CN114659781B - 一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于缓速器测试技术领域，公开了一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统和测试方法，台架测试系统包括用于模拟发动机的驱动电机、变速器、用于模拟车辆行驶阻力的惯量飞轮和负载电机、安装在变速器旋转轴上的转矩转速传感器以及安装在变速器壳体上的缓速器。本发明实现对缓速器恒速控制的测试检测，具有成本低和测试简单的优点。

Description

一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及缓速器测试技术领域，尤其涉及一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统和测试方法。

背景技术

由于商用车在长下坡工况的安全事故频发，因此安装缓速器或其它辅助制动装置成为必要甚至强制的解决手段。随着缓速器应用的增多，缓速器恒速控制效果成为评价缓速器性能的核心指标。如何高效准确的对其测量和评价已成为缓速器开发与优化的首要任务。

目前，普遍使用整车在真实坡路进行恒速测试，不仅成本高、周期长，而且测试路况受实际情况约束(因避让车辆改变控制状态)，同时具有一定危险性，应尽量减少。

现有的试验测试系统均采用转鼓试验台，测试试验成本高，且试验测试方法复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统和测试方法，以解决现有技术中缓速器恒速控制成本高和测试复杂的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，包括：

驱动电机，所述驱动电机固定设置，用于模拟发动机；

变速器，所述变速器的旋转轴的输入端与所述驱动电机的输出端连接，所述变速器的所述旋转轴的输出端依次安装惯量飞轮和负载电机，所述惯量飞轮和所述负载电机耦合模拟车辆行驶阻力；

转矩转速传感器，所述转矩转速传感器设于所述变速器和所述惯量飞轮之间且安装于所述变速器的所述旋转轴上，所述转矩转速传感器被配置为检测所述旋转轴的转速和转矩；

缓速器，设于所述变速器的背离所述驱动电机一侧的壳体上。

可选地，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括轴承座，所述轴承座固定设置，所述轴承座设于所述变速器和所述转矩转速传感器之间且所述变速器的所述旋转轴穿设所述轴承座设置。

可选地，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括支撑座，所述支撑座固定设置，所述驱动电机和所述变速器的朝向所述驱动电机一侧的所述壳体固定设置在所述支撑座上。

可选地，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括冷却装置，所述冷却装置连接所述缓速器。

可选地，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括台架控制中心，所述台架控制中心分别连接所述驱动电机、所述负载电机和所述转矩转速传感器，所述台架控制中心被配置为发送驱动指令给所述驱动电机、发送阻力指令给所述负载电机和接收所述转矩转速传感器的转速信号。

可选地，所述驱动指令为驱动电机的驱动扭矩，根据发动机Map模型计算得到，所述发动机Map模型通过发动机台架试验测试得到。

可选地，所述阻力指令为所述负载电机的电惯量补偿阻力，所述电惯量补偿阻力为：

电惯量补偿阻力＝根据整车参数计算的第一车辆行驶阻力+根据路谱计算的第二车辆行驶阻力-台架机械惯量的加速阻力-发动机制动扭矩产生的车辆阻力。

可选地，所述台架机械惯量加速阻力通过如下方法得到：

S1，所述驱动电机启动并带动所述变速器的所述旋转轴转动，同时所述转矩转速传感器采集所述旋转轴的测试转矩和测试转速，并根据所述测试转速计算所述旋转轴的测试角速度和测试角速度变化率，进而得到台架机械惯量：

台架机械惯量＝测试转矩÷测试角速度变化率

S2，所述驱动电机运行时，所述台架控制中心实时采集所述旋转轴的实际转速，并根据所述实际转速计算所述旋转轴的实际角速度和实际角速度变化率，进而得到所述台架机械惯量加速阻力：

台架机械惯量加速阻力＝台架机械惯量×实际角速度变化率÷R

其中，R为所述旋转轴的半径。

根据所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，本发明还提供一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法，包括如下步骤：

SS1，根据实车的整车参数和路谱，控制驱动电机和负载电机运行；

SS2，当所述驱动电机根据路谱模拟运行到下坡且达到规定车速时，缓速器置于恒速档，所述负载电机和所述缓速器形成加速功率与制动功率相互作用的封闭功率流工作模式；

SS3，转矩转速传感器采集变速器的旋转轴的转速并计算得到所述旋转轴的角度速变化率。

可选地，测试过程中，冷却装置模拟所述缓速器的散热条件，所述散热条件根据实车标定试验得到。

本发明的有益效果：

本发明的一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，通过在试验台架上设置驱动电机模拟发动机，设置负载电机和惯量飞轮模拟车辆行驶阻力，将缓速器安装在变速器的壳体上，通过变速器旋转轴上的转矩转速传感器采集旋转轴在制动过程中的转速，进而在试验台架上实现对缓速器恒速控制的测试检测，相对于现有技术中的实车测试，本发明具有成本低和测试简单的优点。

本发明的一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法，通过驱动电机和负载电机模拟实车运行，采集变速器旋转轴输出端的转速，实现对缓速器恒速性能的测试，相对于实车测试成本低，操作简单。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法流程图。

图中：

1.驱动电机；2.变速器；21.旋转轴；3.惯量飞轮；4.负载电机；5.转矩转速传感器；6.缓速器；7.轴承座；8.支撑座；9.冷却装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以视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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”应该理解为两个以上。

本发明首先提供一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，以解决现有技术中缓速器恒速控制测试均为实车上路测试，具有成本高和测试复杂的问题。需要说明的是，本发明只是以并联为例进行说明，串联测试只需要变换缓速器的安装位置即可。

如图1所示，本实施例的一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，包括驱动电机1、变速器2、惯量飞轮3、负载电机4、转矩转速传感器5和缓速器6，其中，驱动电机1固定设置，用于模拟发动机；变速器2的旋转轴21的输入端与驱动电机1的输出端连接，变速器2的旋转轴21的输出端依次安装惯量飞轮3和负载电机4，惯量飞轮3和负载电机4耦合模拟车辆行驶阻力；转矩转速传感器5设于变速器2和惯量飞轮3之间且安装于变速器2的旋转轴21上，转矩转速传感器5被配置为检测旋转轴21的转速和转矩；缓速器6设于变速器2的背离驱动电机1一侧的壳体上。

本发明的一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，通过在试验台架上设置驱动电机1模拟发动机，设置负载电机4和惯量飞轮3模拟车辆行驶阻力，可以实现在实车工况下的车辆行驶过程模拟。将缓速器6安装在变速器2的壳体上，通过变速器2的旋转轴21上的转矩转速传感器5采集旋转轴21在制动过程中的转速和转矩，进而在试验台架上实现对缓速器6恒速控制的测试检测，相对于现有技术中的实车测试，本发明具有成本低、测试简单的优点。

可选地，用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括轴承座7，轴承座7固定设置，轴承座7设于变速器2和转矩转速传感器5之间且变速器2的旋转轴21穿设轴承座7设置。

可以理解，在变速器2和转矩转速传感器5之间设置轴承座7，利于变速器2的旋转轴21与转矩转速传感器5的转轴之间的运动传递和检测，转矩转速传感器5用于检测旋转轴21的转矩和转速，设置轴承座7，能够提高检测精度。且由于变速器2的旋转轴21上依次安装有惯量飞轮3和负载电机4，设置轴承座7利于维持旋转轴21的水平传动，降低台架转动惯量，降低检测误差。

可选地，用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括支撑座8，支撑座8固定设置，驱动电机1和变速器2的朝向驱动电机1一侧的壳体固定设置在支撑座8上。

如图1所述，变速器2的壳体左侧与驱动电机1一起固定在支撑座8上，支撑座8固定在试验台架地板上。同样地，轴承座7的外壳、转矩转速传感器5的外壳和负载电机4的外壳各自固定在试验台架的地板上。驱动电机1的输出轴与变速器2的旋转轴21同轴向设置，因此二者通过支撑座8固定利于保证同轴度。

可选地，用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括冷却装置9，冷却装置9连接缓速器6。

可以理解，缓速器6在工作时会产生大量的热量，实车中均设有缓速器6冷却系统，本实施例为了模拟实车运行，设置冷却装置9用于对缓速器6进行冷却降温以模拟实车的冷却效果。冷却装置9按照实车散热条件模拟实车散热环境，以确保台架试验的测试的有效性。散热条件根据实车发动机转速、车速、环境温度查表计算得到，表中数据可以根据实车标定试验得到。

可选地，用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括台架控制中心，台架控制中心分别连接驱动电机1、负载电机4和转矩转速传感器5，台架控制中心被配置为发送驱动指令给驱动电机1、发送阻力指令给负载电机4和接收转矩转速传感器5的转速信号。

为了模拟实车缓速器6的恒速控制过程，本实施例中，驱动电机1的驱动指令以及负载电机4的阻力指令，均是根据实车标定试验得到的数据。因此可以通过本发明提供的台架试验系统实现不同缓速器6的恒速控制性能，以便于缓速器6的性能匹配试验，得到性能最优的缓速器6。台架控制中心在接收到转矩转速传感器5的转速和转矩信号后，可以计算得到变速器2的旋转轴21的角速度变化率等参数，用于评价缓速器6的恒速控制性能。

可选地，驱动指令为驱动电机1的驱动扭矩，根据发动机Map模型计算得到，发动机Map模型通过发动机台架试验测试得到。

首先，根据发动机Map模型可以计算发动机扭矩作为驱动电机1的驱动扭矩，通过台架控制中心发送给驱动电机1。发动机Map模型通过发动机台架试验的实时模拟和测试得到。

可选地，阻力指令为负载电机4的电惯量补偿阻力，电惯量补偿阻力为：

电惯量补偿阻力＝根据整车参数计算的第一车辆行驶阻力+根据路谱计算的第二车辆行驶阻力-台架机械惯量的加速阻力-发动机制动扭矩产生的车辆阻力。

可以理解，车辆行驶过程中的阻力包括风阻、轮胎阻力、加速阻力、坡道阻力、发动机制动阻力等，本实施例中，通过负载电机4的电惯量与旋转零件惯量飞轮3的机械惯量耦合模拟车辆行驶阻力，通过上述的各种阻力，通过台架控制中心计算得到需要加载给负载电机4的阻力指令。发动机制动扭矩产生的车辆阻力通过发动机台架试验测试得到。

可选地，台架机械惯量加速阻力采用间接测试得到，具体通过如下方法得到：

S1，驱动电机1启动并带动变速器2的旋转轴21转动，同时转矩转速传感器5采集旋转轴21的测试转矩和测试转速，并根据测试转速计算旋转轴21的测试角速度和测试角速度变化率，进而得到台架机械惯量：

台架机械惯量＝测试转矩÷测试角速度变化率

S2，驱动电机1运行时，台架控制中心实时采集旋转轴21的实际转速，并根据实际转速计算旋转轴21的实际角速度和实际角速度变化率，进而得到台架机械惯量加速阻力：

台架机械惯量加速阻力＝台架机械惯量×实际角速度变化率÷R

其中，R为旋转轴的半径。

可以理解，本实施例中，首先根据台架试验测量台架机械惯量，然后将台架惯量作为已知量，测试运行过程中，采集变速器2的旋转轴21的转速，即可通过台架控制中心计算得到电惯量补偿阻力，进而对下坡路段时旋转轴21的转速检测反映了缓速器6的恒速控制性能。

根据上述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，本发明还提供一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法，包括如下步骤：

SS1，根据实车的整车参数和路谱，控制驱动电机1和负载电机4运行；

整车参数包括车重、轮胎半径、风阻系数和迎风面积等反映实车的各种参数。路谱是车辆行驶距离与路面坡度的关系，预先存入台架控制中心。驱动电机1模拟实车发动机，负载电机4的电惯量和惯量飞轮3及其他旋转零件的机械惯量耦合模拟车辆行驶阻力，风阻、轮胎阻力、坡道阻力、发动机制动阻力由负载电机4模拟，加速阻力由台架机械惯量加速阻力和电惯量补偿阻力耦合模拟。台架控制中心实时计算负载电机4的扭矩，实时计算驱动电机1的扭矩。

SS2，当驱动电机1根据路谱模拟运行到下坡且达到规定车速时，缓速器6置于恒速档，负载电机4和缓速器6形成加速功率与制动功率相互作用的封闭功率流工作模式；

SS3，转矩转速传感器5采集变速器2的旋转轴21的转速并计算得到旋转轴21的角度速变化率，体现缓速器6在恒速控制过程中的性能。

本发明的一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法，通过驱动电机1和负载电机4模拟实车运行过程，采集变速器2旋转轴21输出端的转速，实现对缓速器6恒速性能的测试，相对于实车测试成本低，操作简单。

上述台架测试方法中，台架控制中心实时计算冷却装置9的冷却功率和冷却流量，并实时控制其模拟缓速器6的散热条件，散热条件根据实车标定试验得到。

需要说明的是，台架控制中心计算驱动电机1扭矩、负载电机4扭矩及冷却参数的计算方法包括：以路谱、整车参数、油门踏板位置、发动机转速、车速、环境温度等参数作为输入(相应参数可通过相应发动机台架试验获得)，通过发动机Map模型、发送机制动扭矩三维表、阻力-电惯量计算模型、缓速器6散热思维表模型等，计算驱动电机1扭矩、负载电机4扭矩和缓速器6冷却功率和流量。应用本发明提供的台架测试方法模拟整车行驶的计算工作为实时计算，运算时间小于1ms，试验效率高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于缓速器恒速控制的台架测试系统，其特征在于，包括：

驱动电机(1)，所述驱动电机(1)固定设置，用于模拟发动机；

变速器(2)，所述变速器(2)的旋转轴(21)的输入端与所述驱动电机(1)的输出端连接，所述变速器(2)的所述旋转轴(21)的输出端依次安装惯量飞轮(3)和负载电机(4)，所述惯量飞轮(3)和所述负载电机(4)耦合模拟车辆行驶阻力；

转矩转速传感器(5)，所述转矩转速传感器(5)设于所述变速器(2)和所述惯量飞轮(3)之间且安装于所述变速器(2)的所述旋转轴(21)上，所述转矩转速传感器(5)被配置为检测所述旋转轴(21)的转速和转矩；

缓速器(6)，设于所述变速器(2)的背离所述驱动电机(1)一侧的壳体上；

所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括台架控制中心，所述台架控制中心分别连接所述驱动电机(1)、所述负载电机(4)和所述转矩转速传感器(5)，所述台架控制中心被配置为发送驱动指令给所述驱动电机(1)、发送阻力指令给所述负载电机(4)和接收所述转矩转速传感器(5)的转速信号；

所述阻力指令为所述负载电机(4)的电惯量补偿阻力，所述电惯量补偿阻力为：

电惯量补偿阻力＝根据整车参数计算的第一车辆行驶阻力+根据路谱计算的第二车辆行驶阻力-台架机械惯量加速阻力-发动机制动扭矩产生的车辆阻力；

所述台架机械惯量加速阻力通过如下方法得到：

S1，所述驱动电机(1)启动并带动所述变速器(2)的所述旋转轴(21)转动，同时所述转矩转速传感器(5)采集所述旋转轴(21)的测试转矩和测试转速，并根据所述测试转速计算所述旋转轴(21)的测试角速度和测试角速度变化率，进而得到台架机械惯量：

台架机械惯量＝测试转矩÷测试角速度变化率

S2，所述驱动电机(1)运行时，所述台架控制中心实时采集所述旋转轴(21)的实际转速，并根据所述实际转速计算所述旋转轴(21)的实际角速度和实际角速度变化率，进而得到所述台架机械惯量加速阻力：

台架机械惯量加速阻力＝台架机械惯量×实际角速度变化率÷R

其中，R为所述旋转轴(21)的半径。

2.根据权利要求1所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，其特征在于，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括轴承座(7)，所述轴承座(7)固定设置，所述轴承座(7)设于所述变速器(2)和所述转矩转速传感器(5)之间且所述变速器(2)的所述旋转轴(21)穿设所述轴承座(7)设置。

3.根据权利要求1所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，其特征在于，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括支撑座(8)，所述支撑座(8)固定设置，所述驱动电机(1)和所述变速器(2)的朝向所述驱动电机(1)一侧的所述壳体固定设置在所述支撑座(8)上。

4.根据权利要求1所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，其特征在于，所述用于缓速器恒速控制的台架测试系统还包括冷却装置(9)，所述冷却装置(9)连接所述缓速器(6)。

5.根据权利要求1所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，其特征在于，所述驱动指令为所述驱动电机(1)的驱动扭矩，根据发动机Map模型计算得到，所述发动机Map模型通过发动机台架试验测试得到。

6.一种用于缓速器恒速控制的台架测试方法，其特征在于，根据权利要求1-5任意一项所述的用于缓速器恒速控制的台架测试系统，所述用于缓速器恒速控制的台架测试方法包括如下步骤：

SS1，根据实车的整车参数和路谱，控制驱动电机(1)和负载电机(4)运行；

SS2，当所述驱动电机(1)根据路谱模拟运行到下坡且达到规定车速时，缓速器(6)置于恒速档，所述负载电机(4)和所述缓速器(6)形成加速功率与制动功率相互作用的封闭功率流工作模式；

SS3，转矩转速传感器(5)采集变速器(2)的旋转轴(21)的转速并计算得到所述旋转轴(21)的角度速变化率。

7.根据权利要求6所述的用于缓速器恒速控制的台架测试方法，其特征在于，测试过程中，冷却装置(9)模拟所述缓速器(6)的散热条件，所述散热条件根据实车标定试验得到。