CN104535320A - 汽车自动变速器综合传动效率测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计开发了一种汽车自动变速器综合传动效率测试方法，包括以下步骤：1)将自动变速器安装于实验平台上，将动力输出装置、第一转矩转速传感器、自动变速器、第二转矩转速传感器、负载依次连接，并将自动变速器置于前进挡位；2)数据采集及控制系统控制指动力输出装置运转并输出转矩并采集转速和转矩数据；3)模拟汽车常用行驶工况，测量得到第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据；4)按照公式计算出汽车自动变速器的综合传动效率。通过该方法能够测量出更接近于真实情况及更准确的自动变速器的传动效率，为评价自动变速器性能的优劣提供了基础。

Description

汽车自动变速器综合传动效率测试方法

技术领域

本发明属于汽车测试领域，尤其涉及一种汽车自动变速器综合传动效率测试方法。

背景技术

目前市场上有好几种汽车自动变速器，它们功能相同但结构相差很大，每种自动变速器都有明显的优缺点。随着自动变速器制造技术的成熟，各种自动变速器的制造成本都在降低，价格差距也在减小，这就产生了如何选择自动变速器的难题。随着环境污染的加重，石油资源的减少，全世界越来越重视汽车的燃油经济性，变速器作为传动系的关键部件，其传动效率对整车的燃油经济性有很大的影响，所以在制造、购买、选择自动变速器时，要充分考虑其传动效率。但是目前测试自动变速器传动效率的方法不够准确，没有综合考虑各种影响自动变速器传动效率的因素，对于同一等级的自动变速器，也没有比较其传动效率的方法。

自动变速器的传动效率影响因素包括自身构造、换挡控制策略以及运行工况。现有的试验方法主要针对自动变速器的自身构造，不包括换挡控制策略和运行工况对传动效率的影响，这是不够准确的。不同类型自动变速器的传动效率受换挡控制策略和运行工况的影响程度不同，有的自动变速器在稳定工况下传动效率很高，但是在不稳定工况下效率明显降低，所以测试传动效率时要制定符合自动变速器实际工作状态的运行工况。换挡控制策略也影响着整车的燃油消耗量以及自动变速器的传动效率，相同工况，换挡控制策略不同，自动变速器的运行状态也不相同，其传动效率也会受到影响。因此，在测量自动变速器的传动效率时应该综合考虑各种影响传动效率的因素，这样测量的结果才能真实的反映变速器的传动效率。

发明内容

本发明提供了一种汽车自动变速器综合传动效率测试方法，通过模拟实际工况来测试自动变速器的综合效率，能更真实的反应自动变速器的传动效率。

本发明提供的技术方案为：一种汽车自动变速器综合传动效率测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、自动变速器安装于测试平台上，将动力输出装置通过第一转矩转速传感器与自动变速器的输入端连接，所述动力输出装置模拟汽车发动机作为动力来源；将自动变速器的输出端通过第二转矩转速传感器与负载连接，所述负载模拟汽车行驶状态；并将自动变速器置于前进挡位；

步骤二、数据采集及控制系统向动力输出装置发出控制指令，控制所述动力输出装置运转并输出转矩，并从所述第一转矩转速传感器获得第一转速和第一转矩数据，从所述第二转矩转速传感器获得第二转速和第二转矩数据，数据采集及控制系统还获得汽车模拟行驶速度；

步骤三、汽车常用行驶工况包括连续运行至少一次市区行驶工况和至少一次市郊行驶工况，所述市区行驶工况汽车行驶最大速度为50km/h，平均时速为10-30km/h，所述市郊行驶工况汽车行驶最大速度为120km/h，平均时速为50-80km/h，数据采集及控制系统获得在汽车常用行驶工况下实时的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据；

步骤四、根据步骤三中测量出的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据，利用如下公式计算出总体传动效率：

t为时间，η₁(t)为第一转速数据，η₂(t)为第二转速数据，T₁(t)第一转矩数据，T₂(t)第二转矩数据；

在计算得到的整个汽车常用行驶工况下的传动效率η_总体(t)后，去掉其中怠速和减速工况，利用如下公式计算，得出所有加速和匀速工况下传动效率的平均值，得到自动变速器的综合传动效率：

t_i为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的终止时间，t_i′为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的起始时间。

优选的是，所述动力驱动装置采用变频电机。

优选的是，步骤二中，所述数据采集及控制系统获得汽车模拟行驶速度的方法是：通过获得的第二转速数据，与自动变速器输出端和模拟车轮间传动比数据，利用如下公式计算获得汽车模拟行驶速度：

v_c(t)＝v₂(t)·i，

v₂(t)为第二转速，i为自动变速器输出端和模拟车轮间传动比。

优选的是，步骤三中，所述汽车常用行驶工况包括4个连续循环的市区行驶工况和一个市郊行驶工况。

优选的是，步骤六中，在整个汽车常用行驶工况下自动变速器设置在D挡或者S挡。

优选的是，所述第一转矩转速传感器和第二转矩转速传感器的两侧分别设置有联轴器。

本发明所述的有益效果是：

(1)本发明模拟在汽车常用行驶工况下的过程，使测试结果更接近于真实情况；

(2)测试过程中自动变速器按照自身的换挡策略进行换挡调整，避免人为干扰，测试结果更为准确，可以更好的反应出自动变速器的传动效率；

(3)本发明测量的综合传动效率为单一的数值，通过比较综合传动效率的大小能够更为直观的评价出该自动变速器传动性能的优劣。

附图说明

图1为本发明汽车自动变速器综合传动效率测试方法的流程图。

图2为本发明所述的汽车常用行驶工况下的汽车行驶时间-速度关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明汽车自动变速器综合传动效率测试方法包括以下步骤：

步骤一、通过夹具及固定装置将系统各部件安装于测试平台上，并调整各部件的状态至实车状态，为测试工作做好准备。

将动力输出装置通过第一转矩转速传感器与自动变速器的输入端连接，所述动力输出装置模拟汽车发动机作为动力来源。动力输出装置优选为变频电机，其采用专用变频感应电动机和变频器的交流调速方式，能够适应不同工况条件下的频繁变速，能够很好的模拟汽车发动机的运转。

第一转矩转速传感器能够测量出从动力输出装置传递到自动变速器输入端的转矩即第一转矩和自动变速器输入端的转速即第一转速。

将自动变速器的输出端通过第二转矩转速传感器与负载连接，所述负载模拟汽车行驶状态。第二转矩转速传感器能够测量出从自动变速器输出端传递到负载的转矩即第二转矩和自动变速器输出端的转速即第二转速。

在第一转矩转速传感器两侧设置有联轴器，用于连接动力输出装置的输出端和自动变速器的输入端，在第二转矩转速传感器两侧同样设置有联轴器，用于连接自动变速器的输出端和负载输入端。

将自动变速器置于前进挡位，来模拟汽车正常行驶状态，由于自动变速器会因车速及负荷的变化而自动换挡，所以不需要在对档位做其他调整。

步骤二、数据采集及控制系统向动力输出装置发出控制指令，控制所述动力输出装置运转并输出转矩，并从所述第一转矩转速传感器获得第一转速和第一转矩数据，从所述第二转矩转速传感器获得第二转速和第二转矩数据。

数据采集及控制系统还获得汽车模拟行驶速度，获得该行驶速度的方法是：

通过获得的第二转速数据，和已知的自动变速器输出端和模拟车轮间传动比数据，利用如下公式计算获得汽车模拟行驶速度：

v_c(t)＝v₂(t)·i，

其中，v₂(t)为第二转速，i为自动变速器输出端和模拟车轮间传动比。

步骤三、数据采集及控制系统将获得的汽车模拟行驶速度作为反馈信号，控制动力输出装置运转，使汽车模拟行驶速度完全符合汽车常用行驶工况下的时间-速度关系。数据采集及控制系统与动力输出装置构成一个闭环控制系统，当汽车模拟行驶速度小于汽车常用行驶工况下速度时，数据采集及控制系统控制动力输出装置提高转速，以使汽车模拟行驶速度等于汽车常用行驶工况下速度，同样的，当汽车模拟行驶速度大于汽车常用行驶工况下速度时，数据采集及控制系统控制动力输出装置降低转速，以使汽车模拟行驶速度等于汽车常用行驶工况下速度。

数据采集及控制系统获得在汽车常用行驶工况下的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据。

如图2所示，汽车常用行驶工况包括若干个连续循环的市区行驶工况和一个市郊行驶工况，该汽车常用行驶工况是经过大量的调研与统计所制定的，能够代表汽车的常用行驶工况。

具体的，该汽车常用行驶工况由连续四个的市区行驶工况和一个市郊行驶工况组成，市区行驶工况用来代替拥堵城市的典型工况，其特点是最大速度较低，需频繁的启动，遇红灯需要停车，最大时速50km/h，195s完成一个循环，行驶994.03m，循环四次，总共经历780s，理论上行驶3976.1m，平均时速18.35km/h。

市区行驶工况后进行市郊行驶工况，市郊工况下没有红路灯，不需要频繁的启动及停车，基本上处于高速行驶状态下，由于市郊公路等级的不同对限速要求也不同，需要按规定进行加减速，没有特殊情况进行匀速行驶。市郊行驶工况下最高车速120km/h，总共400s，行驶6956m，平均车速62.6km/h。

步骤四、在步骤三中，数据采集及控制系统获得了实时的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据，进而得到自动变速器的输入功率和输出功率：

$P_1\left(t\right)=\frac{T_1\left(t\right)\·n_1\left(t\right)}{9550},$

$P_2\left(t\right)=\frac{T_2\left(t\right)\·n_2\left(t\right)}{9550},$

其中，t为时间，n₁(t)为第一转速数据，n₂(t)为第二转速数据，T₁(t)第一转矩数据，T₂(t)第二转矩数据，P₁(t)为自动变速器的输入功率，P₂(t)为自动变速器的输出功率。

由于传动效率为输出功率与输入功率的比，从而得到自动变速器总体传动效率：

在计算得到的整个汽车常用行驶工况下的传动效率η_总体(t)后，由于怠速和减速工况自动变速器对整车的燃油消耗量没有影响，所以在计算平均效率时应不包括怠速和减速工况的效率，采用人为筛选的方式去掉怠速和减速工况的效率数据，计算剩余工况下的平均传动效率值，将此平均传动效率值作为自动变速器的综合传动效率。利用如下公式计算，出自动变速器的综合传动效率：

其中，t_i为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的终止时间，t_i′为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的起始时间。

通过以上步骤，测试出自动变速器的综合传动效率值，该指标能够用来评价自动变速器的传动性能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、自动变速器安装于测试平台上，将动力输出装置通过第一转矩转速传感器与自动变速器的输入端连接，所述动力输出装置模拟汽车发动机作为动力来源；将自动变速器的输出端通过第二转矩转速传感器与负载连接，所述负载模拟汽车行驶状态；并将自动变速器置于前进挡位；

步骤二、数据采集及控制系统向动力输出装置发出控制指令，控制所述动力输出装置运转并输出转矩，并从所述第一转矩转速传感器获得第一转速和第一转矩数据，从所述第二转矩转速传感器获得第二转速和第二转矩数据，数据采集及控制系统还获得汽车模拟行驶速度；

步骤三、汽车常用行驶工况包括连续运行至少一次市区行驶工况和至少一次市郊行驶工况，所述市区行驶工况汽车行驶最大速度为50km/h，平均时速为10-30km/h，所述市郊行驶工况汽车行驶最大速度为120km/h，平均时速为50-80km/h，数据采集及控制系统获得在汽车常用行驶工况下实时的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据；

步骤四、根据步骤三中测量出的第一转速、第一转矩、第二转速和第二转矩数据，利用如下公式计算出总体传动效率：

η_总体(t)为总体传动效率，t为时间，n₁(t)为第一转速数据，n₂(t)为第二转速数据，T₁(t)第一转矩数据，T₂(t)第二转矩数据；

在计算得到的整个汽车常用行驶工况下的传动效率η_总体(t)后，去掉其中怠速和减速工况，利用如下公式计算，得出所有加速和匀速工况下传动效率的平均值，得到自动变速器的综合传动效率：

η_综合为总体传动效率，t_i为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的终止时间，t_i′为整个汽车常用行驶工况中第i段加速或匀速工况的起始时间。

2.根据权利要求1所述的汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，所述动力驱动装置采用变频电机。

3.根据权利要求1所述的汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，步骤二中，所述数据采集及控制系统获得汽车模拟行驶速度的方法是：通过获得的第二转速数据，与自动变速器输出端和模拟车轮间传动比数据，利用如下公式计算获得汽车模拟行驶速度：

v_c(t)＝v₂(t)·i，

v₂(t)为第二转速，i为自动变速器输出端和模拟车轮间传动比。

4.根据权利要求1所述的汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，步骤三中，所述汽车常用行驶工况包括4个连续循环的市区行驶工况和一个市郊行驶工况。

5.根据权利要求1所述的汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，步骤六中，在整个汽车常用行驶工况下自动变速器设置在D挡或者S挡。

6.根据权利要求1所述的汽车自动变速器综合传动效率测试方法，其特征在于，所述第一转矩转速传感器和第二转矩转速传感器的两端分别设置有联轴器。