CN216116747U - 一种基于整车道路测试的cvt变速器实时效率测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，包括上位机、总线采集设备、电压模拟量采集模块、应变式扭矩传感器和OBD检测系统，所述应变式扭矩传感器用于测量左右驱动轴的实时扭矩，所述OBD检测系统用于获取发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值和车速数值，所述上位机用于根据采集的数据和车轮滚动半径计算变速器效率。本实用新型的测量系统解决了行业内传统CVT变速箱效率测量方法依赖台架测试的问题，实现了整车道路试验中CVT变速器实时效率的测量，具有实时测量、适用于复杂道路工况等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆测试测量技术领域，更具体点，涉及一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统。
背景技术
随着汽车无人驾驶技术的发展，汽车市场对自动变速器技术的需求将越来越大，变速器传动效率是影响整车动力性及经济性的重要因素。在车辆运行过程中，动力会在传动至变速箱的过程中产生损失，通过利用变速器输出功率与输入功率之比计算出变速器效率用以衡量变速器的能量损失情况。
现有技术中，如中国专利CN202011106680-基于整车的变速箱平均效率获取方法及系统中就公开了一种基于输入扭矩、输出扭矩、车速、轮胎半径以及发动机转速来计算变速箱平均效率的计算方法，其说明书第46-48段中还公开了变速箱平均效率的具体计算方式：
然而，以上如专利CN202011106680中的诸多变速箱效率计算方法多是通过试验台来测算实现的，该变速箱效率测量和计算方法受试验台自身环境及安装条件限制，导致不能准确的还原变速器在整车状态真实道路行驶状况下实时效率输出情况。
因此，针对以上现有技术中的不足，急需设计一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，旨在实现整车真实道路条件下CVT变速器效率的实时测量工作。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本实用新型提出了一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，该系统通过装载轴系应变式扭矩传感器实现整车状态真实道路状况下变速器输出功率重要计算参数的获取，配合OBD中能测量的其他参数，通过测试软件INCA和现有的变速箱平均效率计算方法可实现计算参数的集成采集调用运算，从而实现整车真实道路条件下CVT变速器效率的实时测量。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，包括上位机、总线采集设备、电压模拟量采集模块、应变式扭矩传感器和OBD检测系统，所述OBD检测系统与所述总线采集设备通信连接，所述应变式扭矩传感器通过所述电压模拟量采集模块与所述总线采集设备通信连接，所述总线采集设备与上位机通信连接，所述应变式扭矩传感器用于测量左右驱动轴的实时扭矩，所述OBD检测系统用于获取发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值和车速数值，所述上位机用于根据采集的数据和车轮滚动半径计算变速器效率。
进一步的，所述应变式扭矩传感器具体为贴片式扭矩传感器，所述贴片式扭矩传感器通过滑环布置在驱动轴上，所述滑环能在驱动轴转动过程中实现扭矩测试电路的供电和电压模拟量信号的传输。
进一步的，所述贴片式扭矩传感器采用V型羽毛应变片作为应变敏感元件，所述V型羽毛应变片在驱动轴上采用180°对置分布，所述应变敏感元件的桥接方式为全桥。
进一步的，所述总线采集设备为支持CAN通讯协议的ES581模块。
进一步的，所述上位机中安装有INCA测试软件，通过INCA内置函数计算得到中间量和CVT变速器的效率值。
进一步的，所述中间量包括驱动轴转速、变速器输入功率、变速器输出功率。
进一步的，所述上位机带有显示屏，所述显示屏能显示所述中间量和CVT变速器的效率值。
进一步的，所述V型羽毛应变片的电阻值为350Ω。
(三)有益效果
本实用新型与现有技术对比，本实用新型的有益效果主要包括：
(1)该系统通过新增的硬件和现有的软件即可实现CVT变速器在整车真实路况状态下实时效率的测量，只需通过装载轴系应变式扭矩传感器实现整车状态真实道路状况下变速器左右驱动轴实时扭矩的采集，配合OBD中采集的发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值、车速数值等，利用如现有技术中的CN202011106680的变速箱平均效率的传统计算方式即可实现整车真实道路条件下CVT变速器效率的实时测量。
(2)该系统可规避的试验台的使用，减少了获取CVT变速器效率参考数值试验的成本，且计算得到的变速器效率参数的实用参考价值更高。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1为本实用新型的一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统的数据采集原理图；
图2为本实用新型的一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统的系统框图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″相连″、″连接″应做广义理解，例如，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。对于电学和通信领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
现有技术中，为了测量计算变速箱的效率，在以下的计算公式中会涉及到以下几个基础变量：即发动机转速数值n、发动机飞轮扭矩数值Tflywhee1、车速数值V、左右驱动轴实时扭矩Tleft和Tright以及车轮滚动半径r
但是除了固定的参数车轮滚动半径r之外，在现有技术中心，其他的所有的变量往往都是在预设工况下从试验台上的采集检测获得的，从而无法实现整车真实道路条件下CVT变速器效率的实时测量，所计算得到的变速器效率应用价值不高。
如图1-2所示，本实用新型公开了一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，该系统将发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值、车速数值、左右驱动轴实时扭矩使用不同的数据采集装置采集，以实现整车真实道路条件下CVT变速器效率的实时测量。
如图1所示，在实际道路的测试环境下，本实用新型的测量系统包括上位机、总线采集设备、应变式扭矩传感器和OBD检测系统(即On Board Diagnostics-车载自动诊断系统)，所述OBD检测系统和应变式扭矩传感器都通过总线采集设备(例如ES581，其CAN接口通过一分为多的DB9接口同时与应变式扭矩传感器和OBD检测系统进行通信连接，其USB接口则与上位机PC通信连接)与上位机通讯连接，所述应变式扭矩传感器通过电压模拟量采集模块与总线采集设备通信连接，以将模拟量信号通过CAN总线协议最终发送到上位机中，所述应变式扭矩传感器用于测量左右驱动轴的实时扭矩，所述OBD检测系统用于测量发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值、车速数值，以通过整车CAN总线完成车辆状态信号的输出，所述上位机中根据现有技术的变速箱的效率公式和以上采集的变量和车轮滚动半径r实时计算变速器效率。
如图2所示，本实用新型的应变式扭矩传感器具体是一种基于应变测量原理设计的轴系贴片式扭矩传感器。贴片式扭矩传感器包括应变片、滑环及相关电路，电气元件滑环用于驱动轴扭矩传感器供电及电压信号传输，通过滑环布置在驱动轴上，滑环可在驱动轴转动过程中实现扭矩测试电路的供电和电压模拟量信号的传输。将两片350Ω的V型应变片呈180°对置安装到一侧驱动轴上，并构成全桥电路(另一侧驱动轴同理)。当驱动轴承受扭矩时，驱动轴表面将产生微小的形变，驱动轴表面形变引发粘贴在驱动轴表面的应变片发生形变，应变片形变导致应变片阻值发生改变，基于惠斯通电桥原理，全桥电路输出电压发生改变，在该变化过程中扭矩与全桥电路输出电压呈正相关。通过标定天平对其灵敏度系数(电压与扭矩线性关系系数)进行标定用于驱动轴扭矩的换算测量。将贴片式扭矩传感器与电压模拟量采集模块进行连接可实现全桥电路实时应变电压的采集，引入灵敏度系数对电压模拟量采集通道进行配置可实现左右驱动轴的实时扭矩的采集，包括左轴对应的输出扭矩和右轴对应的输出扭矩，所述应变式扭矩传感器通过电压模拟量采集模块与ES581进行通信，最终将左右驱动轴实时扭矩Tleft和Tright上传到上位机的INCA软件中。
进一步的，所述总线采集设备为ES581的CAN信号采集模块，利用设备ES581连接OBD诊断口，通过CAN通讯协议实现CAN的通讯采集，其中所涉及的发动机飞轮扭矩、发动机输出转速、车速等信号均通过OBD诊断口通过CAN协议进行实时采集。为了完成信号同步，其中所述电压模拟量信号、OBD诊断输出的CAN总线信号通过CAN通讯协议都集成到上位机，并在采集软件INCA的试验环境内进行同步监测与采集。
将电压模拟量信号采集模块接入设备ES581，利用CAN通讯协议完成设备之间的信号通讯。在上位机中的测试软件INCA内通过DBC(Datebase CAN)文件对总线信号及模拟量信号通道进行配置，实现总线信号与模拟量信号的集成。将所述DBC文件导入INCA内的试验环境，利用INCA的采集环境可以实现信号的实时采集及信号的同步。完成信号的集成后，在试验环境的主菜单选择″变量″菜单，进行″管理计算信号″界面利用测试软件INCA的变速箱效率内置函数对现有集成信号进行运算，并将得到的中间量及效率值以新变量的形式输出。
中间量1：驱动轴转速变量建立，在″管理计算信号″界面新建变量并命名，对测量信号车速进行调用计算，并保存新变量车速，计算公式如下：
公式
V表示所述车辆实时车速；
r表示所述车辆驱动轮半径；
n表示驱动轴转速。
中间量2：变速箱输入功率变量建立，在″管理计算信号″界面新建变量并命名，对测量信号发动机飞轮扭矩、发动机输出转速进行调用计算，并保存新变量输入功率，计算公式如下：
公式
T1表示发动机飞轮实时扭矩；
n1表示发动机输出转速；
P1表示变速箱输入功率(发动机输出功率)。
中间量3：变速箱输出功率变量建立，在″管理计算信号″界面新建变量并命名，对测量信号驱动轴、计算信号驱动轴转速进行调用计算，并保存新变量变速箱输出功率，计算公式如下：
公式
T2表示短驱动轴扭矩；
T3表示长驱动轴扭矩；
n表示驱动轴转速；
P2表示变速箱输出功率。
结果量：变速箱效率变量建立，在″管理计算信号″界面新建变量并命名，对计算信号变速箱输入功率、变速箱输出功率进行调用运算，并保存新变量变速箱效率，计算公式如下：
公式
P1表示发动机输出功率(变速箱输入功率)；
P2表示变速箱输出功率。
CVT变速器实时扭矩值计算输出，可通过INCA内置函数对变速器输出功率和变速器输入功率做除法运算获取到CVT变速器的效率值，并对该数值进行实时输出与采集。
需要指出的是，该公式与现有技术中的变速箱效率计算公式
都是现有技术中使用的常规变速箱效率计算公式(具体的放大常数项可能有所差异)，至于两者的输入输出基础变量则是完全相同的，本实用新型中重点的改进主要在于新传感器的使用和系统中基础变量的分立采集装置的设置，故其装置改进未使用新的方法。
整车试验测试中，所述车辆均搭载CVT变速器，可在真实道路状态下进行CVT变速器实时效率的测量试验，也可以在能模拟实际路况的转毂试验台上进行，当然不局限于上述两种试验条件。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，包括上位机、总线采集设备、电压模拟量采集模块、应变式扭矩传感器和OBD检测系统，所述OBD检测系统与所述总线采集设备通信连接，所述应变式扭矩传感器通过所述电压模拟量采集模块与所述总线采集设备通信连接，所述总线采集设备与上位机通信连接，所述应变式扭矩传感器用于测量左右驱动轴的实时扭矩，所述OBD检测系统用于获取发动机转速数值、发动机飞轮扭矩数值和车速数值，所述上位机用于根据采集的数据和车轮滚动半径计算变速器效率。
2.根据权利要求1所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述应变式扭矩传感器具体为贴片式扭矩传感器，所述贴片式扭矩传感器通过滑环布置在驱动轴上，所述滑环能在驱动轴转动过程中实现扭矩测试电路的供电和电压模拟量信号的传输。
3.根据权利要求2所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述贴片式扭矩传感器采用V型羽毛应变片作为应变敏感元件，所述V型羽毛应变片在驱动轴上采用180°对置分布，所述应变敏感元件的桥接方式为全桥。
4.根据权利要求1所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述总线采集设备为支持CAN通讯协议的ES581模块。
5.根据权利要求1所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述上位机中安装有INCA测试软件，通过INCA内置函数计算得到中间量和CVT变速器的效率值。
6.根据权利要求5所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述中间量包括驱动轴转速、变速器输入功率、变速器输出功率。
7.根据权利要求5所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述上位机带有显示屏，所述显示屏能显示所述中间量和CVT变速器的效率值。
8.根据权利要求3所述的基于整车道路测试的CVT变速器实时效率测量系统，其特征在于，所述V型羽毛应变片的电阻值为350Ω。
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| CN202122344978.8U CN216116747U (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种基于整车道路测试的cvt变速器实时效率测量系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116678639A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-09-01 | 中国第一汽车股份有限公司 | 基于实时驱动功率的车辆测试方法、装置、存储介质 |
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2021
- 2021-09-26 CN CN202122344978.8U patent/CN216116747U/zh active Active
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