CN104697789A - 混合动力变速器下线检测装置 - Google Patents

Abstract

一种混合动力变速器下线检测装置，包括：分别与待测EDU相连的功率检测机构以及包括HCU单元、PEB单元以及PLC单元的台架控制系统，其中：待测EDU与HCU单元相连并输出变速器内部的故障信息，待测EDU与台架控制系统相连并传输变速器校验过程控制交互数据信息，待测EDU与PEB单元相连并传输变速器内部电机的工作状态信息，待测EDU与功率检测机构相连并传输台架测功机运转参数信息；本发明以电机加载方式，对变速器总成的一些基本性能进行测试，实现模拟变速器的实际工作状态。本发明操作方便，自动化程度高。

Description

混合动力变速器下线检测装置

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体涉及一种EDU(Electronic Driving Unit，混合动力变速器)的EOL(End of line，下线)检测装置及方法，主要用于混合动力轿车的变速箱中的动力电池+电动机+变速器+PT(power transformer，辅助系统)的开发测试。

背景技术

目前广泛使用的加载校验台多是针对传统机械式的变速器设计，现在开发的校验台需用于混合动力的变速箱，满足如下测试项目：变速箱系统性能验证、变速箱结构强度验证、离合器控制策略优化、变速箱内置电机控制策略优化、变速箱冷却系统验证。

校验台采用机械开式结构。由能量回收装置构可构成电封闭系统，试验台传递功率达到最大时，电封闭系统的能量回收率不低于80％，但考虑到混合动力变速箱内可能有70kW的电动机，会存在电不平衡的情况出现，因此与传统的变速箱校验台的设计会有一定区别。.

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种混合动力变速器下线检测装置，以电机加载方式，对变速器总成的一些基本性能进行测试，实现模拟变速器的实际工作状态。本发明操作方便，自动化程度高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种混合动力变速器下线检测装置，包括：分别与待测EDU相连的功率检测机构以及包括HCU(Hybrid control unit，混合动力控制单元)、PEB(Power electrical box，功率电子箱)单元以及PLC(Programmable logic array，可编程逻辑阵列)单元的台架控制系统，其中：待测EDU与HCU单元相连并输出变速器内部的故障信息，待测EDU与台架控制系统相连并传输变速器校验过程控制交互数据信息，待测EDU与PEB单元相连并传输变速器内部电机的工作状态信息，待测EDU与功率检测机构相连并传输台架测功机运转参数信息。

所述的故障信息包括但不限于：来自换挡杆、离合器、油泵及变速器的故障信息。

所述的变速器校验过程控制交互数据信息包括：将变速器的档位信息、ISG(Integratedstarter and generator，一体式起动电机)、TM(Torque motor，力矩电机)的运转模式、转速、扭距以及温度、变速器内部的离合器信息传输给PLC(Programmable logic array，可编程逻辑阵列)单元。

所述的变速器内部电机的工作状态信息包括但不限于：温度信息、转速信息和扭距信息。

所述的台架测功机工作状态信息包括但不限于：转速信息和扭距信息。

所述的待测EDU包括：同步器单元、油压单元和电机单元，其中：同步器单元与HCU单元相连并输出档位变换指令以控制待测EDU的档位变换，油压单位与待测EDU相连并向其控制阀提供压力，电机单元与PEB单元相连并输出工作状态调整指令以控制其转速变化和扭距加载。

所述的电机单元包括：ISG电机和TM电机。

所述的台架控制系统包括：控制模块和PLC单元，其中：控制模块与待测EDU通过UDS协议相连并接收来自待测EDU的状态信息，控制模块与PEB通过CAN协议相连并传输待测EDU的电机单元工作信息，PLC单元与控制模块通过NI OPC相连并传输变速器检验过程中所需的校验数据交互。

所述的状态信息包括但不限于：ISG、TM电机信息、变速器档位信息、离合器信息、油泵电机信息。

所述的电机单元工作信息包括：TM电机和ISG电机的转速、扭距、运转模式及定子、转子、逆变器温度信息。

所述的校验数据交互包括：PLC单元请求的EDU档位、离合器、及TM、ISG电机所需的运转模式与转速扭距信息以及台架测功机的转速、扭距信息以及与测功机相连传输测功机的转速、扭距及工作状态信息。

所述的控制模块包括：PEB单元、HCU单元和工控机单元，其中：HCU单元与工控机单元相连并传输待测EDU内部的同步器以及油温、油压信息，PEB单元与工控机单元相连并传输待测EDU电机单元的运转参数信息。

所述的功率检测机构包括：输入测功机、输出测功机以及测功机控制系统，其中：输入测功机和输出测功机分别与待测EDU相连并传输台架扭距及转速信息，测功机控制系统的输入端与台架控制系统相连并接收电机的转速扭距信息，输出端与控制模块的工控机单元相连传递测功机的转速扭距信息。

所述的台架扭距及转速信息包括：输入以及左、右输出测功机的实时转速与扭距。

所述的输入测功机和输出测功机均通过主轴电机驱动，该主轴电机的输入端设有电磁离合器、扭矩传感器和万向伸缩式传动轴，采用伺服进给，最大行程为60mm；主轴电机为直驱输出方式，设有过载保护离合器、扭矩传感器和万向伸缩式传动轴，采用伺服进给和伺服调中心。

所述的台架控制系统上还设有用于检测冷却管路气密性的冷却机构。

本发明涉及上述装置的检测方法，对待测变速器进行以下检测：

1)包括气密性、驻车系统、离合器检测的变速箱机械总成检测操作，以检测壳体及冷却管路气密性是否达到出厂要求，检验EDU齿轴系统、离合器系统、驻车系统功能是否正常；

2)高压绝缘检测操作，以检验EDU高压系统绝缘是否达到出厂标准

3)包括液压系统功能、泄露、档位自学习的液压系统检测操作，以检验EDU液压系统是否达到出厂标准；

4)包括传感器、执行器检测的低压电器系统检测操作，以检验EDU低压电器系统功能是否达到出厂要求；

5)包括TM、ISG检测的电机检测操作，以检验EDU电机功能模式是否达到出厂要求

6)NVH检测操作，以检测由于加工缺陷，以及错、漏装等造成的EDU齿轮、轴承、电机、液压系统振动异常，确保EDU下线质量。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

图2为NVH测试的基本框图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：台架控制系统、EDU、以及分别与EDU相连的HCU、PEB、功率检测机构以及冷却机构，其中：EDU与HCU相连并传输EDU内部的各个电磁阀已经油泵电机、离合器及档位信息，EDU与PEB相连并传输ISG与TM电机的转速、扭距、温度、工作状态等信息，PEB、HCU与台架工控机相连传输EDU内部所有的状态及数据、工控机与PLC相连将所有EDU的信息传输给PLC，PLC通过工控机控制EDU的而所有动作。

输入传动系统由输入电机、扭矩传感器、万向联轴器、德国MAYR安全离合器、主轴箱和输入花键联接组件、伺服电机和伺服滑台等部件组成。

所述的扭矩传感器选用HBM公司的非接触式扭矩传感器，量程0～500NM，最高转速20000rpm，扭矩测量精度为±0.2％。电机的输出动力经扭矩传感器、万向联轴器和安全离合器传递到主轴前端的花键驱动套。伺服电机选用Siemens产品。

所述的输出轴中心具有伺服调节的功能，伺服调中心距变速器驱动校验装置。采用西门子1FK系列同步伺服电机，西门子SINAMICS S120驱动系统，控制系统为西门子S7‐300系列PLC，由工控机或触摸屏上的画面直接输入位置数值，然后由PLC控制驱动系统驱动伺服电机到达目标位置。

所述的变速器NVH检测采用DISCOM公司生产的ROTAS噪音振动检测系统，带BKS03加速度传感器，进行频谱分析。采用独立标定单元对传感器进行标定。NVH测试如图2所示，其中，倒档不进行TM电机的测试。对一档、二档的测试时，其加载扭矩会有所不同，具体结合设备调试时作进一步明确。通过NVH下线检测，检测出由于加工缺陷，以及错、漏装等造成的EDU齿轮、轴承、电机、液压系统振动异常，确保EDU总成下线质量，并为返修提供依据，为装配状态提供追溯依据。

NVH检测判断标准如表1所示。

检测项目	检测标准
		振动检测	振动信号在回归分析取值*±5％范围内
噪音检测	噪音不超过*75dB

表1NVH检测标准

高压绝缘检测，检测EDU TM，ISG和高压线束绝缘性能是否达到要求。进行EDU总成绝缘检测，需要具有高压绝缘测试的专用设备。检测时，被测量EDU总成不能上高压电。

检测设备及检测条件如表2所示。

表2高压绝缘检测检测设备及检测条件

EDU中有两个电机TM和ISG，TM比ISG功率更大，高压出线的线径也较大。每个电机出线都为三相线，两个与PEB连接的插头会有颜色的区别。因为PEB上的插头使用寿命有限，所以在EOL上会采用个转换插头与之对应。

TM与ISG及高压线束系统的高压检测结果>＝5MΩ为合格。

低压电器系统EOL检测，确认EDU低压电器系统，包括线束、传感器、接插件、执行器工作正常。检测条件要求低压电器系统EOL检测通信图如图1所示。

进行低压系统检测时，均由台架主控制工控机通过CAN给HCU发指令，HCU对传感器和执行器进行控制、执行动作，并对台架进行状态反馈。

EDU低压电器系统检测项目及对应标准如表3所示

表3 EDU低压电器系统检测项目及对应标准

本实施例通过以下操作实现检测：

操作步骤1、检测准备，具体为：将待测EDU吊起放入台架的托盘内，按下启动按钮将高压线束对接装置从台架内移出，将待测EDU上的高压线束与台架对接，扫描待测EDU的条形码，再次按下启动按钮，台架将自动完成待测EDU与检测台架的对接。该步骤的创新点在于，待测EDU与台架的对接采用全自动的方式，包括冷却机构的对接、传动装置的对接、HCU，PEB与待测EDU的对接、驻车机构的对接以及给待测EDU的加油。在对接过程中，若因任何原因导致对接失败，在工控机界面上都会提示对接失败的原因。若需要，用户也可以将台架切换到手动模式对台架进行单一的对接操作，灵活可靠。

操作步骤2、检测过程，具体为：按下校验开按钮，等待2秒后按下启动按钮，台架将开始自动开始对待测EDU进行所有检测项目的测试，时间持续约为30分钟。该操作步骤的创新点在于，在测试过程中，由PLC控制所有测试项目的开始与结束，对待测EDU进行测试时，所需的待测EDU的信息都会通过工控机与HCU、PEB之间的通讯进行传输，并将HCU、PEB内的EDU信息反馈给PLC，由PLC判断待测EDU的状态是否满足当前测试所需要的条件，若条件未满足，则PLC不会开始任何测试直到测试条件达到允许状态。在测试过程中，待测EDU的ISG、TM电机的运转参数与信息都会通过can卡实时传送给工控机，工控机再将接受到的信息实时传送给PLC，PLC全程监控着ISG、TM电机的运转状态在受控范围内，在测试过程中，若ISG或者TM电机的转速或者扭距超过其设定值10转/20牛米，PLC将立即切断对待测EDU的高压供电以停止ISG与TM电机的运转，并停止测试，保证测试台架的绝对安全与可靠。过程中所有的意外情况都会以报警的形式显示在工控机界面内。若有特殊情况，用户也可以使用手动选择测试项目的选项来进行测试项目的选择，灵活多样。

操作步骤3、检测信息处理，具体为：工控机通过can采集卡采集PEB内部发出的TM、ISG电机的相关信息，利用UDS协议通过can采集卡采集HCU内部发出的关于待测EDU的档位、油泵信息并控制他们。同时工控机又把这些信息传递给PLC，因为PLC无法自己去读取EDU内部的各种信息，所以必须要通过工控机这座桥梁把PLC与EDU之间串联起来，同时PLC又将台架测功机的信息传送给工控机，工控机将HCU\PEB\PLC三者的信息汇总显示在控制界面上，实时的将这些数据反映给使用者。在测试过程中，所有PEB与台架测功机的信息会通过TDMS文件格式的形式全程记录，以EDU的条形码为文件名保存，以便未来的问题追溯。在测试结束后，台架会生成一份EXCEL格式的报告以便使用者查看所有测试的结果。

操作步骤4、检测结论获得，具体为：在测试过程中，控制软件会根据设定的判断依据来判断测试结果是否通过，有任何一项测试结果是不合格的，台架会将测试暂停并发出报警，用户可以选择重新测试或者直接将EDU退出台架。不管结果是否合格，最终都会生成一份EXCEL格式的文件来记录所有测试的内容与结果，方便使用者查看并作为日后追溯的依据。

Claims (8)

1.一种混合动力变速器下线检测装置，其特征在于，包括：分别与待测EDU相连的功率检测机构以及包括HCU单元、PEB单元以及PLC单元的台架控制系统，其中：待测EDU与HCU单元相连并输出变速器内部的故障信息，待测EDU与台架控制系统相连并传输变速器校验过程控制交互数据信息，待测EDU与PEB单元相连并传输变速器内部电机的工作状态信息，待测EDU与功率检测机构相连并传输台架测功机运转参数信息；

所述的待测EDU包括：同步器单元、油压单元和电机单元，其中：同步器单元与HCU单元相连并输出档位变换指令以控制待测EDU的档位变换，油压单位与待测EDU相连并向其控制阀提供压力，电机单元与PEB单元相连并输出工作状态调整指令以控制其转速变化和扭距加载；

所述的变速器校验过程控制交互数据信息包括：将变速器的档位信息、ISG、TM电机的运转模式、转速、扭距以及温度、变速器内部的离合器信息传输给PLC单元；

所述的变速器内部电机的工作状态信息包括：温度信息、转速信息和扭距信息；

所述的台架测功机工作状态信息包括：转速信息和扭距信息。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的电机单元包括：ISG电机和TM电机。

3.根据权利要求1所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的台架控制系统包括：控制模块和PLC单元，其中：控制模块与待测EDU通过UDS协议相连并接收来自待测EDU的状态信息，控制模块与PEB通过CAN协议相连并传输待测EDU的电机单元工作信息，PLC单元与控制模块通过NI OPC相连并传输变速器检验过程中所需的校验数据交互；

所述的状态信息包括：ISG、TM电机信息、变速器档位信息、离合器信息、油泵电机信息。

所述的电机单元工作信息包括：TM电机和ISG电机的转速、扭距、运转模式及定子、转子、逆变器温度信息。

所述的校验数据交互包括：PLC请求的EDU档位、离合器、及TM、ISG电机所需的运转模式与转速扭距信息以及台架测功机的转速、扭距信息以及与测功机相连传输测功机的转速、扭距及工作状态信息。

4.根据权利要求1所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的控制模块包括：PLC单元、PEB单元、HCU单元和工控机单元，其中：PLC单元与工控机单元相连并传输台架主轴电机的基本信息，HCU单元与工控机单元相连并传输待测EDU内部的同步器以及油温、油压信息，PEB单元与工控机单元相连并传输待测EDU电机单元的运转参数信息。

5.根据权利要求1所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的功率检测机构包括：输入测功机、输出测功机以及测功机控制系统，其中：输入测功机和输出测功机分别与待测EDU相连并传输台架扭距及转速信息，测功机控制系统的输入端与台架控制系统相连并接收电机的转速扭距信息，输出端与控制模块的工控机单元相连传递测功机的转速扭距信息；

所述的台架扭距及转速信息包括：输入以及左、右输出测功机的实时转速与扭距。

6.根据权利要求5所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的输入测功机和输出测功机均通过主轴电机驱动，该主轴电机的输入端设有电磁离合器、扭矩传感器和万向伸缩式传动轴，采用伺服进给，最大行程为60mm；主轴电机为直驱输出方式，设有过载保护离合器、扭矩传感器和万向伸缩式传动轴，采用伺服进给和伺服调中心。

7.根据权利要求1所述的混合动力变速器下线检测装置，其特征是，所述的台架控制系统上还设有用于检测冷却管路气密性的冷却机构。

8.一种根据上述任一权利要求所述混合动力变速器下线检测装置的检测方法，其特征在于，对待测变速器进行以下检测：

1)包括气密性、驻车系统、离合器检测的变速箱机械总成检测操作，以检测壳体及冷却管路气密性是否达到出厂要求，检验EDU齿轴系统、离合器系统、驻车系统功能是否正常；

2)高压绝缘检测操作，以检验EDU高压系统绝缘是否达到出厂标准；

3)包括液压系统功能、泄露、档位自学习的液压系统检测操作，以检验EDU液压系统是否达到出厂标准；

4)包括传感器、执行器检测的低压电器系统检测操作，以检验EDU低压电器系统功能是否达到出厂要求；

5)包括TM、ISG检测的电机检测操作，以检验EDU电机功能模式是否达到出厂要求；

6)NVH检测操作，以检测由于加工缺陷，以及错、漏装等造成的EDU齿轮、轴承、电机、液压系统振动异常，确保EDU下线质量。