CN204556266U - 一种汽车动力系统试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车动力系统试验台，汽车动力系统试验台包括：负载模拟单元，用于模拟道路负载，并且与待测动力系统传动连接；试验控制单元，用于控制所述负载模拟单元；还设有一个驾驶员模拟单元，所述驾驶员模拟单元的输入接口用于输入工况信息，并且还设有用于与待测动力系统的整车控制器连接的控制接口，以及获取实际车速的接口；所述工况信息至少包括实时的给定车速；所述驾驶员模拟单元通过对比实际车速和给定车速，产生控制信号，整车控制器接收所述控制信号，使测动力系统按照实时的给定车速运行。实用新型提出的工况自动测试方法，不需要任何驾驶人员进行操作，全自动的进行测试。

Description

一种汽车动力系统试验台

技术领域

本实用新型涉及一种汽车动力系统试验台。

背景技术

电动汽车性能与运行工况具有密切关系，在不同工况下其性能差异很大，因此，通常基于特定工况设计电动汽车的动力系统。作为电动汽车动力系统开发的基础设施，试验台必需具有动态工况模拟功能；一般的测功机试验台工况模拟功能的是通过手动操作的电动踏板和负载调节器实现的，只能进行简单的稳态工况模拟，不具备模拟动态工况的功能，亟需改进。

中国专利文件(申请号为201010150993)涉及一种纯电动汽车动力性仿真系统。其特征在于包括电池模块、电机模块、整车模块、控制器模块、循环工况模块和显示器模块，整车模块中还包括制动模块，制动模块中包括附着子模块，控制器模块采用PWM斩波进行控制，该系统基于matlab软件对平地和爬坡工况、循环工况进行仿真。上述一种纯电动汽车动力性仿真系统，不仅可以模拟仿真汽车动力性的3个指标：最高车速、加速能力、最大爬坡度，还可以模拟仿真循环工况，以预测汽车的续驶里程，也可以模拟汽车的制动情况，预测出汽车的最小制动距离和制动时间，用户可以通过采用矩阵运算的方式优化出汽车的最佳传动比以提高汽车的动力性和续驶里程。

上述方法属于软件仿真方法，由于受动力系统复杂的数学模型的限制，单纯的软件仿真难以得到精确结果，结果的可信性、可用性必须通过其它途径来检验。

中国专利文件(申请号为201210119738)涉及一种纯电动汽车动力驱动系统匹配评价试验台。包括CAN总线、USB-To-USB卡1、整车控制器、信息单元1、信息单元2、电机控制器、信息单元3、电池管理系统、充电机控制器、信息单元4、数据采集系统以及USB-To-USB卡2、工控机1、工控机2等。利用本纯电动汽车动力驱动系统匹配评价试验台中交流电力测功机模拟特定道路工况循环，可以对纯电动汽车动力总成系统匹配方案进行优化选择，通过优化传动系统参数等方法，确定最优的动力驱动系统匹配方案。还可对实际车辆应用的动力驱动系统方案进行测试，以评价电动汽车动力总成系统与道路工况的适应性。

中国专利文件(申请号为200910104181)公开了一种混合动力总成性能匹配试验台架,它包括发动机、离合器、变速器、发动机控制器ECU、发电/电动一体化电机ISG、电机控制器IPU、动力电池组、电池管理系统BCU、整车控制器HCU、直流转换器DC/DC、换档机构、离合器踏板、制动踏板、加速踏板、两台测功机、台架控制系统和快速控制原型dSPACE。本实用新型的优点是在发动机试验台架上模拟了整车状态,将混合动力系统的主要部件、动力电池组及BCU、HCU、IPU、DC/DC模拟整车状态布置,结构紧凑,试验方案简单,易于在试验台架上实现混合动力总成的性能匹配,可以模拟整车进行NEDC等工况试验。

以上专利文献所涉及的动力系统试验台，均包括测功机，用于模拟道路、空气等阻力产生的实际负载，使动力系统运行，检测主要设备的各种数据，通过数据计算分析动力系统整体效率、能源消耗等，以评价动力系统性能。但上述两种动力测试系统只能进行简单的稳态工况模拟。

中国专利文件(申请号为2013100763022)披露了一种车辆传动系统试验方法及实施该方法的试验台。其方案不仅涉及测功机、整车控制器等传动系统试验台的部件，还包括驾驶模拟单元，用于获取一系列的驾驶操作(包括离合器动作、油门动作、制动动作等)形成的控制信号，将这些控制信号用于被测传动系统的工作，从而可以由控制系统回放驾驶员的操作过程，反复、长期对传动系统进行测试。这种方案引入了模拟驾驶的概念，能够一定程度上真实的体现动态工况下得动力系统性能。

中国专利文件(申请号为2013100763022)所提出的方案，需要由驾驶员上试验台操作一番，再形成一系列(包括离合器动作、油门动作、制动动作等)的控制信号，然后不断回放这些控制信号，重复对动力系统进行试验。其方案首先需要经验老道的驾驶员上试验台进行操作，对驾驶员有一定要求；而且，试验台毕竟不是实车道路环境，通过驾驶员操作获得的控制信号距离真实情况仍有一定差异。因此该方案模拟的真实性和自动化程度仍存在一定缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽车动力系统试验台，用以解决的现有测试方法对动态工况的模拟不够真实的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

一种汽车动力系统试验台，包括：

负载模拟单元，用于模拟道路负载，并且与待测动力系统传动连接；

试验控制单元，用于控制所述负载模拟单元；

还设有一个驾驶员模拟单元，所述驾驶员模拟单元的输入接口用于输入工况信息；所述驾驶员模拟单元设有用于与待测动力系统的整车控制器连接的接口和用于获取实际车速的接口；

所述工况信息至少包括实时的给定车速；所述驾驶员模拟单元通过对比实际车速和给定车速，产生控制信号，整车控制器接收所述控制信号，使待测动力系统按照实时的给定车速运行。

所述试验台还包括驱动模拟单元，用于模拟驱动设备。

所述试验控制单元控制连接所述驱动模拟单元，并且设有用于与待测试动力系统的整车控制器通信的通信接口。

所述试验控制单元采样连接所述负载模拟单元；所述驾驶员模拟单元与所述试验控制单元通信连接，以获取所述实际车速。

所述驾驶员模拟单元控制连接加速踏板执行器和制动执行器，加速踏板执行器和制动执行器用于驱动加速踏板和制动踏板。

所述负载模拟单元为负载测功机；所述驱动模拟单元为驱动测功机；所述试验控制单元采样连接设置在负载测功机转轴上的转速和转矩传感器。

本实用新型提出的工况自动测试台，不需要任何驾驶人员进行操作，全自动的进行测试；而且采用的工况信息包括速度信息，自动生成操作指令，而不是记录操作指令本身，模拟的真实性强。

工况信息设置为速度、时间信息，非常适合对城市公交车辆进行测试。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构图；

图2是本实用新型实施例2的结构图；

图3是本实用新型实施例3的结构图；

图4是本实用新型实施例4的结构图；

图5是本实用新型实施例3的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种汽车动力系统试验台，包括：

负载模拟单元，用于模拟道路负载，并且与待测动力系统传动连接；负载模拟单元一般选择为受控旋转设备，如测功机。

试验控制单元，用于控制所述负载模拟单元；试验控制单元，根据提前设置好的车辆信息，如车重、迎风面积、道路阻力等参数，同时根据当前实际车速，利用车辆动力学原理，计算车辆所受阻力，将阻力以目标转矩的形式传递给负载模拟单元。

一个驾驶员模拟单元，所述驾驶员模拟单元的输入接口用于输入工况信息，并且还设有用于与待测动力系统的整车控制器连接的控制接口，以及获取实际车速的接口；

所述工况信息至少包括实时的给定车速；所述驾驶员模拟单元通过对比实际车速和给定车速，产生控制信号到所述整车控制器，使待测动力系统按照实时的给定车速运行。

驾驶员模拟单元采用闭环控制，根据工况信息中的目标车速减去通过传感器采集计算获得的实际车速的差值，若差值为正，说明实际车速小于目标车速，进行加速，如果差值为负，说明实际车速大于目标车速，进行制动控制。产生的加速或者制动通过上述控制接口传输到整车控制器，由整车控制器控制待测动力系统加速或者减速。如图1所示，上述驾驶员模拟单元的控制接口直接连接整车控制器。

本实施例中，实际车速通过传感器对负载模拟单元的转速、转矩测量，然后经过计算获得，驾驶员模拟器与试验控制单元连接。作为其他实施方式，驾驶员模拟单元也可以直接连接传感器以获得所需要的信息。

需要说明的是，驾驶员模拟单元和试验控制单元可以分别独立设置，也可以集成在一台上位机中。另外，待测动力系统为电动动力系统或者其他能源形式的动力系统。驾驶员模拟单元产生控制信号可以直接到整车控制器，也可以到控制执行机构(如非电刹产品，则需要制动执行器执行相关信号)，并同时到所述整车控制器。

实施例2

如图2所示，与实施例1区别在于，试验台还包括驱动模拟单元，用于模拟驱动设备。驱动设备是指发动机、驱动电机等，若驱动模拟单元模拟发动机，待测动力系统为电动动力系统，则试验系统整体上模拟混合动力系统。

实施例1中，整车控制器能够对待测动力系统施加控制，具体来说是控制待测动力系统中的驱动机构。实施例2中，因为增加了驱动模拟单元，为了对待测动力系统进行加速、减速控制，还需要对驱动模拟单元进行控制。

若驱动模拟单元模拟电机，整车控制器可以通过相应的电机控制器或者ECU控制用于模拟电机的驱动模拟单元。

若驱动模拟单元模拟发动机。整车控制器控制连接发动机ECU，发动机ECU控制用于模拟发动机的驱动模拟单元。

以驱动模拟单元模拟发动机为例来说。驾驶员模拟单元采用闭环控制，一种控制方式为：根据工况信息中的目标车速减去通过传感器采集计算获得的实际车速的差值，若差值为正，说明实际车速小于目标车速，此时制动开度为0，根据差值的大小，以及待测动力系统的出力计算油门开度，如果差值为负，说明实际车速大于目标车速，此时油门开度为0，根据差值的大小计算制动开度的大小。产生的油门开度或者制动开度通过上述控制接口传输到整车控制器，由整车控制器控制模拟驱动单元的油门开度或者制动开度；同时，整车控制器还控制待测动力系统中的驱动机构，使动力系统的输出的车速符合要求。驱动模拟单元可以采用电机或者发动机，采用电机时，需要对上述油门开度或者制动开度信号转换为电机控制信号。采用发动机时，可以直接使用油门开度或者制动开度信号。

关于驱动力中待测动力系统、驱动测功机之间的分配，制动力中机械制动与其他制动力之间的分配，不属于本专利讨论的范畴。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：

第一，驾驶员模拟单元的控制接口通过执行装置连接整车控制器。上述执行装置是指加速踏板执行器和制动执行器，驾驶员模拟单元产生的加速信号和制动信号分别送入加速踏板执行器和制动执行器，由它们分别控制加速踏板和制动踏板。加速踏板和制动踏板都是待测动力系统的车辆的一部分，采用这种形式还能够兼顾对加速踏板和制动踏板的测试。另外，制动踏板还与车辆的机械制动机构相关联，从而也能够测试机械制动机构。

第二，由试验控制单元(本实施例中，试验控制单元为测功机控制器)对驱动模拟单元(本实施例中，驱动模拟单元为驱动测功机)进行控制。所以整车控制器与测功机控制器通过整车总线通信连接，以获得加速踏板和制动踏板产生的加速信号和制动信号。

如图5所示，驾驶员模拟单元对比实际车速和给定车速，控制加速踏板执行器和制动执行器，从而产生控制信号到所述整车控制器。

控制方法为：

将制定好得工况信息提供给驾驶员模拟单元，工况信息至少包括实时的给定车速；

驾驶员模拟单元获取实时的实际车速，通过对比实际车速和给定车速，产生控制信号到待测动力系统的整车控制器，整车控制器控制待测动力系统，测功机控制器控制驱动测功机，使待测动力系统按照实时的给定车速运行；

在对比实际车速和给定车速时，若实际车速小于给定车速，则产生加速控制信号；若实际车速大于给定车速，则产生制动控制信号。

工况信号是制定好得速度、时间信息，表示速度随时间(等同于随路途)的变化情况。这样设置适合城市公交车，特别是使用快速公交专用道的快速公交，制定的工况信息，比如，是一个时段匀速，一个时段加速，一个时段减速。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，工况信息不仅是速度、时间信息，还包括对应的道路坡度信息，提供给试验控制单元，在试验控制单元根据提前设置好的车辆信息，如车重、迎风面积、道路阻力、当前实际车速，计算车辆所受阻力时，同时引入坡度的计算，将阻力以目标转矩的形式传递给负载模拟单元。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽车动力系统试验台，包括：

负载模拟单元，用于模拟道路负载，并且与待测动力系统传动连接；

试验控制单元，用于控制所述负载模拟单元；

其特征在于，还设有一个驾驶员模拟单元，所述驾驶员模拟单元的输入接口用于输入工况信息；所述驾驶员模拟单元设有用于与待测动力系统的整车控制器连接的接口和用于获取实际车速的接口；

所述工况信息至少包括实时的给定车速；所述驾驶员模拟单元通过对比实际车速和给定车速，产生控制信号，整车控制器接收所述控制信号，使待测动力系统按照实时的给定车速运行。

2.根据权利要求1所述的一种汽车动力系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括驱动模拟单元，用于模拟驱动设备。

3.根据权利要求2所述的一种汽车动力系统试验台，其特征在于，所述试验控制单元控制连接所述驱动模拟单元，并且设有用于与待测试动力系统的整车控制器通信的通信接口。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车动力系统试验台，其特征在于，所述试验控制单元采样连接所述负载模拟单元；所述驾驶员模拟单元与所述试验控制单元通信连接，以获取所述实际车速。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车动力系统试验台，其特征在于，所述驾驶员模拟单元控制连接加速踏板执行器和制动执行器，加速踏板执行器和制动执行器用于驱动加速踏板和制动踏板。

6.根据权利要求2或3所述的一种汽车动力系统试验台，其特征在于，所述负载模拟单元为负载测功机；所述驱动模拟单元为驱动测功机；所述试验控制单元采样连接设置在负载测功机转轴上的转速和转矩传感器。