CN113029590B - 一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法，试验方法包括车辆测试，所述车辆测试包括加速测试、驱动模式切换测试、换挡测试、制动测试、Tip in/out测试；数据处理，所述数据处理包含车辆冲击度计算、响应延迟计算、以及半轴扭矩与冲击度关联性分析。本发明实施例实现了同步采集CAN数据和传感器数据，并提出加速、驱动模式切换、换挡、以及Tip in/out的动力传递平顺性试验方法，并且提出冲击度作为评价指标，并采用关联系数法分析半轴扭矩、电机扭矩、以及发动机扭矩对于冲击度的关联性，为混合动力车辆研发测试和数据处理提供指导。

Description

一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，尤其是涉及一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法。

背景技术

混合动力车辆由于存在多种动力源驱动车辆，在行驶过程中，存在多种动力耦合状态切换，极易影响动力传递的平顺性，由此影响车辆纵向行驶平顺性。在混合动力车辆研发和测试过程中，对动力传递平顺性的优化技术已成为研发重点之一，由此亟需针对动力传递平顺性的试验研发验证测试方法。本发明针对当前混合动力车辆研发过程的需求，提出一种混合动力车辆动力传递平顺性的试验方法，为车辆试验提供指导。

发明内容

本发明实施例提出一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法，针对不同构型混合动力车辆多种动力耦合切换，尤其是在加速、驱动模式切换、以及换挡等过程中的动力传递平顺性测试。

一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置，包括：GPS，半轴扭矩传感器，加速度计，数采模块，上位机；

所述GPS用于采集混合动力车辆行驶速度信号；

所述半轴扭矩传感器用于采集混合动力车辆驱动轴扭矩状态信号；

所述加速度计用于采集混合动力车辆加速度信号；

所述数采模块包含CAN通讯接口和模拟量接口，所述CAN通讯接口和模拟量接口用于同步采集混合动力车辆整车控制器的CAN信号和混合动力车辆行驶速度信号、混合动力车辆驱动轴扭矩状态信号、混合动力车辆加速度信号，并将同步采集信号传输至所述上位机。

优选的，所述CAN信号包括加速踏板开度、电机扭矩、发动机转速、发动机扭矩、挡位、动力电池SOC。

优选的，所述GPS安装在车辆乘员舱前挡风玻璃中部，所述半轴扭矩传感器安装在混合动力车辆驱动轴上，所述加速度计安装在驾驶员座椅右侧导轨后端。

一种混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，所述方法根据所述混合动力车辆动力传递平顺性试验装置执行，其特征在于，包括：

混合动力车辆动力传递平顺性试验装置的安装与调试；

车辆测试，所述车辆测试包括加速测试、驱动模式切换测试、换挡测试、制动测试、Tip in/out测试；

数据处理，所述数据处理包含车辆冲击度计算、响应延迟计算、以及半轴扭矩与冲击度关联性分析。

所述加速测试包括纯电动模式加速测试和混合动力模式加速测试，所述纯电动模式为仅有电机驱动车辆，所述混合动力模式为由电机和发动机共同驱动车辆；

所述加速测试分为起步加速和超越加速，所述起步加速的具体测试方法为，车辆从静止状态，在预设时间内将加速踏板开度增加至第一预设开度、第二预设开度以及第三预设开度将车速加速至第一预设车速，并保持匀速行驶；其中，第一预设开度小于第二预设开度，第二预设开度小于第三预设开度；第一预设开度为10％-20％，第二预设开度为40-60％，第三预设开度为100％；

所述超越加速为车辆在第一预设车速保持匀速，在预设时间内将加速踏板开度增加至第二预设开度或者第三预设开度，加速第二预设车速；第一预设车速低于第二预设车速；第一预设车速为40km/h-60km/h，第二预设车速大于100km/h；

所述驱动模式切换测试是指纯电动模式与混合动力模式的互相切换，将动力电池SOC调整到预设SOC值，使得纯电动模式和混合动力模式均可在所述预设SOC值下工作，然后使车辆保持在第一预设车速行驶，然后强制发动机启动或停机，使得发动机进入或者退出驱动车辆；

所述换挡测试针对装备变速箱的混合动力车辆，测试方法为从车辆静止出发，在预设时间内将加速踏板踩下至一定开度，使车速达到第二预设车速或者当前踏板开度下的稳定车速；

所述制动测试，车辆从第三预设车速出发，踩下第一预设制动踏板开度，触发电机再生制动并将不触发ABS，使车辆停车；第一预设制动踏板开度为10-20％；第三预设车速为70km/h-90km/h；

所述Tip in/out测试为加速踏板快踩快松的测试，具体试验方法为车辆以第四预设车速匀速行驶，在预设时间内踩下加速踏板至第三预设开度，使车辆加速至第三预设车速，然后在预设时间松开踏板，使车辆减速至第四预设车速或者停车；第四预设车速为10km/h-20km/h。

优选的，所述车辆冲击度为车辆加速度的变化率，车辆冲击度通过对加速度信号求微分获得，计算公式为：

式中，j为车辆加速度的变化率，α为车辆纵向加速度。

优选的，所述响应延迟为加速踏板为加速踏板第一个非零点到半轴扭矩第一个非零点的时间间隔，计算公式为：

Δt＝t₂-t₁

式中，Δt为响应延迟，t₁为加速踏板第一个非零点时刻，t₂为半轴扭矩第一个非零点时刻。

优选的，所述半轴扭矩与冲击度关联性分析通过相关系数法分析，计算公式为：

式中r_ab为关联系数，S_ab为半轴扭矩和冲击度的协方差，S_a为半轴扭矩的标准差，S_b为冲击度的标准差；

式中，T_i为第i点的半轴扭矩，

为半轴扭矩的平均值，j_i为第i点的冲击度，

为冲击度平均值，n为采集点数量；

S_a为半轴扭矩的标准差计算公式如下：

S_b为冲击度的标准差计算公式如下：

优选的，所述半轴扭矩为在某时间间隔内的半轴扭矩值、半轴扭矩变化量以及半轴扭矩变化率。

本发明实施例与现有技术相比，具体有益效果如下：

本发明实施例提供了一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置及方法，实现了同步采集CAN数据和传感器数据，并提出加速、驱动模式切换、换挡、以及Tip in/out的动力传递平顺性试验方法，并且提出冲击度作为评价指标，并采用关联系数法分析半轴扭矩、电机扭矩、以及发动机扭矩对于冲击度的关联性，为混合动力车辆研发测试和数据处理提供指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明所述的一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置示意图；

图2是本发明所述的一种混合动力车辆动力传递平顺性试验方法流程图。

附图标记说明：1-整车控制器，2-GPS，3-半轴扭矩传感器，4-加速度计，5-数采模块，6-上位机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

下面将结合参考附图来详细说明本发明实施例。

实施例一：

如图1所示，一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置，所述混合动力车辆动力传递平顺性试验装置包括GPS2、半轴扭矩传感器3、加速度计4、数采模块5和上位机6。

所述GPS(全球定位系统)2安装在车辆乘员舱前挡风玻璃中部，用于采集车辆行驶速度，输出信号线连接到所述数采模块5。

所述半轴扭矩传感器3安装在驱动轴上，用于采集车辆驱动轴扭矩状态，输出信号线连接到所述数采模块5。

所述加速度计4安装在驾驶员座椅右侧导轨后端，用于采集车辆加速度信号，输出信号线连接到所述数采模块5。

所述数采模块5包含CAN(控制器局域网络)通讯接口和模拟量接口，用于同步采集待试验混合动力车辆整车控制器1的CAN信号和上述传感器信号，并且数采模块5将上述CAN信号和上述传感器信号传输至上位机6。

所述CAN信号应至少包括加速踏板开度、电机扭矩、发动机转速、发动机扭矩、挡位、动力电池SOC(荷电状态)等信号。

实施例二：

如图2所示，一种混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，包括混合动力车辆动力传递平顺性试验装置的安装与调试，车辆测试和数据分析，具体步骤如下：

(1)所述混合动力车辆动力传递平顺性试验装置安装在车辆相应位置，经过车辆试车测试，保证数据采集的可靠性与准确性。

(2)所述车辆测试包括加速测试、驱动模式切换测试、换挡测试、制动测试、Tipin/out测试。所述加速测试包括纯电动模式加速测试和混合动力模式加速测试，所述纯电动模式为仅有电机驱动车辆，所述混合动力模式为由电机和发动机共同驱动车辆。所述加速测试分为起步加速和超越加速，所述起步加速的具体测试方法为，车辆从静止状态，快速将加速踏板开度增加至小开度(例如20％)、中等开度(如50％)以及大开度(如100％)将车速加速至中等车速(如50km/h)，并保持匀速行驶，所述超越加速为车辆在中等车速保持匀速(如50km/h)，快速将加速踏板开度增加至中等开度或者大开度，加速至高车速(如100km/h)。

所述驱动模式切换测试是指纯电动模式与混合动力模式的互相切换，将动力电池SOC值调整到预设SOC值(如50％、60％等)，使得纯电动模式和混合动力模式均可在此SOC值下工作，然后使车辆保持在中等车速行驶，然后强制发动机启动或停机，使得发动机进入或者退出驱动车辆。

所述换挡测试针对装备变速箱的混合动力车辆，测试方法为从车辆静止出发，快速将加速踏板踩下至一定开度，使车速达到高车速(如100km/h、120km/h)或者当前踏板开度下的最高车速。

所述制动测试，车辆从较高车速出发，踩下较小的制动踏板开度(例如10％)，出发电机再生制动并将不触发ABS(防抱死制动系统)，使车辆停车。

所述Tip in/out测试为加速踏板快踩快松的测试，具体试验方法为车辆以较低车速(如10km/h)匀速行驶，快速踩下加速踏板至大开度，使车辆加速至较高车速(如80km/h)，然后快速松开踏板，使车辆减速至较低车速或者停车。

其中，小开度为第一预设开度，中等开度为第二预设开度，大开度为第三预设开度；第一预设开度为10％-20％，第二预设开度为40-60％，第三预设开度为100％。

中等车速为第一预设车速，高车速为第二预设车速，较高车速为第三预定车速，较低车速为第四预设车速；第一预设车速为40km/h-60km/h，第二预设车速大于100km/h，第三预设车速为70km/h-90km/h，第四预设车速为10km/h-20km/h。

较小制动踏板开度为第一预设制动踏板开度，第一预设制动踏板开度为10-20％。

快速踩下和松开踏板指在预设时间内将踏板移动至预设位置，预设时间优选为0.2s-0.5s。

(3)所述数据处理包含车辆冲击度计算、响应延迟计算、以及半轴扭矩与冲击度关联性分析。

冲击度计算j为车辆加速度的变化率，计算方法为对加速度信号求微分，以此指标反映车辆动力传递对于整车平顺性的影响。

式中j为车辆加速度的变化率；α为车辆纵向加速度，单位m/s²。

所述响应延迟为加速踏板为加速踏板第一个非零点到半轴扭矩第一个非零点的时间间隔，此指标反映车辆动力系统传递的延迟。

Δt＝t₂-t₁

式中Δt为响应延迟，t₁为加速踏板第一个非零点时刻，t₂为半轴扭矩第一个非零点时刻。

所述半轴扭矩与冲击度的关联性分析为在某时间间隔内的半轴扭矩值、半轴扭矩变化量以及半轴扭矩变化率与车辆冲击度的关联性分析，采用相关系数法分析半轴扭矩与冲击度的关联性。

半轴扭矩值为例，分析其与冲击度的关联性。公式如下：

式中r_ab为关联系数，S_ab为半轴扭矩值和冲击度的协方差，S_a为半轴扭矩值的标准差，S_b为冲击度的标准差。

式中T_i为第i点的半轴扭矩，

为半轴扭矩的平均值，j_i为第i点的冲击度，

为冲击度平均值，n为采集点数量。

S_a为半轴扭矩值的标准差计算公式如下：

S_b为冲击度的标准差计算公式如下：

同样的方法可以计算，半轴扭矩变化率与冲击度的关联性和半轴扭矩变化量与冲击度的关联性计算方法，此处不再赘述。

由此延伸，电机扭矩、发动机扭矩与冲击度的关联性，计算方法同上，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (6)

1.一种混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，所述方法根据一种混合动力车辆动力传递平顺性试验装置执行，其特征在于，

所述装置包括：GPS，半轴扭矩传感器，加速度计，数采模块，上位机；

所述GPS用于采集混合动力车辆行驶速度信号；

所述半轴扭矩传感器用于采集混合动力车辆驱动轴扭矩状态信号；

所述加速度计用于采集混合动力车辆加速度信号；

所述数采模块包含CAN通讯接口和模拟量接口，所述CAN通讯接口和模拟量接口用于同步采集混合动力车辆整车控制器的CAN信号和混合动力车辆行驶速度信号、混合动力车辆驱动轴扭矩状态信号、混合动力车辆加速度信号，并将同步采集信号传输至所述上位机；

所述方法包括：

混合动力车辆动力传递平顺性试验装置的安装与调试；

车辆测试，所述车辆测试包括加速测试、驱动模式切换测试、换挡测试、制动测试、Tipin/out测试；

数据处理，所述数据处理包含车辆冲击度计算、响应延迟计算、以及半轴扭矩与冲击度关联性分析，为混合动力车辆研发测试和数据处理提供指导；

所述半轴扭矩与冲击度关联性分析通过相关系数法分析，计算公式为：

式中r_ab为关联系数，S_ab为半轴扭矩和冲击度的协方差，S_a为半轴扭矩的标准差，S_b为冲击度的标准差；

式中，T_i为第i点的半轴扭矩，

为半轴扭矩的平均值，j_i为第i点的冲击度，

为冲击度平均值，n为采集点数量；

S_a为半轴扭矩的标准差计算公式如下：

S_b为冲击度的标准差计算公式如下：

所述半轴扭矩为在某时间间隔内的半轴扭矩值、半轴扭矩变化量以及半轴扭矩变化率。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，其特征在于：

所述CAN信号包括加速踏板开度、电机扭矩、发动机转速、发动机扭矩、挡位、动力电池SOC。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，其特征在于：

所述GPS安装在车辆乘员舱前挡风玻璃中部，所述半轴扭矩传感器安装在混合动力车辆驱动轴上，所述加速度计安装在驾驶员座椅右侧导轨后端。

4.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，其特征在于：

所述加速测试包括纯电动模式加速测试和混合动力模式加速测试，所述纯电动模式为仅有电机驱动车辆，所述混合动力模式为由电机和发动机共同驱动车辆；

所述加速测试分为起步加速和超越加速，所述起步加速的具体测试方法为，车辆从静止状态，在预设时间内将加速踏板开度增加至第一预设开度、第二预设开度以及第三预设开度将车速加速至第一预设车速，并保持匀速行驶；其中，第一预设开度小于第二预设开度，第二预设开度小于第三预设开度；第一预设开度为10％-20％，第二预设开度为40-60％，第三预设开度为100％；

所述超越加速为车辆在第一预设车速保持匀速，在预设时间内将加速踏板开度增加至第二预设开度或者第三预设开度，加速第二预设车速；第一预设车速低于第二预设车速；第一预设车速为40km/h-60km/h，第二预设车速大于100km/h；

所述驱动模式切换测试是指纯电动模式与混合动力模式的互相切换，将动力电池SOC调整到预设SOC值，使得纯电动模式和混合动力模式均可在所述预设SOC值下工作，然后使车辆保持在第一预设车速行驶，然后强制发动机启动或停机，使得发动机进入或者退出驱动车辆；

所述换挡测试针对装备变速箱的混合动力车辆，测试方法为从车辆静止出发，在预设时间内将加速踏板踩下至一定开度，使车速达到第二预设车速或者当前踏板开度下的稳定车速；

所述制动测试，车辆从第三预设车速出发，踩下第一预设制动踏板开度，触发电机再生制动并将不触发ABS，使车辆停车；第一预设制动踏板开度为10-20％；第三预设车速为70km/h-90km/h；

所述Tip in/out测试为加速踏板快踩快松的测试，具体试验方法为车辆以第四预设车速匀速行驶，在预设时间内踩下加速踏板至第三预设开度，使车辆加速至第三预设车速，然后在预设时间松开踏板，使车辆减速至第四预设车速或者停车；第四预设车速为10km/h-20km/h。

5.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，其特征在于，所述车辆冲击度为车辆加速度的变化率，车辆冲击度通过对加速度信号求微分获得，计算公式为：

式中，j为车辆加速度的变化率，α为车辆纵向加速度。

6.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力传递平顺性试验方法，其特征在于，所述响应延迟为加速踏板为加速踏板第一个非零点到半轴扭矩第一个非零点的时间间隔，计算公式为：

Δt＝t₂-t₁

式中，Δt为响应延迟，t₁为加速踏板第一个非零点时刻，t₂为半轴扭矩第一个非零点时刻。

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