要根据被模拟车的质量确定需要加载的飞轮，确定的原则为飞轮的等效惯量与整车惯量接近，然后通过气动装置驱动相应飞轮结合套将飞轮接入系统，然后开展相关相关试验。
本发明不仅可以进行电动汽车及传统汽车变速箱的性能试验、温升试验、可靠性耐久试验，而且通过设置相应的车辆参数，可以在台架上面完成道路阻力模拟和道路坡度等道路工况试验，可以在车辆没有装配之前完成整车的道路模拟试验，为产品的研发提供基础试验数据。

Claims (8)

1.一种可模拟道路工况的车用变速箱试验台，其特征在于：主要由以下几部分组成：驱动电机(1)、被测变速箱(3)输入端的输入侧扭矩转速传感器(2)、被测变速箱(3)、被测变速箱(3)输出端的左侧扭矩转速传感器(4)和右侧扭矩转速传感器(5)、左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)、左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)、左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)、驱动电机控制器(13)以及监控系统(14)。
2.根据权利要求1所述的车用变速箱试验台，其特征在于：驱动电机(1)的输出端通过输入侧扭矩转速传感器(2)连接到被测变速箱(3)的输入端；被测变速箱(3)输出端的两侧半轴分别通过左侧转速转矩传感器(4)和右侧转速转矩传感器(5)与左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)连接；其中每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套对飞轮进行加载或卸载；左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)又分别与左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)连接。
3.根据权利要求2所述的车用变速箱试验台，其特征在于：所述的驱动电机(1)输入端通过电缆与驱动电机控制器(13)电连接，监控系统(14)通过通讯线与驱动电机控制器(13)相连，通过驱动电机控制器(13)实现对驱动电机1的控制；所述的输入侧扭矩转速传感器(2)检测的被测变速箱(3)输入端的转速转矩信号及左侧扭矩转速传感器(4)和右侧扭矩转速传感器(5)检测的被测变速箱(3)输出端的转速转矩信号均通过测量线传送到监控系统(14)，实现对被测变速箱(3)输入输出信号采集及处理；所述的左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)的结合套设有控制系统，监控系统(14)通过控制线连接所述的控制系统；所述的左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)的输出分别通过电缆与左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)电连接，监控系统(14)通过通讯线与左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)相连，用于实现对左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)的控制。
4.根据权利要求1、2或3所述的车用变速箱试验台，其特征在于：被测变速箱(3)上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)，监控系统(14)通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)。
5.一种权利要求1的可模拟道路工况的车用变速箱试验台的试验方法，通过以下步骤实现：
步骤1：驱动电机(1)模拟车载电机，其输入端通过电缆与驱动电机控制器(13)电连接，监控系统(14)通过通讯线与驱动电机控制器(13)相连，实现对驱动电机(1)的控制；
步骤2：驱动电机(1)输出端通过连接法兰与被测变速箱(3)输入端前的输入侧转速转矩传感器(2)相连，输入侧转速转矩传感器(2)与被测变速箱(3)输入端连接；被测变速箱(3)输出端两侧半轴分别连接左侧扭矩转速传感器(4)和右侧扭矩转速传感器(5)连接；被测变速箱3的输入输出端三个传感器(4、5、6)的转速转矩信号通过测量线传送到监控系统(14)，实现对被测变速箱(3)输入输出的信号采集及处理；
步骤3：左侧扭矩转速传感器(4)和右侧扭矩转速传感器(5)又分别与左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)连接；左侧飞轮组(6)和右侧飞轮组(7)再分别与左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)连接；每个飞轮组包括三片飞轮，通过气动结合套可对飞轮进行加载或卸载，以满足不同车型重量的要求；所述的气动结合套控制系统与监控系统(14)通过控制线连接；
在模拟整车道路试验前，需要根据被模拟车的质量确定需要加载的飞轮，确定的原则为飞轮的等效惯量与整车惯量接近，然后通过气动装置驱动相应飞轮结合套将飞轮接入系统，然后开展相关相关试验；模拟整车转动惯量确定方法是：汽车等效惯量可用公式(1)计算：
J＝m·r2   (1)
式中m为汽车质量(kg)，r为车轮半径(m)，J为等效惯量(kg·m2)；
步骤4：左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)模拟车辆行驶过程中两侧车轮遇到的行驶阻力，其输出通过电缆分别与左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)电连接；监控系统(14)通过通讯线与左侧测功机控制器(10)和右侧测功机控制器(11)相连，用于实现对左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)的控制。
在模拟整车道路试验前，需要根据被模拟车的质量确定需要加载的飞轮，确定的原则为飞轮的等效惯量与整车惯量接近，然后通过气动装置驱动相应飞轮结合套将飞轮接入系统，然后开展相关相关试验。
6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于：被测变速箱(3)上连接有被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)，监控系统(14)通过控制线连接被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)；在与被测变速箱(3)连接的被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)一方面实现对被测变速箱(3)内部机械结构的润滑，同时又确保试验过程中被测变速箱(3)内部的机油温度控制在要求的工作范围内，通过监控系统(14)实现对被测变速箱机油恒温及润滑装置(12)的温度控制及状态检测。
7.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于：所述的左侧负载测功机(8)和右侧负载测功机(9)均为电涡流测功机。
8.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于：驱动电机(1)从0rpm至6000rpm以最大转矩700Nm工作，在6000rpm至11000rpm的速度范围内以最大功率220kW连续工作。
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