CN108709729A - 新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，其中，试验系统包括双测功机系统、电机控制器、电池模拟器、输出控制设备以及信号采集设备等部分，试验方法包括以下步骤：动力总成安装，按照上述试验系统进行布置；试验系统调试；花键可靠性试验初试；花键可靠性试验；花键可靠性试验复试；数据分析。本发明提供的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过台架强化工况，使动力总成花键可靠性试验不受道路环境的限制，可以使动力系统长时间处于急加速、急减速状态，从而缩短了试验周期，有利于设计过程中方案的及时变更。

Description

新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法

技术领域

本发明属于新能源汽车动力系统试验领域，涉及一种动力总成台架试验装置和方法，具体涉及一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法。

背景技术

近年来，新能源汽车逐渐走进汽车行业的大舞台并大放异彩，电动汽车更是作为新能源汽车中的主力军。电机花键、变速器花键及发动机花键为新能源汽车在行驶过程中的主要磨损部位，对汽车的可靠性行驶起着至关重要的作用。因此，对动力总成花键的可靠性试验就十分必要。然而，传统的可靠性路试试验花费时间长达数月，用此方法来验证或验收花键的设计方案，周期较长，不利于设计修改。

因此，如何缩短花键可靠性试验的周期，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过该系统和方法可缩短试验周期，有利于设计过程中方案的及时变更。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统，包括：

双测功机系统，包括用于向动力总成施加道路阻力的两个测功机以及与两个所述测功机相连的用于记录试验数据的双测功机控制系统；

与电机控制器相连的电池模拟器，所述电池模拟器用于为电机系统提供动力源并回收所述动力总成的发电电能；

用于控制所述动力总成按照设定的工况进行输出的输出控制设备，所述输出控制设备通过信号采集设备与所述电机控制器连接，所述输出控制设备与所述双测功机控制系统相连。

优选地，在上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统中，所述动力总成为混合动力系统时，还包括与发动机连接的燃油消耗测试仪。

优选地，在上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统中，还包括用于冷却所述动力总成的冷却系统。

本发明还提供了一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，包括以下步骤，

动力总成安装：按照如上所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统的布置方式将动力总成固定安装在双测功机系统之间；

试验系统调试：包括双测功机系统调试、电池模拟器调试、输出控制设备调试以及动力总成磨合调试，当动力总成为混合动力系统时，还包括燃油消耗测试仪调试；

花键可靠性试验初试：对花键跨棒距进行测量；

花键可靠性试验：输出控制设备采用帕斯卡工况控制动力总成输出并完成预设的循环次数；

花键可靠性试验复试：对花键跨棒距进行复测；

数据分析：根据花键可靠性试验初试和花键可靠性试验复试所测得的花键跨棒距数据，分析花键磨损量是否满足设计要求。

优选地，在上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法中，当动力总成为混合动力系统时，动力总成磨合调试的过程为：1)以初始目标油门使动力总成加速至用户常用转速，初始目标油门的开度为8％～12％，用户常用转速为车速在60km/h～80km/h范围内对应的转速；2)模拟预设坡度，使动力总成转速减速到0r/min，并静置至转速无波动；3)重复步骤1)至2)若干次；5)以10％油门梯度增加目标油门，重复步骤1)至4)直至目标油门为100％。

优选地，在上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法中，在花键可靠性试验初试和花键可靠性试验复试过程中，对于混合动力系统，对双质量飞轮输出端、耦合系统输入端、耦合系统输出端以及变速器输入端花键跨棒距进行测量；对于纯电动动力系统，对电机花键与变速器花键跨棒距进行测量。

优选地，在上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法中，花键可靠性试验过程中，输出控制设备采用帕斯卡工况控制动力总成输出并完成500次循环。

本发明提供的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过台架强化工况，使动力总成花键可靠性试验不受道路环境的限制，可以使动力系统长时间处于急加速、急减速状态，从而缩短了试验周期，有利于设计过程中方案的及时变更。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中混合动力系统的动力总成花键可靠性试验系统连接关系示意图；

图2为本发明具体实施例中纯电动系统的动力总成花键可靠性试验系统连接关系示意图；

图3为外花键跨棒距测量示意图；

图4为内花键跨棒距测量示意图。

图1至图4中：

1-双测功机控制系统、2-输出控制设备、3-电池模拟器、4-电机控制器、5-燃油消耗测试仪、6-冷却系统、7-测功机、8-发动机、9-耦合系统、10-变速器、11-信号采集设备、12-第一监控设备、13-第二监控设备、14-电机。

图1和图2中的双实线表示高压线束，单实线表示低压线束，虚线表示水路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1和图2，本发明提出了一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过采集动力总成可靠性试验前后的初复试数据，分析动力系统在完成可靠性试验工况后，花键的间隙变化量。

本发明提供的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统，包括：

用于向动力总成施加道路阻力并记录试验数据的双测功机系统，包括用于向动力总成施加道路阻力的两个测功机7以及与两个测功机7相连的用于记录试验数据的双测功机控制系统1；

与电机控制器4相连的电池模拟器3，电池模拟器3用于为电机系统提供动力源并回收动力总成的发电电能，电机控制器4则控制动力总成中的电机14进行动力输出；

用于控制动力总成按照设定的工况进行输出的输出控制设备2，输出控制设备2既与双测功机控制系统1通过第一CAN总线相连以控制测功机7模拟不同的坡度，又通过信号采集设备11及第二CAN总线与电机控制器4相连，用于控制动力总成按照设定的工况输出动力，如图1和图2所示，CAN1代表第一CAN总线，CAN2代表第二CAN总线。

优选地，在上述试验系统中，动力总成为混合动力系统时，还包括与发动机8连接的燃油消耗测试仪5。如图1所示，动力总成的发动机8和电机通过耦合系统9进行耦合，并输出动力到变速器10。燃油消耗测试仪5通过与动力总成中的发动机8连接，为发动机8提供燃油供给，并保证燃油压力。

优选地，在上述试验系统中，还包括用于冷却动力总成的冷却系统6，冷却系统6控制试验样品，即动力总成的冷却液循环。

需要说明的是，本方案中的输出控制设备2优选采用了MicroAutoBox，MicroAutoBox可以提供一种编程环境，使系统按照特定的工况运转。当然，还可以通过其他具备CAN通信收发和逻辑处理功能的设备替代，如具备CAN收发功能的单片机等。优选地，本方案的信号采集设备11采用CANalyzer来采集、记录电机控制器4发送出的CAN信号，可以显示信号曲线，曲线的形式可以更加直观地反映运行趋势。当然，还可以使用其他具备CAN信号采集功能的设备或仪器替代，如CANape等。

需要说明的是，上述试验系统还包括用于观察输出控制设备2的运行状态的第一监控设备12以及用于观察电池模拟器3的运行状态的第二监控设备13，如图1和图2所示，本方案中的监控设备优选PC机，当然，还可以采用其他监控设备。

本发明还提供了一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，包括步骤：动力总成安装、试验系统调试、花键可靠性试验初试、花键可靠性试验、花键可靠性试验复试、数据分析。下面详细介绍该试验方法的各个步骤。

(1)动力总成安装，按照上述新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统的布置方式将试验样品，即动力总成固定安装在双测功机系统之间，确保动力总成与双测功机系统的对中偏差在允许范围内；对动力总成进行状态检查并记录检查结果及相关参数，这些状态检查包括对动力总成所使用的电机14、发动机8、变速器10的型号和安装螺栓进行状态检查。

(2)试验系统调试，包括双测功机系统调试、电池模拟器调试、输出控制设备调试以及动力总成磨合调试，当动力总成为混合动力系统时，还包括燃油消耗测试仪调试。

其中，在双测功机系统调试过程中，需正确配置试验所使用的道路阻力参数及整车CAN网络参数，直至双测功机系统所加载的道路阻力为预期值，并保证所收到的CAN信号正确。

在燃油消耗测试仪调试过程中，根据所使用发动机型号配置燃油压力，直至满足发动机燃油压力要求。

在电池模拟器调试过程中，配置电池模拟器3输出模式为恒压输出模式，保证动力系统持续输出。

在输出控制设备调试过程中，正确配置试验所使用工况模型，并保证输出控制设备2能够正确收到并发送CAN数据。

在动力总成磨合调试过程中，当动力总成为混合动力系统时，动力总成磨合调试的过程为：1)以初始目标油门使动力总成加速至用户常用转速，初始目标油门的开度为10％左右，通常为8％～12％，用户常用转速为车速在60km/h～80km/h范围内对应的转速；2)模拟预设坡度，使动力总成转速减速到0r/min，并静置至转速无波动；3)重复步骤1)至2)若干次；5)以10％油门梯度增加目标油门，重复步骤1)至4)直至目标油门为100％。

(3)花键可靠性试验初试，在花键可靠性试验开始之前，应对花键跨棒距进行测量。对于混合动力系统，应使用专用量具(如量棒、塞块、千分尺等)对双质量飞轮输出端、耦合系统输入端、耦合系统输出端、变速器输入端花键跨棒距进行测量；对于纯电动动力系统，应使用专用量具对电机花键与变速器花键跨棒距进行测量。其中，外花键跨棒距的测量按图3所示方式进行测量，内花键跨棒距按图4所示方式进行测量，图3和图4中的L表示跨棒距。

(4)花键可靠性试验，本方案通过帕斯卡工况路谱的分析强化实现本次试验，即，动力总成花键可靠性试验工况由实车在进行帕斯卡工况时采集的路谱转换而成。并且，在进行动力总成花键可靠性试验时，应按帕斯卡工况要求完成预设的循环次数。优选地，按照帕斯卡工况要求，输出控制设备2控制动力总成输出并完成500次循环。

需要说明的是，在试验过程中，应每天对试验系统的高压线束、零部件外观和螺栓紧固度等进行检查，确保试验安全进行。

(5)花键可靠性试验复试，按照上述步骤(3)对花键跨棒距进行复测。

(6)试验数据记录和分析，在试验过程中，双测功机控制系统1自动记录以下数据：测功机转速、测功机转矩、道路阻力、电机转速、电机转矩、电机系统故障等级、电机温度、电压和电流等。根据采集到的台架试验数据，分析动力总成系统在整个可靠性试验过程中是否稳定运行；根据花键可靠性试验初试和复试所测得的花键跨棒距数据，分析花键磨损量是否满足设计要求。

本发明提供的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过台架强化工况，使动力总成花键可靠性试验不受道路环境的限制，可以使动力系统长时间处于急加速、急减速状态，从而缩短了试验周期，有利于设计过程中方案的及时变更。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统，其特征在于，包括：

双测功机系统，包括用于向动力总成施加道路阻力的两个测功机以及与两个所述测功机相连的用于记录试验数据的双测功机控制系统；

与电机控制器相连的电池模拟器，所述电池模拟器用于为电机系统提供动力源并回收所述动力总成的发电电能；

用于控制所述动力总成按照设定的工况进行输出的输出控制设备，所述输出控制设备通过信号采集设备与所述电机控制器连接，所述输出控制设备与所述双测功机控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统，其特征在于，所述动力总成为混合动力系统时，还包括与发动机连接的燃油消耗测试仪。

3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统，其特征在于，还包括用于冷却所述动力总成的冷却系统。

4.一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，其特征在于，包括以下步骤，

动力总成安装：按照如权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统的布置方式将动力总成固定安装在双测功机系统之间；

试验系统调试：包括双测功机系统调试、电池模拟器调试、输出控制设备调试以及动力总成磨合调试，当动力总成为混合动力系统时，还包括燃油消耗测试仪调试；

花键可靠性试验初试：对花键跨棒距进行测量；

花键可靠性试验：输出控制设备采用帕斯卡工况控制动力总成输出并完成预设的循环次数；

花键可靠性试验复试：对花键跨棒距进行复测；

数据分析：根据花键可靠性试验初试和花键可靠性试验复试所测得的花键跨棒距数据，分析花键磨损量是否满足设计要求。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，其特征在于，当动力总成为混合动力系统时，动力总成磨合调试的过程为：1)以初始目标油门使动力总成加速至用户常用转速，初始目标油门的开度为8％～12％，用户常用转速为车速在60km/h～80km/h范围内对应的转速；2)模拟预设坡度，使动力总成转速减速到0r/min，并静置至转速无波动；3)重复步骤1)至2)若干次；5)以10％油门梯度增加目标油门，重复步骤1)至4)直至目标油门为100％。

6.根据权利要求4所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，其特征在于，在花键可靠性试验初试和花键可靠性试验复试过程中，对于混合动力系统，对双质量飞轮输出端、耦合系统输入端、耦合系统输出端以及变速器输入端花键跨棒距进行测量；对于纯电动动力系统，对电机花键与变速器花键跨棒距进行测量。

7.根据权利要求4所述的新能源汽车动力总成花键可靠性试验方法，其特征在于，花键可靠性试验过程中，输出控制设备采用帕斯卡工况控制动力总成输出并完成500次循环。