CN104655433B - 混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，包括以下步骤：S1，向混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况；S2，获取各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号；S3，对各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。该混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法能够准确地分析出各种工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

Description

混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法。

背景技术

对于传统的内燃机汽车而言，发动机作为内燃机汽车最重要的激振源，其扭矩直接输出在传动系统中，对于纯电动汽车或混合动力汽车而言，其传动系统中包含一个或多个电机，电机的扭矩同样地直接施加在传动系统中。因此，发动机、电机的扭矩纹波或输出扭矩的剧烈变动会引起传动系统发生剧烈的振动，特别是扭转振动，从而恶化整车的振动噪声性能。

汽车的传动系统一般可简化为包含多个集中惯量的振动系统，通过测试不同集中惯量处的转角、转速以及不同集中惯量间的扭转角，可分析传动系统中不同部件处的扭转振动情况。

在传统汽车中，由于各主要部件的附近通常有一段旋转轴暴露(在外)，如发动机飞轮、变速器输出轴等位置。因此，对于传统汽车轴系中，通过在这些旋转轴段处安装齿盘，利用测齿法可获得相应部件的转速信息，进而分析其扭转振动情况。

混合动力传动系统与传统汽车相比，其传动系统具有以下几个特点：其一，主要部件封装在一个机体中，缺少暴露旋转轴；其二，部件之间有低刚度单元，或彼此间布置紧密。对于这种传动系统，无法采用测齿法获得相应部件的转速信息。因此，目前混合动力传动系统中，可从CAN总线中读取各主要转动惯量的转速消息，用于转速控制，但此消息具有以下特点：

1)不同惯量的转速消息包含10ms以内的不同程度的延迟，而且延迟时间难以准确计算。

2)CAN总线上消息拥挤，如果从CAN总线上读取转速，则采样率较低，不能满足采样定理对采样频率的要求。

3)CAN总线上的转速、扭矩消息为平均值，不是瞬时值。

因此，从CAN总线上获取的转速消息难以用于转速信号频率成分分析或扭转角的计算。对于混合动力汽车传动系统，如何同步、高速地获取各集中惯量的转动位置信号仍然是有待解决的问题。

另外，混合动力汽车中存在多种工况。传统内燃机汽车传动系的台架扭振测试中，可通过发动机配合测功机来激励传动系统，以模拟不同工况。但对于混合动力汽车，单纯利用测功机和发动机难以全面激发汽车在实际道路上行驶时因复杂工况而引起的传动系扭振现象。因此，对于混合动力汽车，如何在台架上模拟汽车在实际道路上的复杂工况也是有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，能够准确地分析出各种工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

为达到上述目的，本发明实施例提出的一种混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，包括以下步骤：S1，向所述混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况；S2，获取所述各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号；S3，对所述各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下所述混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

根据本发明的一个实施例，所述控制指令包括转矩指令、转速指令和油门指令、离合器指令。

根据本发明的一个实施例，所述各种工况包括起动工况、低速工况、高速工况、制动工况和停车工况。

根据本发明的一个实施例，所述混合动力台架上设有第一PC机、第二PC机、CAN 收发器、测功机、数据采集器、差分探头，所述混合动力汽车传动系统包括发动机、通过扭转减振器与所述发动机相连的ISG(Integrated Starter and Generator，起动/发电一体化)电机、通过离合器与所述ISG电机相连的驱动电机、ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器、整车控制器、给所述ISG电机控制器和所述驱动电机控制器供电的电池，所述整车控制器通过所述CAN总线与所述ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器进行CAN通讯，所述测功机与所述驱动电机相连。

根据本发明的一个实施例，通过所述第二PC机和所述CAN收发器以及通过所述整车控制器向所述CAN总线发送所述控制指令，以使所述混合动力汽车满足以下工况：在所述起动工况，控制所述离合器处于分离状态，所述ISG电机拖动所述发动机起动；在所述低速工况，控制所述离合器处于分离状态，并在起动所述发动机后，对所述发动机进行转速控制，对所述ISG电机进行转矩控制，对所述驱动电机进行转速控制；在所述高速工况，对所述ISG电机进行转速控制，并在控制所述离合器接合后，控制所述ISG停止工作，并控制所述发动机和所述驱动电机共同输出转矩；在所述制动工况，控制所述发动机停止工作，并控制所述ISG电机和所述驱动电机分别进行制动发电，以及控制所述离合器分离；在所述停车工况，控制所述驱动电机进行制动发电，并控制所述ISG电机和所述发动机零转矩输出。

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，通过在发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔处设置转速传感器以检测所述发动机的转速。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，通过感应所述转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号变化以检测所述发动机曲轴的位置和速度，并根据所述发动机曲轴的位置获取所述发动机的位置信号，以及对所述发动机曲轴的速度进行低通滤波处理。

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，通过对电机控制器中的旋转变压器输出的信号进行处理以获取所述电机的转速信号，其中，所述旋转变压器分别通过sin+信号线、sin-信号线、cos+信号线和cos-信号线输出sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos- 信号，所述sin+信号和sin-信号为基准励磁信号加入调制信号后形成的差分调幅信号的两个输出信号，且cos差分信号与sin差分信号之间的相位差为90°。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，对所述sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号进行处理以获得电机转子的位置信号，并对所述电机转子的位置信号进行差分运算以获得电机转子的速度信号，以及对所述电机转子的速度信号进行低通滤波处理，其中，对所述电机转子的速度信号进行低通滤波处理的截止频率与对所述发动机曲轴的速度进行低通滤波处理的截止频率相同。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，根据所述发动机的位置信号和所述电机转子的位置信号计算发动机与电机之间、电机与电机之间的扭转角，以获得离合器的扭转角、扭转减振器的扭转角。

根据本发明实施例的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，首先向混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况，然后采用数据采集器获取各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号，最后对各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况，从而有效地解决了传统模拟试验中难以全面激发混合动力汽车在实际道路上的复杂工况的问题，而且，还解决了因采用CAN总线传输信号导致的转速信息延迟、采样频率低而无法准确分析混合动力汽车传动系统的扭转振动状况的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的混合动力汽车传动系统的方框示意图；以及

图3为根据本发明一个实施例的混合动力汽车传动系统的试验台架的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法。

图1为根据本发明实施例的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法的流程图。如图1所示，该混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法包括以下步骤：

S1，向混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况。

其中，混合动力汽车可以为某同轴混联型混合动力客车，也可以为其它结构类型的混合动力汽车。并且，该混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法既可用于台架试验，也可用于转鼓实验和道路试验。具体地，如图2所示，混合动力汽车的传动系统可以包括发动机、扭转减振器、ISG电机、离合器、驱动电机、电池以及主减速器等。

根据本发明的一个实施例，控制指令可以包括转矩指令、转速指令和油门指令、离合器指令。并且，各种工况包括起动工况、低速工况、高速工况、制动工况和停车工况。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，混合动力台架上设有第一PC机、第二 PC机、CAN收发器、测功机、数据采集器、差分探头，混合动力汽车传动系统包括发动机、通过扭转减振器与发动机相连的ISG电机、通过离合器与ISG电机相连的驱动电机、ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器、整车控制器、给ISG电机控制器和驱动电机控制器供电的电池，整车控制器通过CAN总线与ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器进行CAN通讯，测功机与驱动电机相连。

其中，第一PC机和第二PC机可以为个人计算机、MCU(Micro Control Unit，微控制单元)等。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，在上述的检测混合动力汽车传动系统扭转振动信号的试验台架中，可以通过第二PC机和CAN收发器以及通过整车控制器向 CAN总线发送控制指令，以使混合动力汽车满足以下工况：在起动工况，控制离合器处于分离状态，ISG电机拖动发动机起动；在低速工况，控制离合器处于分离状态，并在起动发动机后，对发动机进行转速控制，对ISG电机进行转矩控制，对驱动电机进行转速控制；在高速工况，对ISG电机进行转速控制，并在控制离合器接合后，控制ISG停止工作，并控制发动机和驱动电机共同输出转矩；在制动工况，控制发动机停止工作，并控制ISG电机和驱动电机分别进行制动发电，以及控制离合器分离；在停车工况，控制驱动电机进行制动发电，并控制ISG电机和发动机零转矩输出。

具体地，如图3所示，检测混合动力汽车传动系统扭转振动信号的试验台架包括发动机、扭转减振器、ISG电机、离合器、驱动电机、电池、测功机以及各自的控制器，一路或者多路CAN网络(控制器局域网)、整车控制器、CAN收发器以及与CAN 收发器通信的第二PC机。

在该试验台架中，可以通过第二PC机、整车控制器和CAN收发器向发动机发送转矩指令、转速指令或油门指令，向电机(ISG电机和驱动电机)发送转矩指令或转速指令，以及向离合器发送接合或分离指令等，从而模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况。其中，在不同的工况下，通过第二PC机、整车控制器和CAN收发器向发动机、电机发出的控制指令应满足以下要求：

1)起动工况

由ISG电机拖动发动机起动。当发动机的转速达到第一预设转速n₁，发动机开始喷油并输出转矩，当发动机的转速达到第二预设转速n₂后，控制ISG电机停止工作，此时发动机进入闭环控制直至转速稳定到预设怠速n₃。

2)低速工况(离合器处于分离状态)

起动发动机后，对发动机进行转速控制，当发动机的转速升高到第四预设转速n₄时，对ISG电机进行转矩控制，其制动转矩为第一预设转矩T₁，此时ISG电机处于恒转矩发电状态；同时对驱动电机进行转速控制，以驱动混合动力汽车，使混合动力汽车的等效转速稳定在预设怠速n₃。

3)高速工况(离合器接合)

ISG电机由转矩控制变为转速控制，目标转速为预设怠速n₃。当ISG电机的转速达到预设怠速n₃时，控制离合器接合，并控制ISG电机停止工作，以及控制发动机和驱动电机共同输出扭矩，直至混合动力汽车的转速稳定到第四预设转速n₄。

4)制动工况

控制发动机停止工作，并控制ISG电机和驱动电机分别以转矩值为第二预设转矩T₂和第三预设转矩T₃进行制动发电，当混合动力汽车传动系统检测到混合动力汽车的转速到达预设怠速n₃时，控制离合器分离。如果此时混合动力汽车未停车，则混合动力汽车回归到低速工况。

5)停车工况

控制驱动电机以转矩值为第三预设转速T₃进行制动发电，直至混合动力汽车停车，并控制ISG电机、发动机零扭矩输出，混合动力汽车的转速将在发动机内阻力的作用下降至零。

此外，第二PC机、整车控制器和CAN收发器还用于接收CAN网络中的消息，以监视混合动力汽车传动系统的运行状况。并且，第一预设转速n₁、第二预设转速n₂、预设怠速n₃、第四预设转速n₄、第一预设转矩T₁、第二预设转矩T₂以及第三预设转速T₃可以根据实际情况进行标定。

S2，获取各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号。

根据本发明的一个实施例，可以通过在发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔处设置转速传感器以检测发动机的转速。

并且，根据本发明的一个实施例，通过对电机控制器中的旋转变压器输出的信号进行处理以获取电机的转速信号，其中，旋转变压器分别通过sin+信号线、sin-信号线、cos+信号线和cos-信号线输出sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号，sin+信号和sin-信号为基准励磁信号加入调制信号后形成的差分调幅信号的两个输出信号，cos差分信号与sin差分信号之间的相位差为90°。

具体地，如图3所示，在上述的检测混合动力汽车传动系统扭转振动信号的试验台架中还包括转角或转速传感器、数据采集器、旋转变压器信号线、控制数据采集器并存储数据用的第一PC机以及相关软件。其中，设置在发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔(或观察孔)处的转角或转速传感器如电涡流位移传感器与数据采集器直接相连，从电机控制器(ISG电机控制器和驱动电机控制器)中的旋转变压器上引出的旋转变压器信号线直接接入数据采集器的差分通道或经过差分探头处理成单端信号后再接入数据采集器，数据采集器与第一PC机相连，并由第一PC机记录采集的数据。

在该检测混合动力汽车传动系统扭转振动信号的试验台架中，发动机的转速从安装在发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔处的转速传感器获得，这样计算的扭转减振器的扭转角比较准确，另外，如果需要考虑发动机曲轴的扭转振动情况，则可以在发动机曲轴前端的齿盘处再安装一个转速传感器。ISG电机和驱动电机的转速分别从ISG电机控制器和驱动电机控制器中接出的旋转变压器信号线中获得。传动轴末端的转速可由测功机获得并存储到第三PC机中。需要说明的是，如果混合动力汽车传动系统中有变速器，则变速器的输出轴转速可以通过在输出轴位置安装齿盘和转速传感器获得，并且，对于转鼓实验或道路试验，则传动轴末端的转速可以通过在传动轴末端安装齿盘和转速传感器获得。

其中，通过测齿法进行转速测量的部分为现有技术，这里就不再阐述，而对于通过旋转变压器输出的信号进行转速测量的部分做如下解释：为了保证发动机和电机的位置信号的同步性，在无法应用测齿法或CAN数据的情况下，可以在被测混合动力汽车传动系统的电机控制器中接出旋转变压器的四条信号线，分别是sin+信号线、sin- 信号线、cos+信号线和cos-信号线。电机控制器中的旋转变压器分别通过sin+信号线、 sin-信号线、cos+信号线和cos-信号线输出sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号并发送给数据采集器以获取电机的转速，其中，sin+信号和sin-信号为基准励磁信号加入调制信号后形成的差分调幅信号的两个输出信号，sin+信号和sin-信号可以直接接入数据采集器的差分输入通道，也可以通过差分探头接入数据采集器的单端输入通道，cos 差分信号与sin差分信号之间的相位差为90°。

此外，为了保证数据采集器采集的数据的准确性，数据采集器的采样频率必须满足一定的条件。假设发动机的最高转速为n_1max，需要考虑的发动机的扭矩纹波的最大阶次为m₁阶，电机的最高转速为n_2max，需要考虑的电机的扭矩纹波的最大阶次为m₂，则对接入数据采集器的每条通道的采样频率应满足下述公式(1)所示：

f_s＝2.56*max{n_1max·m₁,n_2max·m₂} (1)

其中，f_s为单个通道的数据采集器的采样频率。

S3，对各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

根据本发明的一个实施例，通过感应转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号变化以检测发动机曲轴的位置和速度，并根据发动机曲轴的位置获取发动机的位置信号，以及对发动机曲轴的速度进行低通滤波处理。

具体而言，在采用测齿法获取发动机的位置信号和转速信号的过程中，获取的发动机曲轴的位置和速度信号可以认为是发动机的位置和转速信号，并且可以通过下述方法对检测的电压信号变化进行处理以获得发动机的位置和转速信号。

假设第i个电压峰值出现时刻为t_1pi，第i个电压谷值出现时刻为t_1vi，第i+1个电压峰值出现时刻为t_1p(i+1)，则飞轮齿盘上的每一个齿可以计算出两个转速，计算公式如下述公式(2)所示：

其中，ω_1i1为发动机的一个转速，ω_1i2为发动机的另一个转速，Z为飞轮齿盘的齿数。

由上述分析可知，飞轮齿盘上的每一个齿可以确定发动机的两个转速，因此飞轮齿盘上的每一个齿可以确定发动机的两个位置，则第一PC机记录的发动机的位置信号θ₁以下述公式(3)进行表示：

θ₁＝{θ_1p1,θ_1v1,θ_1p2,θ_1v2,...,θ_1pi,θ_1vi,θ_1p(i+1),θ_1v(i+1),..,θ_1pn,θ_1vn} (3)

其中，各时刻之间的发动机的位置可通过插值获取。假设飞轮齿盘的齿数Z为110个，则发动机位置的定位精度为360/110/2＝1.64°。

此外，由于获取的发动机的转速信号中包含有高频噪声，以六缸机为例，其三阶主谐次激振力的频率为ω/20Hz，则可以利用MATLAB仿真软件设计有限长单位冲击响应滤波器，并利用MATLAB仿真软件中的filtfilt函数(零相移滤波器)进行无相移低通滤波以保留12阶以内的频率成分，从而获得滤波后的发动机的转速信号为ω₁。

需要说明的是，其它通过测齿法获得的转速或位置信号的处理方法与发动机的转速和位置信号的处理方法相同，这里就不再描述。

根据本发明的一个实施例，通过对sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号进行处理以获得电机转子的位置信号，并对电机转子的位置信号进行差分运算以获得电机转子的速度信号，以及对电机转子的速度信号进行低通滤波处理，其中，对电机转子的速度信号进行低通滤波处理的截止频率与对发动机曲轴的速度进行低通滤波处理的截止频率相同。

具体而言，在通过旋转变压器上接出旋转变压器信号线获取sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号后，可以通过下述方法对获取的信号进行处理以获得电机的位置及转速信号。

假设基准励磁信号的频率为f₀，并且考虑到形成的差分调幅信号中含有噪声成分，因此需要对形成的差分调幅信号进行带通滤波，其通带频率可以设置为f₀±Δf，Δf为保留的基准频率附近频段。在MATLAB仿真软件中设计有限长单位冲击响应滤波器，并利用filtfilt函数进行无相移滤波以保证处理后的信号无时间延迟。然后对获取的旋转变压器的sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号进行处理以得到电机转子的位置信号，以下述公式(4)进行表示：

其中，α为电机转子的位置信号，并且由上述公式(4)计算出的α值为当电机转子的位置信号α即扭转角缓慢增大到后会立即下降到从而形成锯齿状位置信号，然后对锯齿状的位置信号进行计数并叠加求和，可得到电机转子的转角信号，以下述公式(5)进行表示：

θ＝pπ+α (5)

其中，θ为电机转子的转角信号，p为检测到的锯齿的个数。

当电机正转时，锯齿波斜边的斜率为正，p进行加1操作；当电机反转时，锯齿波斜边的斜率为负，p进行减1操作。因此，通过上述方法可以获得ISG电机和驱动电机转子的转角信号分别为θ₂和θ₃。

对计算的电机转子的转角信号进行差分运算以获得电机转子的速度信号即电机的转速信号。假设在t₂＝{t₂₁,t₂₂,...,t_2i,t_2(i+1),...,t_2n}时刻ISG电机转子的转角信号θ₂以下述公式(6)进行表示：

θ₂＝{θ₂₁,θ₂₂,...,θ_2i,θ_2(i+1),...,θ_2n} (6)

则ISG电机进行滤波前的速度信号ω₂′如下述公式(7)所示：

ω₂′＝{ω₂₁,ω₂₂,...,ω_2i,ω_2(i+1),...,ω_2(n-1)} (7)

其中，。

由于ISG电机进行滤波前的转速信号ω₂′中同样存在噪声成分，因此可以利用MATLAB仿真软件设计有限长单位冲击响应滤波器，并利用filtfilt函数进行无相移低通滤波，其中，截止频率应与发动机的转速信号滤波采用的截止频率相同，则获得滤波后的ISG电机的转速信号为ω₂。

采用同样的方法，可获得驱动电机的转速信号为ω₃。

根据本发明的一个实施例，根据发动机的位置信号和电机转子的位置信号计算发动机与电机之间、电机与电机之间的扭转角，以获得离合器的扭转角、扭转减振器的扭转角。

具体而言，根据获得的发动机的位置信号θ₁、ISG电机转子的转角信号θ₂，驱动电机转子的转角信号θ₃可以获得离合器的扭转角以及扭转减振器的扭转角其计算公式如公式(8)所示：

然后根据扭转减振器和离合器的刚度特性曲线计算出扭矩减振器和离合器所能承受的扭矩。若扭转减振器的刚度特性为离合器的刚度特性曲线为则扭转减振器和离合器所能承受的扭矩如下述公式(9)所示：

其中，T₁为扭转减振器所能承受的扭矩，T₂为离合器所能承受的扭矩。

进一步地，根据本发明的一个具体示例，首先按照图2、图3安装并连接所有设备。其中，在被测混合动力汽车传动系统的发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔处安装转速传感器如电涡流位移传感器，并将电涡流位移传感器的输出信号线接入数据采集器，连同差分探头输出的ISG sin信号、ISG cos信号、驱动电机sin信号、驱动电机 cos信号，数据采集器共有5路输入信号，然后将数据采集器输出的信号发送给第一 PC机，由第一PC机对采集的信号进行处理并存储，同时，由第二PC机通过CAN收发器向CAN网络发送扭矩、转速、节气门开度等控制指令，以模拟混合动力汽车在实际道路上的复杂工况，包括起动工况、低速工况、高速工况、制动工况以及停车工况。

在模拟试验的过程中，第一PC机实时记录5种工况下的信号，包括转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号、旋转变压器输出的sin+信号、sin-信号、cos+ 信号和cos-信号等，并对记录的信号进行相应处理，从而分析不同工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

具体而言，发动机的转速通过感应转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号变化测定发动机曲轴的位置和速度来获取。由于发动机的转速通过测齿法获取，因此，在获取转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号后，通过上述公式 (2)和公式(3)来获取发动机曲轴的位置和速度，并根据发动机曲轴的位置获取发动机的位置信号为θ₁，同时对发动机曲轴的速度进行低通滤波处理以获得发动机的转速信号为ω₁。

对于ISG电机和驱动电机来说，由于是通过对电机控制器中的旋转变压器输出的信号进行处理以获取电机的转速信号，因此，在旋转变压器上接出旋转变压器信号线并获取sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号后，根据上述公式(4)、公式(5) 获得ISG电机和驱动电机转子的转角信号分别为θ₂和θ₃，根据上述公式(6)、公式(7) 获得ISG电机和驱动电机进行滤波前的转速信号分别为ω₂′和ω₃′，然后对获得的ISG电机和驱动电机进行滤波前的转速信号ω₂′和ω₃′进行低通滤波以获得ISG电机和驱动电机的转速信号分别为ω₂和ω₃。

最后根据上述公式(8)和获得的发动机位置信号、电机位置信号计算发动机与电机之间、电机与电机之间的扭转角，从而获得离合器、扭转减振器的扭转角以及根据减振器、离合器的刚度特性曲线计算减振器、离合器所能承受的扭矩。

综上所述，根据本发明实施例的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，首先向混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况，然后采用数据采集器获取各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号，最后对各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下混合动力汽车传动系统的扭转振动状况，从而有效地解决了传统模拟试验中难以全面激发混合动力汽车在实际道路上的复杂工况的问题，而且，还解决了因采用CAN总线传输信号导致的转速信息延迟、采样频率低而无法准确分析混合动力汽车传动系统的扭转振动状况的问题。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM 或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，所述混合动力汽车传动系统包括发动机、通过扭转减振器与所述发动机相连的ISG电机、通过离合器与所述ISG电机相连的驱动电机、ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器、整车控制器、给所述ISG电机控制器和所述驱动电机控制器供电的电池，所述整车控制器通过CAN总线与所述ISG电机控制器、驱动电机控制器、发动机控制器进行CAN通讯，所述方法包括以下步骤：

S1，向所述混合动力汽车传动系统中的CAN总线发送控制指令以使混合动力台架模拟混合动力汽车在实际道路上的各种工况，其中，所述混合动力台架上设有第一PC机、第二PC机、CAN收发器、测功机、数据采集器、差分探头，所述测功机与所述驱动电机相连；

S2，获取所述各种工况下发动机的转速信号、电机的转速信号，其中，通过在发动机后端飞轮壳体的转速传感器螺纹孔处设置转速传感器以检测所述发动机的转速，并通过对电机控制器中的旋转变压器输出的信号进行处理以获取所述电机的转速信号，所述差分探头的输入端分别与所述电机控制器中的旋转变压器相连，所述数据采集器的输入端分别与所述差分探头和所述转速传感器相连，所述数据采集器的输出端与所述第一PC机相连；

S3，对所述各种工况下发动机的转速信号、ISG电机的转速信号和驱动电机的转速信号进行信号处理以分析不同工况下所述混合动力汽车传动系统的扭转振动状况。

2.如权利要求1所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，所述控制指令包括转矩指令、转速指令和油门指令、离合器指令。

3.如权利要求1所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，所述各种工况包括起动工况、低速工况、高速工况、制动工况和停车工况。

4.如权利要求3所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，通过所述第二PC机和所述CAN收发器以及通过所述整车控制器向所述CAN总线发送所述控制指令，以使所述混合动力汽车满足以下工况：

在所述起动工况，控制所述离合器处于分离状态，所述ISG电机拖动所述发动机起动；

在所述低速工况，控制所述离合器处于分离状态，并在起动所述发动机后，对所述发动机进行转速控制，对所述ISG电机进行转矩控制，对所述驱动电机进行转速控制；

在所述高速工况，对所述ISG电机进行转速控制，并在控制所述离合器接合后，控制所述ISG停止工作，并控制所述发动机和所述驱动电机共同输出转矩；

在所述制动工况，控制所述发动机停止工作，并控制所述ISG电机和所述驱动电机分别进行制动发电，以及控制所述离合器分离；

在所述停车工况，控制所述驱动电机进行制动发电，并控制所述ISG电机和所述发动机零转矩输出。

5.如权利要求1所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，在步骤S3中，通过感应所述转速传感器与飞轮齿盘间距离的变化引起的电压信号变化以检测所述发动机曲轴的位置和速度，并根据所述发动机曲轴的位置获取所述发动机的位置信号，以及对所述发动机曲轴的速度进行低通滤波处理。

6.如权利要求5所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述旋转变压器分别通过sin+信号线、sin-信号线、cos+信号线和cos-信号线输出sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号，所述sin+信号和sin-信号为基准励磁信号加入调制信号后形成的差分调幅信号的两个输出信号，且cos差分信号与sin差分信号之间的相位差为90°。

7.如权利要求6所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，在步骤S3中，对所述sin+信号、sin-信号、cos+信号和cos-信号进行处理以获得电机转子的位置信号，并对所述电机转子的位置信号进行差分运算以获得电机转子的速度信号，以及对所述电机转子的速度信号进行低通滤波处理，其中，对所述电机转子的速度信号进行低通滤波处理的截止频率与对所述发动机曲轴的速度进行低通滤波处理的截止频率相同。

8.如权利要求7所述的混合动力汽车传动系统扭转振动信号的台架检测方法，其特征在于，在步骤S3中，根据所述发动机的位置信号和所述电机转子的位置信号计算发动机与电机之间、电机与电机之间的扭转角，以获得离合器的扭转角、扭转减振器的扭转角。