CN107367392A - 电力测功机式车辆负荷模拟系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力测功机式车辆负荷模拟系统及控制方法，该系统包括总控制器、扭矩传感器、增速齿轮箱、电力测功机、测功机控制器、能耗电阻箱组和发电机组，其中，总控制器、增速齿轮箱、电力测功机、测功机控制器、能耗电阻箱组和发电机组集成在车辆的底盘上。根据本发明的电力测功机式车辆负荷模拟系统，车辆在良好路面上行驶时通过增加负荷模拟不同工况和环境条件下的车辆行驶，不仅用于室内台架试验还可进行车辆道路试验；模拟负荷范围大且可进行无级调控，可由所述电力测功机式车辆负荷模拟系统代替传统的牵引负荷拖车进行负荷模拟，并可以对动机进行性能匹配测试。

Description

电力测功机式车辆负荷模拟系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车负荷模拟系统，具体而言，特别涉及一种电力测功机式车载负荷模拟系统及控制方法。

背景技术

汽车负荷模拟主要用途是在平坦的试验路面上，模拟车辆在各种工况下行驶载荷，以测试车辆传动系统部件性能与车辆的可靠性路试。常见的车辆负荷模拟方法是负荷拖车技术。但国内负荷拖车生产技术较落后，进口的牵引负荷车价格昂贵，而且负荷车也需要用整车来牵引，不仅无法在台架试验中使用，在车辆道路试验中也有诸多不便。

现有的集成于整车内的负荷模拟系统均不太成熟。

如中国专利授权公告号CN2663020Y描述的是一种电涡流式汽车负荷自动加载装置。电涡流加载装置由电涡流系统转子和电涡流系统定子构成并固定连接在活动支架上，通过电涡流模拟负载代替传统的负荷拖车方法。但这个汽车负荷自动加载装置考虑因素欠缺，例如在汽车上如何布置、安装等均未讨论，在车辆中集成不易实现。

如中国专利公告号CN104052127A描述的是一种根据待测车辆的质心和质量，通过改变负荷模拟装置钢筒或浇注水泥的钢筒中各筒段的注液量来改变模拟载荷大小，对车辆进行性能试验的方法。这项技术需要提前预知车辆质心位置以及模拟载荷的大小，液体响应也存在滞后问题，不具备良好的实时性，且此方法在模拟较大载荷的工况时有一定困难。

如中国专利公布号CN101408464A描述的是一种根据所需模拟的车辆载荷和路谱产生垂向载荷的底盘测功机。由测控系统发送指令，测功机产生相应的载荷，由车体传递给车轮，模拟出车辆垂向载荷的变化。这套系统能够较好的模拟出车辆在各工况下的载荷，但仅用于室内底盘测功机上，无法进行车辆道路试验，测试结果和真实结果有一定误差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种电力测功机式车载负荷模拟系统，该系统能够在道路试验中模拟出被测车辆在各工况下的载荷并实现无极调控，完成对大功率发动机的性能匹配测试以及车辆动力性能匹配测试。进一步地，本发明提供一种上述电力测功机式车载负荷模拟系统的控制方法。

根据本发明第一方面提供一种电力测功机式车辆负荷模拟系统，包括总控制器、扭矩传感器、增速齿轮箱、电力测功机、测功机控制器、能耗电阻箱组和发电机组，所述发电机组与所述总控制器、所述电力测功机、所述测功机控制器以及所述能耗电阻箱组连接，所述总控制器与所述扭矩传感器、所述增速齿轮箱、所述电力测功机、所述测功机控制器以及所述能耗电阻箱组连接，所述电力测功机与所述增速齿轮箱连接，所述增速齿轮箱与所述车辆的变速箱连接，所述扭矩传感器与车辆的发动机连接，其中，所述总控制器、所述增速齿轮箱、所述电力测功机、所述测功机控制器、所述能耗电阻箱组和所述发电机组集成在所述车辆的底盘上。

根据本发明提供的电力测功机式车辆负荷模拟系统，车辆在良好路面上行驶时通过增加负荷模拟不同工况和环境条件下的车辆行驶，不仅用于室内台架试验还可进行车辆道路试验；模拟负荷范围大且可进行无级调控，可由所述电力测功机式车辆负荷模拟系统代替传统的牵引负荷拖车进行负荷模拟，并可以对动机进行性能匹配测试。

另外，根据本发明上述实施例的电力测功机式车辆负荷模拟系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，电力测功机式车辆负荷模拟系统进一步包括设在所述车辆的所述底盘上的散热风扇组，所述能耗电阻箱临近所述散热风扇组设置。

根据本发明的一个实施例，所述发电机组临近所述散热风扇组设置。根

据本发明的一个实施例，所述散热风扇组设在所述总控制器和所述发电机组之间。

根据本发明的一个实施例，所述电力测功机与车辆的分动器连接。

根据本发明的一个实施例，所述增速齿轮箱加装在变速箱后，以便所述电力测功机通过主传动轴对发动机、变速器或分动器进行加载。本发明的第二

方面提供一种上述的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，包括以下步骤：S1：车辆由正常行驶状态进入负荷模拟状态时，发电机组发电以启动电力测功机、测功机控制器和总控制器，且所述发电机组启动电力测功机和测功机控制器后自动关闭；S2：测功机控制器根据扭矩传感器的信号与需要模拟的工况计算所需载荷的大小，对电力测功机进行闭环控制，电力测功机通过增速齿轮箱将输出转矩加在车辆的主传动轴上；S3：电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，一部分传递给能耗电阻箱并通过能耗电阻箱组耗散，剩余部分传递给所述电力测功机和所述测功机控制器，以维持所述电力测功机和所述测功机控制器的运转，和提供给散热风扇组对耗能电阻箱组和测功机控制器进行散热；S4：车辆由负荷模拟状态进入正常行驶状态时，总控制器控制测功机控制器控制电力测功机停止工作，此时不产生能量，无法维持电力测功机、测功机控制器与散热风扇组工作，加载系统迅速进入停止状态。

另外，根据本发明上述实施例的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在S3中，电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，有一部分提供给散热风扇组，以供所述散热风扇组运转。

根据本发明的一个实施例，在S1中，控制器根据发动机转速、油门开度、车速、坡度等信号，通过电力测功机改变施加在传动系统的转矩，实现负荷模拟。

根据本发明的一个实施例，所述发电机组位于车辆的地盘的尾部。本发明的附加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

图1是根据本发明的实施例的电力测功机式车辆负荷模拟系统的结构示意图。

图2是根据本发明的实施例的电力测功机式车辆负荷模拟系统的结构示意图的控制方法流程图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，根据本发明的实施例的电力测功机式车辆负荷模拟系统，包括总控制器7、扭矩传感器2、增速齿轮箱4、电力测功机5、测功机控制器6、能耗电阻箱组8和发电机组10。

具体而言，发电机组10与总控制器7、电力测功机5、测功机控制器6以及能耗电阻箱组8连接。总控制器7与扭矩传感器2、增速齿轮箱4、电力测功机5、测功机控制器6以及能耗电阻箱组8连接。

电力测功机5与增速齿轮箱4连接，增速齿轮箱4与车辆的变速箱3连接，扭矩传感器2与车辆的发动机1连接。

其中，总控制器7、增速齿轮箱4、电力测功机5、测功机控制器6、能耗电阻箱组8和发电机组10集成在车辆的底盘20上。

根据本发明提供的电力测功机式车辆负荷模拟系统，车辆在良好路面上行驶时通过增加负荷模拟不同工况和环境条件下的车辆行驶，不仅用于室内台架试验还可进行车辆道路试验；模拟负荷范围大且可进行无级调控，可由所述电力测功机式车辆负荷模拟系统代替传统的牵引负荷拖车进行负荷模拟，并可以对动机进行性能匹配测试。

进一步地，本发明提供的电力测功机式车辆负荷模拟系统与现有技术相比至少具有以下主要的优点：1、这种负荷模拟系统通过测功机控制器控制加载力矩大小，在车速较低时也能提供较大载荷，可以实现对模拟载荷的无极调控。

2、成本较低，结构紧凑，整套系统集成在整车之中，不仅可用于室内台架试验还可进行车辆道路试验，能够更精确模拟被测车辆的载荷变化。

3、相较于负荷拖车，负荷模拟系统的控制更为简单，不必考虑试验车和牵引负荷车之间的通信。

本负荷模拟系统根据总控制器采集的发动机转速、油门开度、车速、道路坡度、发动机输出力矩反馈等信号，计算需要模拟的转矩大小，指令测功机控制器改变测功机加载力矩大小，可以实现对模拟载荷的无极调控。与传统的负荷拖车相比，加载装置直接对车辆主传动轴加载，不需要通过牵引负荷拖车来实现加载，可以达到实车所要求的任何车速。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，电力测功机式车辆负荷模拟系统进一步包括设在车辆的所述底盘20上的散热风扇组9，能耗电阻箱8临近散热风扇组9设置。由此，可以便于对能耗电阻箱8进行风冷降温和提高能耗效率。进一步地，为了便于降温效率和能耗效率，发电机组10临近散热风扇组 9设置。可选地，根据本发明的一个实施例，散热风扇组9设在总控制器7和发电机组10之间。

根据本发明的一些实施例，电力测功机5与车辆的分动器连接。可选地，根据本发明的一个示例，增速齿轮箱4加装在变速箱3后，以便电力测功机5 通过主传动轴对发动机1、变速器或分动器进行加载。

下面结合图1对本发明作进一步说明。

电力测功机式车辆负荷模拟系统，包括总控制器7、扭矩传感器2、增速齿轮箱4、电力测功机5、测功机控制器6、能耗电阻箱组8、散热风扇组9、发电机组10，其特征在于集成于车辆底盘上。增速齿轮箱4加装在变速箱3 后与电力测功机5相连。电力测功机5通过导线与总控制器7、测功机控制器6、能耗电阻箱组8、散热风扇组9、发电机组10相连。总控制器7、测功机控制器6布置在电力测功机5旁，能耗电阻箱组9位于电力测功机5后，散热风扇组9旁，发电机组10放于末端。总控制器7根据发动机转速、油门开度、车速、坡度等信号，通过电力测功机5改变施加在传动系统的转矩，实现负荷模拟。可以用于对大功率发动机、变速箱、分动器性能进行测试以及车辆可靠性路试。

本发明的工作过程是：车辆由正常行驶状态进入负荷模拟状态时，发电机组10发电启动电力测功机5与测功机控制器6，总控制器7根据扭矩传感器2 的信号与模拟的工况计算所需载荷的大小，对电力测功机5进行闭环控制，电力测功机5通过增速齿轮箱4直接对车辆的主传动轴进行加载。电力测功机5 在负荷模拟时将产生大量的能量，这些能量绝大部分通过能耗电阻箱组8耗散掉，另一小部分能量用于维持电力测功机5、测功机控制器6的运转和提供给散热风扇组9对耗能电阻箱组8和测功机控制器6进行散热。车辆由负荷模拟状态进入正常行驶状态时，总控制器7控制测功机控制器6控制电力测功机5 停止工作，此时不产生能量，无法维持电力测功机5、测功机控制器6与散热风扇组9工作，加载系统迅速进入停止状态。

如图2所示，根据本发明的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：车辆由正常行驶状态进入负荷模拟状态时，发电机组发电以启动电力测功机、测功机控制器和总控制器，且所述发电机组启动电力测功机和测功机控制器后自动关闭。S2：测功机控制器根据扭矩传感器的信号与需要模拟的工况计算所需载荷的大小，对电力测功机进行闭环控制，电力测功机通过增速齿轮箱将输出转矩加在车辆的主传动轴上。S3：电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，一部分传递给能耗电阻箱并通过能耗电阻箱组耗散，剩余部分传递给所述电力测功机和所述测功机控制器，以维持所述电力测功机和所述测功机控制器的运转，和提供给散热风扇组对耗能电阻箱组和测功机控制器进行散热。

S4：车辆由负荷模拟状态进入正常行驶状态时，总控制器控制测功机控制器控制电力测功机停止工作，此时不产生能量，无法维持电力测功机、测功机控制器与散热风扇组工作，加载系统迅速进入停止状态。

根据本发明提供的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，车辆在良好路面上行驶时通过增加负荷模拟不同工况和环境条件下的车辆行驶，不仅用于室内台架试验还可进行车辆道路试验；模拟负荷范围大且可进行无级调控，可由所述电力测功机式车辆负荷模拟系统代替传统的牵引负荷拖车进行负荷模拟，并可以对动机进行性能匹配测试。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在S3中，电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，有一部分提供给散热风扇组，以供所述散热风扇组运转。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在S1中，控制器根据发动机转速、油门开度、车速、坡度等信号，通过电力测功机改变施加在传动系统的转矩，实现负荷模拟。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述发电机组位于车辆的地盘的尾部。

可以理解的是，系统由总控制器根据发动机转速、油门开度、车速、坡度等信号，通过电力测功机改变施加在传动系统的转矩，实现负荷模拟。用于对大功率发动机、变速箱以及分动器性能进行测试。增速齿轮箱加装在变速箱后，用于电力测功机通过主传动轴对发动机、变速器或分动器进行加载。测功机控制器可以根据总控制器计算的模拟载荷对电力测功机进行控制，能够在重型车辆上提供较大载荷以及实现载荷的无级调控。发电机组用于启动电力测功机和测功机控制器后自动关闭。系统稳定工作后，所述电力测功机、测功机控制器、散热风扇组所需的能量均由电力测功机加载时产生的能量提供。总控制器、测功机控制器根据扭矩传感器的信号与需要模拟的工况计算所需载荷的大小，对电力测功机进行闭环控制，电力测功机通过增速齿轮箱将输出转矩加在车辆的主传动轴上。

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必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，包括总控制器(7)、扭矩传感器(2)、增速齿轮箱(4)、电力测功机(5)、测功机控制器(6)、能耗电阻箱组(8)和发电机组(10)，所述发电机组(10)与所述总控制器(7)、所述电力测功机(5)、所述测功机控制器(6)以及所述能耗电阻箱组(8)连接，所述总控制器(7)与所述扭矩传感器(2)、所述增速齿轮箱(4)、所述电力测功机(5)、所述测功机控制器(6)以及所述能耗电阻箱组(8)连接，所述电力测功机(5)与所述增速齿轮箱(4)连接，所述增速齿轮箱(4)与所述车辆的变速箱(3)连接，所述扭矩传感器(2)与车辆的发动机(1)连接，其中，所述总控制器(7)、所述增速齿轮箱(4)、所述电力测功机(5)、所述测功机控制器(6)、所述能耗电阻箱组(8)和所述发电机组(10)集成在所述车辆的底盘(20)上。

2.根据权利要求1所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，进一步包括设在所述车辆的所述底盘(20)上的散热风扇组(9)，所述能耗电阻箱(8)临近所述散热风扇组(9)设置。

3.根据权利要求2所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，所述发电机组(10)临近所述散热风扇组(9)设置。

4.根据权利要求3所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，所述散热风扇组(9)设在所述总控制器(7)和所述发电机组(10)之间。

5.根据权利要求1所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，所述电力测功机(5)与车辆的分动器连接。

6.根据权利要求1所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统，其特征在于，所述增速齿轮箱(4)加装在变速箱(3)后，以便所述电力测功机(5)通过主传动轴对发动机(1)、变速器或分动器进行加载。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：车辆由正常行驶状态进入负荷模拟状态时，发电机组发电以启动电力测功机、测功机控制器和总控制器，且所述发电机组启动电力测功机和测功机控制器后自动关闭；

S2：测功机控制器根据扭矩传感器的信号与需要模拟的工况计算所需载荷的大小，对电力测功机进行闭环控制，电力测功机通过增速齿轮箱将输出转矩加在车辆的主传动轴上；

S3：电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，一部分传递给能耗电阻箱并通过能耗电阻箱组耗散，剩余部分传递给所述电力测功机和所述测功机控制器，以维持所述电力测功机和所述测功机控制器的运转,和提供给散热风扇组对耗能电阻箱组和测功机控制器进行散热；

S4：车辆由负荷模拟状态进入正常行驶状态时，总控制器控制测功机控制器控制电力测功机停止工作，此时不产生能量，无法维持电力测功机、测功机控制器与散热风扇组工作，加载系统迅速进入停止状态。

8.根据权利要求7所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，其特征在于，在S3中，电力测功机在负荷模拟时将产生的能量，有一部分提供给散热风扇组，以供所述散热风扇组运转。

9.根据权利要求7所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，其特征在于，在S1中，控制器根据发动机转速、油门开度、车速、坡度等信号，通过电力测功机改变施加在传动系统的转矩，实现负荷模拟。

10.根据权利要求7所述的电力测功机式车辆负荷模拟系统的控制方法，其特征在于，所述发电机组位于车辆的地盘的尾部。