CN205175709U - 插电式混合动力系统综合性能实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种插电式混合动力系统综合性能实验台，包括实验台架、基本功能单元，其特征在于：还包括设置在实验台架上的高级管理单元，所述的高级管理单元由综合信息采集系统、实验数据管理系统、实验流程管理系统、驾驶模拟系统及远程服务系统构成。本实用新型结构设计科学合理，具有自动化程度高、功能完善、测试效率高、实验过程可再现、能够实现自动化测试、标定、评价实验的优点，是一种具有较高创新性的插电式混合动力系统综合性能实验台。

Description

插电式混合动力系统综合性能实验台

技术领域

本实用新型属于动力总成综合性能测试领域，特别是一种插电式混合动力系统综合性能实验台。

背景技术

动力总成试验台主要应用于新型动力系统的部件级、总成级及整车级的自动化测试、标定和匹配。传统的动力总成试验台由发动机、测功机、瞬时油耗仪、温度控制系统、台架控制系统等部件构成的基本功能单元，自动化程度低。随着排放法规日趋严格，纯电动、混合动力总成得到了越来越广泛的应用。同时拥有发动机和电动机两套动力源的混合动力系统结构复杂，由此带来动力总成测试、标定、匹配工作量的急剧上升。仅靠传统动力总成试验台的基本功能单元已不能满足研发、生产的实际要求。国内外关于车用动力总成的研究重点多集中在动力总成本身的改进上，而对相关的测试试验台则研究较少,与动力总成试验台相关的国内专利主要有CN201210162174.9、CN200610063746.2、CN200410012522.X、CN101916519A和CN104596770A。

上述发明专利中的CN201210162174.9、CN200610063746.2以及CN200410012522.X都是对台架本身进行的改动，对于传统台架自动化程度低、功能单一的缺点并无显著的改善。专利CN101916519A公开一种用于电动汽车动力系统领域的驾驶模拟试验方法，实现了在台架上进行汽车动力系统的测试功能，但试验数据只能进行离线分析，且该试验方法还抛弃了传统试验台架所能进行的部件(如发动机、电机等)测试功能，设备利用率不够高。专利CN104596770A公开了一种能够实现自动化测试、标定、评价试验的综合试验平台的基本原理，但没有从实用层面给出系统的结构组成、单元间的连接拓扑关系和通讯协议等。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够在部件级、总成级、整车级上对混合动力系统实现自动化测试、标定、评价，试验过程可再现、设备利用率高的插电式混合动力系统综合性能实验台。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种插电式混合动力系统综合性能实验台，包括实验台架、基本功能单元，其特征在于：还包括设置在实验台架上的高级管理单元，所述的高级管理单元由综合信息采集系统、实验数据管理系统、实验流程管理系统、驾驶模拟系统及远程服务系统构成，所述的综合信息采集系统通过控制电路采集基本功能单元的状态信息，综合信息采集系统与实验数据管理系统及实验流程管理系统相连，所述的远程服务系统与实验流程管理系统连接，所述驾驶模拟系统的输入端与整车控制器及测功机控制器相连，输出端与实验数据管理系统相连。

而且，所述的综合信息采集系统通过CAN1线分别采集基本功能单元中的发动机、电机、电池、变速箱及测功机的状态信息，通过CAN2线分别采集基本功能单元中的功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、电机温度控制器及发动机温度控制器的信息。

而且，所述发动机的状态信息由发动机控制系统采集。

而且，所述的电机状态信息由电机控制系统采集。

而且，所述的电池状态信息由电池管理系统采集。

而且，所述的变速箱状态信息由自动变速箱控制系统采集。

而且，所述的实验流程管理系统由优化标定模块、数据监控模块及实验管理模块构成，所述的实验管理模块用于实验流程设计，优化标定模块通过综合信息采集系统所采集的信息实时与基本功能单元进行数据交互，数据监控模块根据所采集的信息进行故障判断。

而且，所述的驾驶模拟系统由驾驶模拟器及内置板卡的PC机构成，所述的驾驶模拟器与PC机相连。

本实用新型的优点和有益效果为：

1.本插电式混合动力系统综合性能实验台，通过在传统的只能进行部件测试的动力总成实验台上，增加能够进行整车测试的高级管理单元，解决了传统动力总成测试系统的自动化程度低、功能单一的问题，在动力总成测试台架上实现计算机辅助实验流程设计、计算机实验流程控制、虚拟整车测试、基于虚拟整车的人-车-路协同控制与测试、实验全息记录、实验系统远程信息服务等功能，实现自动化测试、标定、评价实验，省去了人工干预的步骤，大大提高了测试效率及测试的准确度；从被测对象上看，能够进行部件级(发动机或动力电机)、总成级和整车级的实验。另外，本实用新型还具有自动化程度高、功能完善、实验过程可再现的优点。

2.本实用新型结构设计科学合理，具有自动化程度高、功能完善、测试效率高、实验过程可再现、能够实现自动化测试、标定、评价实验的优点，是一种具有较高创新性的插电式混合动力系统综合性能实验台。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种插电式混合动力系统综合性能实验台，包括实验台架、基本功能单元，所述的基本功能单元包括发动机、电机、电池、变速箱、两台测功机、台架控制器、功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、电机温度控制器及发动机温度控制器，所述的两台测功机分别与变速箱的输出端相连，在变速箱的输入端上依次连接有电机及发动机，所述的电池与电机相连，其创新之处在于：还包括设置在实验台架上的高级管理单元，所述的高级管理单元由综合信息采集系统、实验数据管理系统、实验流程管理系统、驾驶模拟系统及远程服务系统构成，所述的综合信息采集系统通过CAN1线分别采集基本功能单元中的发动机、电机、电池、变速箱及测功机的状态信息，通过CAN2线分别采集基本功能单元中的功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、电机温度控制器及发动机温度控制器的信息，综合信息采集系统通过协议分别发送至实验数据管理系统形成数据库以及实验流程管理系统进行性能测试，所述的远程服务系统通过协议传输到实验流程管理系统进行性能测试，所述的驾驶模拟系统通过CAN3线采集整车控制器及测功机控制器的信息，并将采集的信息通过协议传输到实验数据管理系统进行性能测试。

所述发动机的状态信息由发动机控制系统采集，该状态信息为转速、扭矩、油耗、排放、进排气温度及压力信息。

所述的电机状态信息由电机控制系统采集，该状态信息为转速、扭矩、温度及电流信息。

所述的电池状态信息由电池管理系统采集，该状态信息为剩余电量、温度、电流及电压信息。

所述的变速箱状态信息由自动变速箱控制系统采集，该状态信息为当前档位、输入输出轴的转速信息。

所述的实验流程管理系统由优化标定模块、数据监控模块及实验管理模块构成，所述的实验管理模块用于实验流程设计，优化标定模块通过综合信息采集系统所采集的信息实时与基本功能单元进行数据交互(即分别通过发动机控制系统、电机控制系统、电池管理系统及自动变速箱控制系统向发动机、电机、电池、变速箱反馈优化数据)，数据监控模块根据所采集的信息进行故障判断。

所述的驾驶模拟系统由驾驶模拟器及内置板卡的PC机构成，所述的驾驶模拟器与PC机相连。

实验流程管理系统，实现计算机辅助实验流程设计功能、计算机实验流程控制功能和计算机辅助实验安全管理功能，利用该系统，实验台架的控制可以直接对实验模式、实验流程进行控制；

驾驶模拟系统，通过建立的人-车-路模型或者直接采集模拟驾驶器的真实司机的操作与台架上的动力总成构成虚拟整车，可以进行整车级别的测试、标定和评价；

实验数据管理系统，记录包括实验人员、实验设备参数、实验模型参数、软硬件配置环境参数、设定实验流程参数、实际实验流程参数等实时的实验信息，实现对整个实验的全息记录，使得台架上的实验重现成为可能；

远程服务系统，实现台架的远程访问与控制，结合第三方数据或数据库更新人-车-路模拟模块中的司机、整车、道路模型。

工作原理：

综合信息采集系统由专门设计的嵌入式软、硬件构成，它可以接收多种形式的信号，如：电阻信号、电压信号、电流信号、频率信号；通过CAN2线实时采集功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、电机温度控制器、发动机温度控制器的信息；发动机控制单元(ECU)负责采集发动机的转速、扭矩、油耗、排放、进排气温度和压力等状态信息；电机控制单元(MCU)负责采集电机的转速、扭矩、温度、电流等状态信息；电池管理系统(BMS)负责采集电池的剩余电量(SOC)、温度、电流、电压等状态信息；自动变速箱控制系统(TCU)负责采集自动变速箱当前档位、输入输出轴转速等状态信息；以上所有控制系统采集的对应部件的状态信息均通过CAN1线输入到综合信息采集系统。

综合信息采集系统采集到的基本功能单元的状态信息通过TCP/IP协议传输给实验数据管理系统和实验流程管理系统。实验流程管理系统中的实验管理模块由台架自动测控软件V2.3和研华工控机组成，负责实验流程的设计；实验流程设计完成后，将实验流程发送至优化标定模块，标定单元由软件INCAFlow和研华工控机组成，优化标定模块通过综合信息采集系统实时与基本功能单元进行数据交互，匹配各部件性能的最优值；数据监控模块由软件TASC2.1和研华工控机组成，并根据基本功能单元的运行信息判断台架是否存在故障：若台架发生故障，数据监控模块向基本功能单元发送相应指令，保障基本功能单元运行在安全的工况下。实验数据管理系统由MySQL软件和PC机组成，通过TCP/IP协议获取的驾驶员操作数据、实验测量数据、模型-仿真配置数据来建立实验项目、优化标定、对象数据、用户管理四个维度的28个关系表以形成实验数据库，供实验开发人员和项目管理者使用。

驾驶模拟系统由驾驶模拟器、基于NI板卡的实时运行环境和建模PC机组成，由CAN3线接收来自混合动力整车控制器(HCU)采集的车辆速度、加速度、行驶方向信息以及测功机控制器采集的车辆负载信号，并通过人-车-路模型或者直接采集模拟驾驶器的真实司机的操作，与动力总成一起虚拟实际整车从司机操作到产生目标车速的过程，从而进行整车行驶条件下的调试、标定和评价。

远程信息服务系统由服务器及运行于其上的远程信息服务软件构成，用于实现台架的远程访问与控制，利用第三方数据或数据库更新驾驶模拟系统中的司机、整车、道路模型。

本实用新型的创新之处为各系统、模块间的连接关系，各系统、模块中的载体均为现有技术，各现有技术均可实现达到本发明目的的相应功能。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种插电式混合动力系统综合性能实验台，包括实验台架、基本功能单元，其特征在于：还包括设置在实验台架上的高级管理单元，所述的高级管理单元由综合信息采集系统、实验数据管理系统、实验流程管理系统、驾驶模拟系统及远程服务系统构成，所述的综合信息采集系统通过控制电路采集基本功能单元的状态信息，综合信息采集系统与实验数据管理系统及实验流程管理系统相连，所述的远程服务系统与实验流程管理系统连接，所述驾驶模拟系统的输入端与整车控制器及测功机控制器相连，输出端与实验数据管理系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的综合信息采集系统通过CAN1线分别采集基本功能单元中的发动机、电机、电池、变速箱及测功机的状态信息，通过CAN2线分别采集基本功能单元中的功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、电机温度控制器及发动机温度控制器的信息。

3.根据权利要求2所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述发动机的状态信息由发动机控制系统采集。

4.根据权利要求2所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的电机状态信息由电机控制系统采集。

5.根据权利要求2所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的电池状态信息由电池管理系统采集。

6.根据权利要求2所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的变速箱状态信息由自动变速箱控制系统采集。

7.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的实验流程管理系统由优化标定模块、数据监控模块及实验管理模块构成，所述的实验管理模块用于实验流程设计，优化标定模块通过综合信息采集系统所采集的信息实时与基本功能单元进行数据交互，数据监控模块根据所采集的信息进行故障判断。

8.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统综合性能实验台，其特征在于：所述的驾驶模拟系统由驾驶模拟器及内置板卡的PC机构成，所述的驾驶模拟器与PC机相连。