CN104535337B - 液压混合动力汽车仿真试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压混合动力汽车仿真试验台，旨在克服研发的实车测试费用高、受环境影响大、计算机仿真不够精确问题。试验台包括实时仿真系统和液压实物台架；实时仿真系统由控制器、DSPACE系统与上位机组成。控制器的AD口与DSPACE系统的DA口电线连接，上位机与DSPACE系统光纤连接；液压实物台架包括油源部分、测试部分、储能部分与加载部分。油源部分的2号单向定量液压泵的出油口和测试部分的1号单向阀的进油口连接；测试部分中的转矩转速传感器与加载部分中的双向定量液压泵的输入轴键连接；储能部分的2号二位二通换向阀的A口和测试部分的1号三位四通换向阀的B口连接；液压实物台架与的控制器之间采用电线连接。

Description

液压混合动力汽车仿真试验台

技术领域

本发明涉及一种模拟汽车实际工作状况的试验台，更确切地说，本发明涉及一种液压混合动力汽车仿真试验台。

背景技术

面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，节能、环保成为汽车发展的必由之路。混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案，其驱动系统有串联、并联和混联三种形式。按照辅助能源的不同，混合动力汽车可以分为油电混合和液压混合。但是当前电池的功率小寿命短且电机控制器成本昂贵、控制技术不成熟等问题限制了油电混合动力汽车的发展；液压传动系统具有结构简单，比功率大，改装成本低，技术发展成熟等特点，普遍用于工程车辆领域，同时径向柱塞式液压马达体积小，可以安装在前轮的轮毂内，不占空间的同时还具有低速大扭矩特点，普遍应用在工程车辆的驱动系统中。液压混合动力汽车凭借其突出的优点，得到了越来越多的研究。如中国专利公开号为CN102358163A，公开日为2012-02-22，发明名称为轮毂马达液压驱动系统，公开了一种采用液压泵与液压马达构成闭式回路的方法辅助前轮驱动的技术，该技术能够大大提高重型车辆在坏路面上的通过性。中国专利公开号为CN 203600984U，公开日为2014-05-21，发明名称为以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，公开了一种以传统汽车上使用的对称式差速器为耦合装置的液驱混合动力系统；中国专利公开号为CN 201423910Y，公开日为2010.03.17，发明名称为一种液压混合动力汽车及其驱动系统，公开了一种采用自动变速器式的液压混合动力汽车。

液压混合动力汽车是一个复杂的机械、液压、电气的集合体，如果直接通过建立实车进行大量实车试验，来比较评价设计方案。则将耗费大量的人力、物力及财力，并且还会使得设计开发周期延长。因此，在前期理论研发中，必须引入计算机仿真技术，以此进行混合动力系统动态模拟。这种仿真模拟的前提是对混合动力源系统、传动系统、制动系统、整车控制系统等依据其特性，建立相应的数学模型，然后在仿真软件平台上，建立整车系统的仿真模型。目前，仿真技术在各大汽车制造厂商得到了极大的重视。但是，由于不易用仿真的办法来精确地模拟液体特性，所以液压混合动力汽车的仿真模型相比于真实的系统有较大差异。而将硬件在环同液压实物台架结合的半实物仿真系统则有明显的优势。但是，目前对此做出的研究很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中液压混合动力汽车研发的实车测试费用高、受环境影响大、计算机仿真不够精确问题，提供了一种液压混合动力汽车仿真试验台。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的液压混合动力汽车仿真试验台由实时仿真系统和液压实物台架组成.

所述的实时仿真系统由控制器、DSPACE系统与上位机组成.控制器的AD口与DSPACE系统的DA口之间通过电线连接，上位机采用光纤与DSPACE系统中的DS1005板卡网线传输端连接。

所述的液压实物台架由油源部分、测试部分、储能部分与加载部分组成。

油源部分中的2号单向定量液压泵的出油口和测试部分中的1号单向阀的进油口管路连接；测试部分中的转矩转速传感器的一端与加载部分中的双向定量液压泵的输入轴通过平键连接；储能部分中的2号二位二通换向阀的A口和测试部分中的1号三位四通换向阀的B口管路连接。

所述的液压实物台架与实时仿真系统中的控制器之间采用电线连接:

所述的液压实物台架包括1号压力传感器、2号压力传感器、3号压力传感器、4号压力传感器、位移传感器、转矩转速传感器、1号二位二通换向阀、2号二位二通换向阀、1号三位四通换向阀、二位三通换向阀、2号三位四通换向阀、1号电动机、2号电动机与3号电动机。1号压力传感器、2号压力传感器、3号压力传感器、4号压力传感器、位移传感器和转矩转速传感器的输出信号端依次和控制器端口EAD00、端口EAD01、端口EAD02、端口EAD03、端口EAD04与端口EAD05采用电线连接；1号二位二通换向阀、2号二位二通换向阀、1号三位四通换向阀、二位三通换向阀及2号三位四通换向阀的控制信号输入端依次和控制器的端口LA00、端口LA01、端口LA02、端口LA03与端口LA04采用电线连接；1号电动机、2号电动机和3号电动机的控制信号输入端依次和控制器的端口LA05、端口LA06与端口LA07采用电线连接。

技术方案中所述的油源部分包括3号电动机、3号弹性联轴器、2号单向定量液压泵、4号溢流阀、2号过滤器及油箱。3号电动机的输出端与3号弹性联轴器一端采用平键连接，3号弹性联轴器另一端采用平键和2号单向定量液压泵输入端连接，2号单向定量液压泵的进油口与2号过滤器一端采用管路连接，2号过滤器另一端采用管路与油箱管路连接；2号单向定量液压泵的出油口和测试部分中的6号单向阀的进油口及4号溢流阀的进油口管路连接；4号溢流阀的出油口与油箱管路连接。

技术方案中所述的测试部分包括1号电动机、1号弹性联轴器、单向变量液压泵、1号压力传感器、1号二位二通换向阀、变量液压缸、1号单向阀、1号三位四通换向阀、3号压力传感器、2号溢流阀、双向定量液压马达、转矩转速传感器、6号单向阀、二位三通换向阀、4号压力传感器、2号三位四通换向阀及位移传感器。1号电动机的输出端通过平键与1号弹性联轴器的一端连接，1号弹性联轴器的另一端通过平键和单向变量液压泵的输入轴端连接，单向变量液压泵的出油口和1号压力传感器、1号二位二通换向阀的P口管路连接，1号二位二通换向阀的A口与1号单向阀的出油口及1号三位四通换向阀的B口管路连接；单向变量液压泵的进油口与4号压力传感器、二位三通换向阀的P口管路相连，二位三通换向阀的A口与6号单向阀的出油口及1号三位四通换向阀的A口管路连接，二位三通换向阀的B口与油箱管路连接，1号三位四通换向阀的P、T口分别与双向定量液压马达的两个油口管路连接，双向定量液压马达的输出轴与转矩转速传感器的一端通过平键连接；1号三位四通换向阀的P口同时与2号溢流阀进油口管路连接，2号溢流阀的出油口与油箱管路连接；变量液压缸活塞杆的一端与单向变量液压泵中的斜盘通过球铰连接，变量液压缸活塞杆的另一端和位移传感器的活动磁铁固定连接，位移传感器的壳体和变量液压缸缸体固定连接，变量液压缸的两油口依次与2号三位四通换向阀的A端口、B端口管路连接，2号三位四通换向阀的P端口与油源部分中的4号溢流阀的进油口连接，2号三位四通换向阀的T端口与油箱管路连接。

技术方案中所述的储能部分由液压蓄能器、1号溢流阀、2号二位二通换向阀和2号压力传感器组成。2号二位二通换向阀的P口与1号溢流阀的进油口、2号压力传感器的油口以及液压蓄能器的油口管路连接，2号二位二通换向阀的A口和测试部分中的1号二位二通换向阀的A口管路连接，1号溢流阀的出油口和油箱管路连接；2号压力传感器置于2号二位二通换向阀的P口与液压蓄能器油口之间。

技术方案中所述的加载部分包括双向定量液压泵、2号单向阀、3号单向阀、4号单向阀、5号单向阀、2号电动机、2号弹性联轴器、1号单向定量液压泵、1号过滤器及2号溢流阀。双向定量液压泵的一个油口和2号单向阀的进油口、4号单向阀的出油口管路连接，双向定量液压泵的另一个油口和3号单向阀的进油口、5号单向阀的出油口管路连接，2号单向阀(18)的出油口与3号单向阀出油口同和3号溢流阀的进油口管路连接，3号溢流阀的出油口与油箱管路连接；4号单向阀的进油口与5号单向阀的进油口同和1号单向定量液压泵的出油口管路连接，1号单向定量液压泵的进油口通过1号过滤器与油箱(22)管路连接；2号电动机和2号弹性联轴器的一端通过平键连接，2号弹性联轴器的另一端通过平键与1号单向定量液压泵的输入端连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台用于液压混合动力汽车开发阶段，可以提高研发效率，降低成本。

2.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台可用于液压混合动力汽车算法开发，通过研究不同算法的控制效果，从而确定最佳控制策略。

3.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台可对液压混合动力汽车不同运行工况进行测试，能够比较准确地模拟液压混合动力汽车的实际运行工况。

4.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台较样车测试，具有测试成本低，不受环境限制等优点。

5.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台的液压实物台架部分可以用于测试液压泵、液压马达、液压蓄能器以及换向阀特性的测试。

6.本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台相比于其他仿真方案具有仿真精度高、测试费用少、占用场地小等明显优势。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台结构组成的示意图。

图2是本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台中的液压实物台架结构组成的示意图。

图中：Ⅰ.实时仿真系统,Ⅵ.液压实物台架,1.1号电动机，2.1号弹性联轴器，3.单向变量液压泵，4.1号压力传感器，5.1号二位二通换向阀，6.变量液压缸，7.1号溢流阀，8.液压蓄能器，9.2号二位二通换向阀，10.1号单向阀，11.2号压力传感器，12.1号三位四通换向阀，13.3号压力传感器，14.2号溢流阀，15.双向定量液压马达，16.转矩转速传感器，17.双向定量液压泵，18.2号单向阀，19.3号单向阀，20.4号单向阀，21.5号单向阀，22.油箱，23.1号过滤器，24.1号单向定量液压泵，25.2号弹性联轴器，26.2号电动机，27.3号溢流阀，28.4号溢流阀，29.控制器，30.6号单向阀，31.2号过滤器，32.2号单向定量液压泵，33.3号弹性联轴器，34.3号电动机，35.二位三通换向阀，36.4号压力传感器，37.2号三位四通换向阀，38.位移传感器,39.DSPACE系统,40.上位机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅附图1，本发明提出的液压混合动力汽车仿真试验台包括实时仿真系统Ⅰ和液压实物台架Ⅵ。所述的实时仿真系统Ⅰ包括控制器29、DSPACE系统39与上位机40。

其中:DSPACE系统39是一种集控制系统设计、性能测试以及半实物仿真于一体的多功能平台，DSPACE系统39包括硬件部分和软件部分。其中，硬件部分主要指数据信息的处理板卡，主要用于实时仿真程序的运行，并在必要时产生中断；软件部分则包括硬件接口RTI(Real Time Interface)和控制软件Control Desk两部分。RTI用来实现对DSAPCE系统控制板卡数据输入、输出口的操作，同时实现和MATLAB/Simulink的完全无缝连接；而Control Desk则安装在上位机40上，用来注册控制板卡并且对系统进行可视化的管理，并且实时调控DSPACE系统39中的车辆物理模型。

利用DSAPCE系统39中的软件RTI把仿真模型中的控制算法和汽车数学模型之间的连接关系转换成为RTI库中的I/O关系，并对其相应的参数进行设置。在Matlab/Simulink平台下装载汽车数学模型，并进行C代码转换，通过TCP/IP协议将C代码传递给DSPACE系统39中。在Matlab/Simulink平台下装载控制算法，并生成s19文件，通过软件TTC Downloader烧录到控制器29中。同时将液压实物台架Ⅵ与控制器29连接，控制算法和被控对象所构成的闭环系统就由MATLAB的纯软件平台转换成了液压实物台架Ⅵ和实时仿真系统Ⅰ的闭环系统。

选用的控制器29型号为HY-TTC200-CD-538K-2.4M-WD00-000。该控制器为32位控制器，具有448KBFLASH、26KBRAM，两路CAN、一路LIN及RS-232接口。上位机40通过光纤与DSPACE系统39中的DS1005板卡网线传输端连接，光纤主要用于程序模型的烧录，上位机40用于仿真的监控和控制。

所述上位机40内安装有Matlab/Simulink/MPC555和Matlab/Simulink/TT C200。控制器29的AD口与DSPACE系统39的DA口之间通过电线连接，从而实现DSPACE系统39中车辆物理模型的模拟信号向控制器29传输，并接受控制器29的输出控制信号。

参阅图2，液压实物台架部分Ⅵ包括油源部分Ⅱ、测试部分Ⅲ、储能部分Ⅳ与加载部分Ⅴ。

控制器29用于对液压实物台架Ⅵ的运行状态进行监控并实施控制。在此发明中，将1号压力传感器4、2号压力传感器11、3号压力传感器13、4号压力传感器36、位移传感器38和转矩转速传感器16的输出信号端依次和控制器29端口EAD00、端口EAD01、端口EAD02、端口EAD03、端口EAD04、端口EAD05采用电线连接。1号二位二通换向阀5、2号二位二通换向阀9、1号三位四通换向阀12、二位三通换向阀35以及2号三位四通换向阀37的控制信号输入端依次和控制器29的端口LA00、端口LA01、端口LA02、端口LA03与端口LA04连接。1号电动机1、2号电动机26和3号电动机34的控制信号输入端依次通过电线与控制器29的端口LA05、端口LA06与端口LA07连接。

油源部分Ⅱ包括3号电动机34、3号弹性联轴器33、2号单向定量液压泵32、4号溢流阀28和2号过滤器31以及油箱22。

3号电动机34通过3号弹性联轴器33和2号单向定量液压泵32连接，3号电动机34和3号弹性联轴器33之间以及2号单向定量液压泵32与3号弹性联轴器33之间都是通过平键连接。2号单向定量液压泵32的进油口通过2号过滤器31与油箱22管路连接。2号单向定量液压泵32的出油口和1号单向阀10、6号单向阀30的进油口以及4号溢流阀28的进油口管路连接。4号溢流阀28的出油口与油箱22管路连接。油源部分Ⅱ用于为试验部分Ⅲ提供稳定油源。4号溢流阀28用以保证油源压力处于安全范围。通过控制器29来控制3号电动机34，从而带动2号单向定量液压泵32为测试部分Ⅲ提供稳定油液，以保证测试的顺利进行。

测试部分Ⅲ是此发明的主体部分。测试部分Ⅲ包括1号电动机1、1号弹性联轴器2、单向变量液压泵3、1号压力传感器4、1号二位二通换向阀5、变量液压缸6、1号单向阀10、1号三位四通换向阀12、3号压力传感器13、2号溢流阀14、双向定量液压马达15、转矩转速传感器16、6号单向阀30、二位三通换向阀35、4号压力传感器36、2号三位四通换向阀37及位移传感器38。

1号电动机1的输出端通过平键与1号弹性联轴器2的一端连接，1号弹性联轴器2的另一端通过平键和单向变量液压泵3的输入轴端连接。单向变量液压泵3的出油口与1号压力传感器4、1号二位二通换向阀5的P口管路连接，1号二位二通换向阀5的A口与1号单向阀10的出油口以及1号三位四通换向阀12的B口管路连接；单向变量液压泵3的进油口与4号压力传感器36、二位三通换向阀35的P口管路相连，二位三通换向阀35的A口与6号单向阀30的出油口以及1号三位四通换向阀12的A口管路连接。二位三通换向阀35的B口与油箱22管路连接。1号三位四通换向阀12的P、T口分别与双向定量液压马达15的两个油口管路连接。双向定量液压马达15的输出轴与转矩转速传感器16的一端通过平键连接，转矩转速传感器16的另一端与加载部分Ⅴ中的双向定量液压泵17的输入轴通过平键连接。1号三位四通换向阀12的P口同时与2号溢流阀14进油口管路连接，2号溢流阀14的出油口与油箱22管路连接。变量液压缸6活塞杆的一端与单向变量液压泵3中的斜盘通过球铰连接，以此来控制单向变量液压泵3的流量。在此发明中，位移传感器38选用MTL3磁致伸缩位移传感器，变量液压缸6活塞杆的另一端和位移传感器38的活动磁铁固定连接，位移传感器38的壳体和变量液压缸6缸体固定连接，位移传感器38的信号输出端与控制器29电线连接。变量液压缸6的两油口分别与2号三位四通换向阀37的A端口、B端口管路连接。2号三位四通换向阀37的P端口与4号溢流阀28的进油口连接，2号三位四通换向阀37的T端口与油箱22管路连接。1号压力传感器4置于1号二位二通换向阀5的P口与单向变量液压泵3的出油口之间，3号压力传感器13置于1号三位四通换向阀12的T口与双向定量液压马达15一个油口之间。4号压力传感器36置于单向变量液压泵3的进油口和二位三通换向阀35的P口之间。

1号压力传感器4、3号压力传感器13、4号压力传感器36的信号输出端和控制器29电线连接。控制器29输出控制信号对1号二位二通换向阀5、1号三位四通换向阀12、2号三位四通换向阀37、二位三通换向阀35的工作位置进行控制。通过控制器29采集转矩转速传感器16的输出信号。位移传感器38将单向变量液压泵3斜盘的位移信号转换为电压信号输出到控制器29。

1号电动机1通过1号弹性联轴器带动单向变量液压泵3,单向变量液压泵3的排量由变量液压缸6的活塞位移控制，变量液压缸6的活塞的一端通过球铰的形式连接到单向变量液压泵3的斜盘上，而变量液压缸6的缸体是固定的，通过控制器29输出的控制信号控制2号三位四通换向阀37中阀芯的移动，从而带动单向变量液压泵3中的斜盘倾斜角度变化而达到控制排量的目的。变量液压缸6的活塞的另一端同位移传感器38固定连接，位移传感器38输出的信号代表了变量液压泵3的斜盘开度，位移传感器38的信号输出到控制器29，从而实现单向变量液压泵3的闭环控制。通过1号压力传感器4、3号压力传感器13、4号压力传感器36获知测试部分Ⅲ的压力变化情况。单向变量液压泵3的输入转速转矩由1号电动机1控制，而1号电动机1由控制部分Ⅰ控制。油源部分Ⅱ的输出油液通过1号单向阀10、6号单向阀30的进油端口输送至测试部分Ⅲ的管路中。1号单向阀10、6号单向阀30可以防止油液逆向流向油源部分Ⅱ。通过控制1号三位四通换向阀12的不同工作位置，可以改变双向定量液压马达15的进油口与出油口，从而改变双向定量液压马达15输出轴的旋转方向。2号溢流阀14用以保证双向定量液压马达15在安全油液压力范围内工作。通过控制器29发出不同的控制信号，使1号三位四通换向阀12切换至不同的工作位置，从而达到模拟不同的汽车行驶工况的目的，其具体操作在下面的部分会有详细介绍，在此不再赘述。

储能部分Ⅳ由液压蓄能器8、1号溢流阀7、2号二位二通换向阀9和2号压力传感器11组成。

2号二位二通换向阀9的P口与1号溢流阀7的进油口、2号压力传感器11的油口以及液压蓄能器8的油口管路连接，2号二位二通换向阀9的A口和测试部分Ⅲ中的1号三位四通换向阀12的B口管路连接，1号溢流阀7的出油口和油箱22管路连接。2号压力传感器11置于2号二位二通换向阀9的P口与液压蓄能器8油口之间。2号压力传感器11和控制器29电线连接，通过2号压力传感器11的输出信号获得液压蓄能器8的冲、放液压值。2号二位二通换向阀9的工作位置通过控制器29的输出信号控制，以实现液压蓄能器8的开启和关闭。

储能部分Ⅳ用以储存液压能，可以实现模拟液压混合动力汽车上的液压储能器。1号溢流阀7用来保证液压蓄能器8的液压，如若液压蓄能器的充能压力过高，油液通过1号溢流阀7流出，从而保证液压蓄能器8的安全。

加载部分Ⅴ中采用液压加载方式。加载部分Ⅴ包括双向定量液压泵17、2号单向阀18、3号单向阀19、4号单向阀20、5号单向阀21、2号电动机26、2号弹性联轴器25、1号单向定量液压泵24、1号过滤器23、2号溢流阀27以及油箱22组成。

双向定量液压泵17的输入轴通过平键与转矩转速传感器16的一端连接，双向定量液压泵17在此起加载泵作用。双向定量液压泵17的两个油口分别和2号单向阀18的进油口、4号单向阀20的出油口以及3号单向阀19进油口、5号单向阀21出油口管路连接，2号单向阀18出油口同3号单向阀19出油口管路连接，4号单向阀20进油口与5号单向阀21进油口管路连接。2号单向阀18和3号单向阀19的出油口同3号溢流阀27的进油口管路连接。3号溢流阀27的出油口与油箱22管路连接。2号电动机26和2号弹性联轴器25的一端通过平键连接，2号弹性联轴器25的另一端通过平键与1号单向定量液压泵24的输入轴端连接，1号单向定量液压泵24的进油口通过1号过滤器23与油箱22管路连接。1号单向定量液压泵24的出油口与4号单向阀20、5号单向阀21的进油口管路连接。通过控制器29来控制2号电动机26。

加载部分Ⅴ中的2号电动机26、1号单向定量液压泵24和1号过滤器23用于为双向定量液压泵17提供油液。四个单向阀组成一个单向回路，从而保证不管双向定量液压泵17正转还是反转，都能够获得稳定的油液。3号溢流阀27可以对双向定量液压泵17实现加载作用，通过不同的加载压力实现模拟不同的加载负荷。相比于现有的测功机加载方式，该系统采取的液压加载方案可以大大降低试验费用。

本发明所述的液压混合动力汽车仿真试验台能够模拟液压混合动力汽车不同的运行工况。

单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况：

参阅图2，控制器29发出控制信号，1号二位二通换向阀5切换至下位，二位三通换向阀35切换至上位，2号二位二通换向阀9切换至左位，1号三位四通换向阀12切换至左位或者右位，(双向定量液压马达15分别正转和反转)通过双向定量液压泵17对双向定量液压马达15施加不同的加载力矩，其力矩值由转矩转速传感器16获得。2号电动机26带动1号单向定量液压泵24为双向定量液压泵17提供油液。2号单向阀18、3号单向阀19、4号单向阀20与5号单向阀21组成的回路用以保证不管双向定量液压泵17正转还是反转，1号单向定量液压泵24都能够给双向定量液压泵17提供稳定的油液来源。当油液压力过高时，加载部分Ⅴ油液通过3号溢流阀27溢流，从而保证了安全性。加载部分Ⅴ通过3号溢流阀27对双向定量液压泵17施加不同的加载压力，从而给双向定量液压马达15施加不同的负载。此时，通过转矩转速传感器16获得双向定量液压马达15的转速与所受加载转矩的大小，通过1号压力传感器4、3号压力传感器13、4号压力传感器36得到管路内液压大小。3号电动机34通过驱动2号单向定量液压泵32为测试部分Ⅲ提供油源，油源压力由4号溢流阀28保证。此时测试部分Ⅲ为一闭式液压系统，油源部分Ⅱ起补油作用，同时提供单向变量液压泵3的排量控制油液，即为变量液压缸6提供稳定油液。当需要提高单向变量液压泵3的排量时，2号三位四通换向阀37切换至左位，此时变量液压缸6的左腔进油，右腔卸油，带动单向变量液压泵3的斜盘顺时针转动，从而使单向变量液压泵3的排量增加。当需要降低单向变量液压泵3的排量时，2号三位四通换向阀37切换至右位，此时变量液压缸6的右腔进油，左腔卸油，带动单向变量液压泵3的斜盘逆时针转动，从而使单向变量液压泵3排量减小，2号三位四通换向阀37切换至中位可以保持单向变量液压泵3的排量不变。

单向变量液压泵3对液压蓄能器8充能工况：

参阅图2，由控制器29输出控制信号，1号二位二通换向阀5切换至下位，2号二位二通换向阀9切换至右位，1号三位四通换向阀12切换至中位。二位三通换向阀35切换至上位。采取与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中相同的控制方式改变单向变量液压泵3的排量。由2号压力传感器11获得液压泵不同排量情况下液压蓄能器8冲能的液压大小变化情况，当压力过大时，油液通过1号溢流阀7卸流。由1号压力传感器4、4号压力传感器36获得单向变量液压泵3进出口的液压大小。

液压蓄能器单独驱动工况：

参阅图2，控制器29输出控制信号使1号二位二通换向阀5切换至上位，二位三通换向阀35切换至下位。1号电动机1不工作。2号二位二通9换向阀切换至右位，1号三位四通换向阀12切换至左位或者右位。(双向定量液压马达15分别正转和反转)通过加载部分Ⅴ对双向定量液压马达15施加负载，其加载控制方式与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中的控制方式相同。通过转矩转速传感器16获得加载转矩以及双向定量液压马达15转速的大小。由2号溢流阀14保证双向定量液压马达15处于安全压力范围内。

联合驱动工况：

参阅图2，控制器29输出控制信号使1号电动机1驱动单向变量液压泵3，1号二位二通换向阀5切换至下位，二位三通换向阀35切换至上位。2号二位二通换向阀9切换至右位，1号三位四通换向阀12切换至左位或者右位。(双向定量液压马达15分别正转和反转)通过加载部分Ⅴ对双向定量液压马达15施加负载，其加载控制方式与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中的控制方式相同。采取与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中相同的控制方式改变单向变量液压泵3的排量。通过转矩转速传感器16获得加载转矩以及双向定量液压马达15转速的大小。由2号溢流阀14保证双向定量液压马达15处于安全压力范围内。通过1号压力传感器4、2号压力传感器11、3号压力传感器13、4号压力传感器36得到管路内液压大小。

以上测试工况中，液压实物台架均Ⅵ和实时仿真系统Ⅰ中DSPACE系统39中的车辆物理模型实时交互。本发明不仅能够实现液压混合动力汽车的仿真，模拟液压混合动力汽车的不同运行工况。还能够应用液压实物台架Ⅵ对液压元件进行特性测试，以深入研究液压元件特性，对液压混合动力汽车控制算法的研发具有重要意义。

单向变量液压泵排量特性响应测试：

参阅图2，通过控制器29使1号电动机1输出恒转速或者恒转矩，1号二位二通换向阀5切换至下位，2号二位二通换向阀9切换至左位，二位三通换向阀35切换至上位，1号三位四通换向阀12切换至不同的工作位置控制双向定量液压马达15的旋转方向。由加载部分Ⅴ对双向定量液压马达15施加不同的负载，其加载控制方式和“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中的控制方式相同。通过控制器29控制单向变量液压泵3的排量，其控制方法与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中单向变量液压泵3的排量控制方式相同。由1号压力传感4、4号压力传感器36获得单向变量液压泵3进出口液压变化情况。

双向定量液压马达响应特性测试：

参阅图2，通过控制器29使1号电动机1输出恒转速或者恒转矩，1号二位二通换向阀5切换至下位，2号二位二通换向阀9切换至左位，二位三通换向阀35切换至上位，1号三位四通换向阀12切换至不同的工作位置控制双向定量液压马达15的旋转方向。通过控制器29控制单向变量液压泵3的排量，由1号压力传感4获得液压变化情况。由加载部分Ⅴ对系统施加不同的负载，加载控制方式同“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中的控制方式相同。通过转矩转速传感器16获得双向定量液压马达15的转矩、转速变化。由3号压力传感13获得双向定量液压马达15油口液压变化情况。

液压蓄能器冲放特性测试：

参阅图2，通过控制器29使1号电动机1输出恒转速或者恒转矩，1号二位二通换向阀5切换至下位，2号二位二通换向阀9切换至右位，二位三通换向阀35切换至上位，1号三位四通换向阀12切换至中位。此时双向定量液压马达15进出油口被截止，单向变量液压泵3对液压蓄能器8进行充能，液压大小由1号溢流阀7控制。通过控制器29控制单向变量液压泵3的排量，其控制方法与“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中单向变量液压泵3的排量控制方式相同，并通过控制器29控制1号电动机1的输出转矩、转速，由1号压力传感器4和2号压力传感器11获得单向变量液压泵3输出液压、液压蓄能器8充能液压变化情况，从而得到液压蓄能器8的充能特性。

通过控制器29使2号二位二通换向阀9切换至右位，1号电动机1不工作，二位三通换向阀35切换至下位，1号三位四通换向阀12切换至左位或者右位。(双向定量液压马达15分别正转和反转)由加载部分Ⅴ对系统施加不同的负载，加载控制方式同“单向变量液压泵3单独驱动双向定量液压马达15工况”中的控制方式相同。由2号压力传感器11和3号压力传感器13获得液压蓄能器8放能液压、双向定量液压马达15油口液压变化情况，由转矩转速传感器16得到加载力矩的大小和双向定量液压马达15的转速，从而得到液压蓄能器8的充能特性。

参阅图2，以上的测试过程中，各液压换向阀和电动机由控制器29输出的控制信号施加控制，各压力传感器信号以及转矩转速传感器16信号都是由控制器29采集，然后通过实时仿真系统Ⅰ中的上位机40显示、输出并保存。

所述系统元件已有产品，具体选型需结合设计参数和设计要求而定。

Claims (5)

1.一种液压混合动力汽车仿真试验台，其特征在于，所述的液压混合动力汽车仿真试验台由实时仿真系统(Ⅰ)和液压实物台架(Ⅵ)组成；

所述的实时仿真系统(Ⅰ)由控制器(29)、DSPACE系统(39)与上位机(40)组成；控制器(29)的AD口与DSPACE系统(39)的DA口之间通过电线连接，上位机(40)采用光纤与DSPACE系统(39)中的DS1005板卡网线传输端连接；

所述的液压实物台架(Ⅵ)由油源部分(Ⅱ)、测试部分(Ⅲ)、储能部分(Ⅳ)与加载部分(Ⅴ)组成；

油源部分(Ⅱ)中的2号单向定量液压泵(32)的出油口和测试部分(Ⅲ)中的1号单向阀(10)的进油口管路连接；测试部分(Ⅲ)中的转矩转速传感器(16)的一端与加载部分(Ⅴ)中的双向定量液压泵(17)的输入轴通过平键连接；储能部分(Ⅳ)中的2号二位二通换向阀(9)的A口和测试部分(Ⅲ)中的1号三位四通换向阀(12)的B口管路连接；

所述的液压实物台架(Ⅵ)与实时仿真系统(Ⅰ)中的控制器(29)之间采用电线连接:

所述的液压实物台架(Ⅵ)包括1号压力传感器(4)、2号压力传感器(11)、3号压力传感器(13)、4号压力传感器(36)、位移传感器(38)、转矩转速传感器(16)、1号二位二通换向阀(5)、2号二位二通换向阀(9)、1号三位四通换向阀(12)、二位三通换向阀(35)、2号三位四通换向阀(37)、1号电动机(1)、2号电动机(26)与3号电动机(34)；

1号压力传感器(4)、2号压力传感器(11)、3号压力传感器(13)、4号压力传感器(36)、位移传感器(38)和转矩转速传感器(16)的输出信号端依次和控制器(29)端口EAD00、端口EAD01、端口EAD02、端口EAD03、端口EAD04与端口EAD05采用电线连接；1号二位二通换向阀(5)、2号二位二通换向阀(9)、1号三位四通换向阀(12)、二位三通换向阀(35)及2号三位四通换向阀(37)的控制信号输入端依次和控制器(29)的端口LA00、端口LA01、端口LA02、端口LA03与端口LA04采用电线连接；1号电动机(1)、2号电动机(26)和3号电动机(34)的控制信号输入端依次和控制器(29)的端口LA05、端口LA06与端口LA07采用电线连接。

2.按照权利要求1所述的液压混合动力汽车仿真试验台，其特征在于，所述的油源部分(Ⅱ)包括3号电动机(34)、3号弹性联轴器(33)、2号单向定量液压泵(32)、4号溢流阀(28)、2号过滤器(31)及油箱(22)；

3号电动机(34)的输出端与3号弹性联轴器(33)一端采用平键连接，3号弹性联轴器(33)另一端采用平键和2号单向定量液压泵(32)输入端连接，2号单向定量液压泵(32)的进油口与2号过滤器(31)一端采用管路连接，2号过滤器(31)另一端采用管路与油箱(22)管路连接；2号单向定量液压泵(32)的出油口和测试部分(Ⅲ)中的6号单向阀(30)的进油口及4号溢流阀(28)的进油口管路连接；4号溢流阀(28)的出油口与油箱(22)管路连接。

3.按照权利要求1所述的液压混合动力汽车仿真试验台，其特征在于，所述的测试部分(Ⅲ)包括1号电动机(1)、1号弹性联轴器(2)、单向变量液压泵(3)、1号压力传感器(4)、1号二位二通换向阀(5)、变量液压缸(6)、1号单向阀(10)、1号三位四通换向阀(12)、3号压力传感器(13)、2号溢流阀(14)、双向定量液压马达(15)、转矩转速传感器(16)、6号单向阀(30)、二位三通换向阀(35)、4号压力传感器(36)、2号三位四通换向阀(37)及位移传感器(38)；

1号电动机(1)的输出端通过平键与1号弹性联轴器(2)的一端连接，1号弹性联轴器(2)的另一端通过平键和单向变量液压泵(3)的输入轴端连接，单向变量液压泵(3)的出油口和1号压力传感器(4)、1号二位二通换向阀(5)的P口管路连接，1号二位二通换向阀(5)的A口与1号单向阀(10)的出油口及1号三位四通换向阀(12)的B口管路连接；单向变量液压泵(3)的进油口与4号压力传感器(36)、二位三通换向阀(35)的P口管路相连，二位三通换向阀(35)的A口与6号单向阀(30)的出油口及1号三位四通换向阀(12)的A口管路连接，二位三通换向阀(35)的B口与油箱(22)管路连接，1号三位四通换向阀(12)的P、T口分别与双向定量液压马达(15)的两个油口管路连接，双向定量液压马达(15)的输出轴与转矩转速传感器(16)的一端通过平键连接；1号三位四通换向阀(12)的P口同时与2号溢流阀(14)进油口管路连接，2号溢流阀(14)的出油口与油箱(22)管路连接；变量液压缸(6)活塞杆的一端与单向变量液压泵(3)中的斜盘通过球铰连接，变量液压缸(6)活塞杆的另一端和位移传感器(38)的活动磁铁固定连接，位移传感器(38)的壳体和变量液压缸(6)缸体固定连接，变量液压缸(6)的两油口依次与2号三位四通换向阀(37)的A端口、B端口管路连接，2号三位四通换向阀(37)的P端口与油源部分(Ⅱ)中的4号溢流阀(28)的进油口连接，2号三位四通换向阀(37)的T端口与油箱(22)管路连接。

4.按照权利要求1所述的液压混合动力汽车仿真试验台，其特征在于，所述的储能部分(Ⅳ)由液压蓄能器(8)、1号溢流阀(7)、2号二位二通换向阀(9)和2号压力传感器(11)组成；

2号二位二通换向阀(9)的P口与1号溢流阀(7)的进油口、2号压力传感器(11)的油口以及液压蓄能器(8)的油口管路连接，2号二位二通换向阀(9)的A口和测试部分(Ⅲ)中的1号二位二通换向阀(5)的A口管路连接，1号溢流阀(7)的出油口和油箱(22)管路连接；2号压力传感器(11)置于2号二位二通换向阀(9)的P口与液压蓄能器(8)油口之间。

5.按照权利要求1所述的液压混合动力汽车仿真试验台，其特征在于，所述的加载部分(Ⅴ)包括双向定量液压泵(17)、2号单向阀(18)、3号单向阀(19)、4号单向阀(20)、5号单向阀(21)、2号电动机(26)、2号弹性联轴器(25)、1号单向定量液压泵(24)、1号过滤器(23)及2号溢流阀(27)；

双向定量液压泵(17)的一个油口和2号单向阀(18)的进油口、4号单向阀(20)的出油口管路连接，双向定量液压泵(17)的另一个油口和3号单向阀(19)的进油口、5号单向阀(21)的出油口管路连接，2号单向阀(18)的出油口与3号单向阀(19)的出油口同和3号溢流阀(27)的进油口管路连接，3号溢流阀(27)的出油口与油箱(22)管路连接；4号单向阀(20)进油口与5号单向阀(21)进油口同和1号单向定量液压泵(24)的出油口管路连接，1号单向定量液压泵(24)的进油口通过1号过滤器(23)与油箱(22)管路连接；2号电动机(26)和2号弹性联轴器(25)的一端通过平键连接，2号弹性联轴器(25)的另一端通过平键与1号单向定量液压泵(24)的输入端连接。