專利名稱：具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛動力總成試驗(yàn)裝置，具體涉及一種混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系
統(tǒng)
背景技術(shù)：
在混合動力汽車開發(fā)過程中需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。目前由于條件所限，往往只能 在室內(nèi)進(jìn)行以穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)為主的單項(xiàng)總成部分試驗(yàn)，雖然傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗(yàn)臺已日漸普 及，但它無法完成混合動力汽車動力總成的特有試驗(yàn)(如能量回饋等)?；旌蟿恿捌涔芾?系統(tǒng)的大量試驗(yàn)還靠整車道路試驗(yàn)來完成。如此，準(zhǔn)確地再現(xiàn)某工況性能、準(zhǔn)確完整地測試 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)就較困難。加上天氣和操縱的差異，道路現(xiàn)場問題的處理等等都有很大局限 性，研發(fā)質(zhì)量的提高也受到限制，試驗(yàn)人員的工作條件和安全性也難以保證。另外，混合動 力總成或某個(gè)部件的改進(jìn)效果均需在整車平臺上及整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)考核，也使研發(fā)改進(jìn)受到局 限。如此研發(fā)試驗(yàn)手段的采用，使研發(fā)周期大大延長，使我們研發(fā)工作水平的提升也受到較 大的影響，使混合動力汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)存在巨大的技術(shù)障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適于混合動力汽車動力總成測試的具有工況和慣性 模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對混合動力汽車動力總成的各項(xiàng)性 能的綜合測試及分析，以解決上述問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案為混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺、臺
架控制與測量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單
元、測功機(jī)及測功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元； 所述臺架控制與測量中心管理器，用于對臺架實(shí)行自動和手動操作，它采用CAN
總線形式連接所有的單元，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的單元； 所述試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，用于混合動力整車開發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模 擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對整車駕駛模擬系統(tǒng)進(jìn)行控制模擬的開環(huán)試驗(yàn)；
所述駕駛功能控制器單元，用于模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為；
動態(tài)模擬系統(tǒng)單元，用于混合動力車輛行駛狀態(tài)的動態(tài)模擬； 試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元，用于接收來自臺架控制與測量中心管理器的給定值，控 制發(fā)動機(jī)冷卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元，用于檢測數(shù)據(jù)信號的采集及將采集的輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，通過CAN總線送到管理中心； 測功機(jī)及測功機(jī)控制器單元，用于在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，作為動力系統(tǒng)的動力吸收或動 力輸出單元；在動態(tài)模擬試驗(yàn)中，它既作為車輛運(yùn)動時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也作為制動 中制動力模擬單元；測功機(jī)控制器用于對測功機(jī)的底層控制，通過通訊接口與臺架控制與測量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，帶有手動和自動給定功能； 操作控制臺，用于對混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)整體控制及操作。 本發(fā)明混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，以傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)，采用測
功機(jī)，加設(shè)汽車行駛阻力和整車慣量模擬系統(tǒng)及駕駛模擬系統(tǒng)，為被試對象——混合動力
總成——創(chuàng)造了一個(gè)道路試驗(yàn)的環(huán)境，對于混合動力汽車動力總成的包括能量回饋在內(nèi)的
性能及可靠性進(jìn)行試驗(yàn)研究。利用該系統(tǒng)可以進(jìn)行混合動力汽車動力總成的常規(guī)試驗(yàn)，包
括混合動力汽車能量回饋性能的試驗(yàn)；該臺架試驗(yàn)可以替代產(chǎn)品開發(fā)過程中的大部分道路
試驗(yàn)和整車轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)；它可以不依賴于整車平臺而以動力系統(tǒng)的形式在室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)，對
于混合動力汽車動力系統(tǒng)的早期開發(fā)，可將動力系統(tǒng)的總成部件靈活搭配，組成不同的電
機(jī)和發(fā)動機(jī)的耦合形式進(jìn)行開發(fā)研究；尤其是當(dāng)某些被試對象不完整時(shí)，可以利用仿真工
具建立的零部件模型參與試驗(yàn)，進(jìn)行混合動力汽車動力總成的開發(fā)。本發(fā)明大大降低研發(fā)
試驗(yàn)成本、減去了整車改裝的工作量；人工設(shè)定自動控制、可消除路試人員實(shí)車駕駛操作的
不可避免的工況控制差異，工況控制準(zhǔn)確、試驗(yàn)條件控制嚴(yán)格(油溫、水溫、氣溫、氣壓、濕
度等)，可在室內(nèi)再現(xiàn)設(shè)定路試工況，確保了試驗(yàn)結(jié)果的同一性、可比性；加之可以采用在
戶外路試難以采用的儀器，排除了戶外路試的種種外界干擾，增加了研發(fā)所需數(shù)據(jù)參數(shù)的
采集量及其準(zhǔn)確性，這就極大地提高了研發(fā)試驗(yàn)水平；可針對某一參數(shù)或結(jié)構(gòu)、程序的改變
無需搭載于整車而隨時(shí)在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，與以往的研發(fā)試驗(yàn)手段相比，該試驗(yàn)系統(tǒng)可大大
提高混合動力汽車動力總成及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)試驗(yàn)水平，并可大大縮短動力總成及相關(guān)
零部件的研發(fā)周期。


圖l本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，臺架控制與測量中心管理器是完成混合動力總成臺架試驗(yàn)的綜合系 統(tǒng)，主要組成包括操作控制臺、臺架控制與測量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)、動態(tài)模擬 系統(tǒng)、駕駛功能控制器、測功機(jī)及測功機(jī)控制器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)等。
臺架控制與測量中心管理器可對臺架實(shí)行自動和手動操作。系統(tǒng)采用CAN總線形 式連接所有的設(shè)備，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的設(shè)備。 臺架控制與測量中心管理器與被試車輛的整車控制器HCU之間連接用戶計(jì)算機(jī)， 用于將臺架的相關(guān)數(shù)據(jù)與整車HCU的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，也便于將不同的HCU的 通訊協(xié)議"翻譯"后能與臺架進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為被試車輛的整車控制器HCU保密并且使臺架 系統(tǒng)適應(yīng)不同的整車控制器HCU通訊協(xié)議的變化。 試驗(yàn)臺架和被試車輛的電控系統(tǒng)之間，如整車控制器HCU和變速箱控制器等之 間，具有CAN信息通訊的能力和功能；這樣可以實(shí)現(xiàn)車輛的電控系統(tǒng)如整車控制器HCU和變 速箱控制器，與臺架之間的信息通訊，可以使用臺架信息用于整車控制，也可以使用整車信 息進(jìn)行臺架控制，使產(chǎn)品開發(fā)工作更方便。 臺架控制與測量中心管理器還可設(shè)有排放分析儀接口 ，配備排放分析儀系統(tǒng)還可 進(jìn)行混合動力汽車動力系統(tǒng)的臺架排放測試。
測功機(jī)在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，它是動力系統(tǒng)的動力吸收或動力輸出單元；在動態(tài)模擬試 驗(yàn)中，它既是車輛運(yùn)動時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也是制動中制動力模擬單元。測功機(jī)控制 器用于對測功機(jī)的底層控制，通過通訊接口與臺架控制與測量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 帶有手動和自動給定功能。 試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)定義了臺架試驗(yàn)的試驗(yàn)內(nèi)容，該控制系統(tǒng)包含了混合動力整車
開發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對整車駕駛模擬系統(tǒng)
進(jìn)行控制模擬的開環(huán)試驗(yàn)；也定義了動力系統(tǒng)中變速箱類型，如MT變速箱、AMT變速箱、AT
變速箱等形式；也定義了起動發(fā)動機(jī)的方式，如起動機(jī)起動或驅(qū)動電機(jī)起動等。 閉環(huán)試驗(yàn)主要是給定試驗(yàn)循環(huán)，由駕駛功能控制器根據(jù)計(jì)算模型，以實(shí)際車速、理
論車速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、駕駛員對速度需求的駕駛行為參數(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算出踏板和檔位的輸入
數(shù)值，并通過踏板和換檔的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，整車控制器HCU和變速箱控制器根據(jù)這些
輸入?yún)⒘?，進(jìn)行整車動力系統(tǒng)的控制，完成整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的測試，閉環(huán)試驗(yàn)主要是根據(jù)指定
的試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行混合動力控制策略的研發(fā)。 開環(huán)試驗(yàn)主要是給定整車駕駛模擬系統(tǒng)的踏板和檔位的輸入數(shù)值，并通過踏板和 換檔的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，整車控制器HCU和變速箱控制器根據(jù)這些輸入?yún)⒘浚M(jìn)行整車 動力系統(tǒng)的控制，完成試驗(yàn)測試，開環(huán)試驗(yàn)主要是針對混合動力的動力性和制動能量回饋 性能展開專項(xiàng)試驗(yàn)研究。 試驗(yàn)臺架的動力總成可以包含實(shí)際的加速踏板、制動踏板、離合器踏板、換檔手 柄，也可以使用虛擬的踏板、手柄。 駕駛功能控制器外接油門踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、換檔執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、制動 踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、離合器踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)，駕駛功能控制器，組成整車駕駛模 擬系統(tǒng)。踏板和換檔執(zhí)行器包括伺服電機(jī)及推動踏板或換檔執(zhí)行器的機(jī)械系統(tǒng)。油門踏板 執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動油門踏板的滾珠絲杠；換檔執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推 動換檔桿的滾珠絲杠；制動踏板執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動制動踏板的滾珠絲杠；離 合器踏板執(zhí)行器可以采用步進(jìn)電機(jī)及推動離合器踏板的滾珠絲杠。 所述駕駛功能控制器單元，也可以是沒有物理實(shí)體的用于模擬駕駛操作動作的虛 擬的執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。所述駕駛功能控制器單元，也可以是直接由駕駛員進(jìn)行踏板和換 檔手柄的控制。 駕駛功能控制器，可以選擇模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為，根據(jù)目標(biāo)車 速和駕駛員對速度需求的不同反映，通過駕駛員模型，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的踏板位置和檔位 選擇，再通過駕駛功能控制模型把計(jì)算出的目標(biāo)踏板位置和目標(biāo)檔位傳遞給踏板控制系統(tǒng) 和變速箱換檔控制系統(tǒng)，通過這些控制系統(tǒng)控制踏板和變速箱的檔位來模擬實(shí)際駕駛員的 動作和操作行為。駕駛功能系統(tǒng)的控制與采集的數(shù)據(jù)也可以實(shí)時(shí)傳到用戶計(jì)算機(jī)和整車控 制器HCU。整車控制器HCU采集整車動力系統(tǒng)的踏板和檔位信息，實(shí)現(xiàn)對整車動力系統(tǒng)的控 制，完成駕駛模擬和工況控制。 各系統(tǒng)也實(shí)時(shí)將自己的執(zhí)行情況(位置信號)反饋到駕駛功能控制器，以便進(jìn)行 下一個(gè)動作位置計(jì)算。通過駕駛功能控制器的控制和整車控制器HCU對混合動力整車動力 系統(tǒng)的控制，臺架可以模擬不同駕駛習(xí)慣的整車起步、加速、勻速、減速、滑行、制動等行駛 狀態(tài)。
6
混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)所使用的踏板信號可以來源于硬件實(shí)物，也可以
使用模擬電信號；踏板執(zhí)行器可以是驅(qū)動物理存在的真實(shí)的踏板的踏板執(zhí)行器，也可以是
驅(qū)動虛擬踏板的模擬信號執(zhí)行器。在沒有混合動力整車踏板與檔位傳感器硬件實(shí)物時(shí)，HCU
可以通過用戶計(jì)算機(jī)借用臺架系統(tǒng)中踏板信號，實(shí)現(xiàn)對整車動力系統(tǒng)的動力分配、換檔策
略及制動能量回饋的研究。這種方式在混合動力產(chǎn)品的先導(dǎo)開發(fā)中作用非常顯著。 試驗(yàn)開始之前，通過試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)可以選擇不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ饺?)開環(huán)試驗(yàn)
與閉環(huán)試驗(yàn)；2)變速箱類型MT、半AMT、AMT、AT等；3)起動發(fā)動機(jī)的方式起動機(jī)起動發(fā)動
機(jī)、電機(jī)起動發(fā)動機(jī)。不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑳Q定了駕駛員模型中的不同的操作動作。 動態(tài)模擬系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和模擬軟件組成。根據(jù)汽車動力學(xué)原理，使用設(shè)定的
整車質(zhì)量、各部件的旋轉(zhuǎn)慣量、道路滾動阻力系數(shù)、車輛迎風(fēng)面積及風(fēng)阻系數(shù)、坡道系數(shù)、相
對風(fēng)速、變速箱及主減速器速比、輪胎直徑等車型參數(shù)和工況參數(shù)，再根據(jù)實(shí)時(shí)采集的車速 及測功機(jī)端扭矩儀測得的扭矩等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻 力和制動力并求和，得出應(yīng)該在測功機(jī)端施加的理論扭矩并把該數(shù)值實(shí)時(shí)傳遞給測功機(jī)控 制器，控制測功機(jī)輸出工作狀態(tài)來完成混合動力車輛的動態(tài)模擬。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，配備相應(yīng)的傳感器、測量儀、接口模塊及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集 軟件等，將輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過CAN總線送到管理中心，測量參數(shù)包括溫度、壓 力、轉(zhuǎn)速、扭矩、燃油消耗量等傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺測控參數(shù)，還包括排放數(shù)據(jù)、整車行駛參 數(shù)、電能儲存和消耗工作元件的電壓、電流與電能量、電功率等參數(shù)。其中包括多個(gè)扭矩儀， 分別測量電機(jī)和變速箱等的扭矩與轉(zhuǎn)速。其中可采用高精度的速度傳感器用以實(shí)時(shí)檢測發(fā) 動機(jī)、電機(jī)等的轉(zhuǎn)速，采用角加速度傳感器和振動傳感器，可測試換檔及工況變化的操作平 順性。以及排放分析儀接口，使本系統(tǒng)與排放分析儀能夠同步測量數(shù)據(jù)。本臺架特別要求 的參數(shù)有①整車行駛參數(shù)車速、行駛距離、時(shí)間、加(減)速度、制動距離、累計(jì)里程、踏 板力 行程 時(shí)間、換檔力特性曲線等；②電機(jī)與電池工作參數(shù)以電力計(jì)測得的動力電池 (該電池可以是被試車用動力電池，也可以是模擬電池)的電流、電壓、電功率等。
試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)接收來自臺架控制與測量中心管理器的給定值，控制發(fā)動機(jī)冷 卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力。 試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)主要是用來控制發(fā)動機(jī)的冷卻液溫度、燃油溫度、及發(fā)動機(jī)的 進(jìn)氣溫度等。試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元包括發(fā)動機(jī)冷卻液溫度控制系統(tǒng)、燃油溫度控制系統(tǒng)、 變速箱溫度控制系統(tǒng)、環(huán)境及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣參數(shù)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)中有兩套裝置， 一是加熱裝置(直接加熱目標(biāo))，另一個(gè)是冷卻裝置(用另外一種冷卻液來冷卻目標(biāo))，當(dāng) 系統(tǒng)接收來自中心管理器的給定值后，與當(dāng)前的測量值進(jìn)行比較，從而決定加熱裝置或冷 卻裝置工作；當(dāng)測量值與目標(biāo)值接近時(shí)，運(yùn)用PID調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱功率或冷卻裝置中 冷卻液的流量，達(dá)到目標(biāo)要求。 在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，可設(shè)定不同的滾動阻力系數(shù)、相對風(fēng)速、坡度等道路條件參 數(shù)；可設(shè)定整車質(zhì)量、輪胎半徑、迎風(fēng)面積、模擬臺架上不存在的部件包括車輪、半軸、差速 器、傳動軸等部件的旋轉(zhuǎn)慣量；可設(shè)定車輛起步、加速、勻速、滑行、減速、制動、駐車的起始 點(diǎn)和終止點(diǎn)等行駛工況；可設(shè)定溫度、壓力、濕度等試驗(yàn)條件控制參數(shù)；可設(shè)定需要采集的 測量參數(shù)。所有參數(shù)的設(shè)定、顯示、記錄等均在操作控制臺上進(jìn)行。 混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)可以配有第二臺測功機(jī)接口 ，該測功機(jī)可吸收分動箱或電動機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充，使本混合動力總成試驗(yàn)臺架適用于四輪驅(qū)動混 合動力汽車動力系統(tǒng)的試驗(yàn)。 該混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，除能完成傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)性能試驗(yàn)臺所能進(jìn)行的 全部試驗(yàn)外，尚可無需整車搭載平臺、無需進(jìn)行整車道路行駛和整車轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)的前提下完 成混合動力汽車下列試驗(yàn) 整車控制器HCU、 AMT控制器TCU、發(fā)動機(jī)控制器ECU、電機(jī)及其控制器MCU、電池 及管理系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，完成混合動力總成綜合性能匹配優(yōu)化試驗(yàn)；
整車控制策略(能量分配)的研究、開發(fā)試驗(yàn)；
制動能量回饋試驗(yàn)；
*整車動力性模擬試驗(yàn)； 選定工況循環(huán)下整車燃油經(jīng)濟(jì)性模擬試驗(yàn)； 整車駕駛性模擬試驗(yàn)； 離合器、變速箱換檔平順性試驗(yàn)； 變速箱控制策略開發(fā)和優(yōu)化試驗(yàn)； 變速箱操縱機(jī)構(gòu)的開發(fā)和優(yōu)化試驗(yàn)； 電機(jī)性能試驗(yàn)； 混合動力汽車仿真設(shè)計(jì)快速驗(yàn)證試驗(yàn)；
模擬整車排放分析試驗(yàn)； 功能擴(kuò)展后，完成四輪驅(qū)動混合動力汽車的上述試驗(yàn)。 以下是利用本試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行混合動力汽車動力總成綜合性能試驗(yàn)和匹配優(yōu)化試 驗(yàn)的一個(gè)實(shí)例 搭建混合動力汽車動力系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)，安裝好動力總成，連接測試儀器和線路；
在動態(tài)模擬系統(tǒng)中輸入混合動力整車運(yùn)行需要的整車參數(shù)，如整車質(zhì)量、各部件 的旋轉(zhuǎn)慣量、道路滾動阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積及風(fēng)阻系數(shù)、坡道系數(shù)、相對風(fēng)速、變速箱及主減 速器變比、輪胎直徑等數(shù)據(jù)； 在試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)中選擇試驗(yàn)?zāi)Ｊ郊霸囼?yàn)循環(huán)數(shù)據(jù)文件； 在駕駛功能控制器中設(shè)定駕駛員模型需要的駕駛意圖參數(shù)，如柔和型駕駛行為參 數(shù)、粗暴型駕駛行為參數(shù)； 設(shè)定整車控制器的工作方式，是通過用戶計(jì)算機(jī)采集的臺架信息作為HCU的控制 輸入變量，還是HCU直接采集真實(shí)的駕駛員信息作為HCU的控制輸入變量；
在試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)中輸入控制條件試驗(yàn)環(huán)境溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、燃 油壓力等數(shù)據(jù)； 臺架循環(huán)預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試；
開始正式試驗(yàn)； 利用試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，選擇試驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容；利用動態(tài)模擬系統(tǒng)，使用整車參數(shù) 進(jìn)行混合動力系統(tǒng)動態(tài)慣量的模擬；利用駕駛功能控制器，根據(jù)駕駛員模型的輸入?yún)?shù)計(jì) 算踏板和換檔執(zhí)行器的輸入量，使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信號的物理控制；利用試驗(yàn)條件控制系 統(tǒng)，根據(jù)輸入的環(huán)境控制條件，控制混合動力汽車動力鏈系統(tǒng)的環(huán)境狀況；利用臺架控制與 測量中心管理器，對臺架試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和存儲，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)控制；
利用高精度的轉(zhuǎn)速傳感器測量發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速；利用油耗儀測量發(fā)動機(jī)的燃油消耗 量；利用電功率計(jì)測量電池的能量變化；利用測功機(jī)上的扭矩儀測量動力總成的輸出扭矩 與輸出軸轉(zhuǎn)速；利用另外的扭矩儀測量混合動力系統(tǒng)電動助力和能量回饋的扭矩與轉(zhuǎn)速； 利用溫度與壓力傳感器測量需要測量部位的溫度與壓力等； 利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評價(jià)混合動力的控制策略包含能量分 配策略、駕駛員意圖策略、電池S0C的平衡策略、制動能量回饋策略等； 優(yōu)化、改進(jìn)混合動力的整車控制策略，反復(fù)進(jìn)行同樣的試驗(yàn)、分析、優(yōu)化、改進(jìn)過 程，直至得到較理想的燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放、平順性與動力性的控制策略。
權(quán)利要求
一種具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺、臺架控制與測量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單元、測功機(jī)及測功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元；所述臺架控制與測量中心管理器，用于對臺架實(shí)行自動和手動操作，它采用CAN總線形式連接所有的單元，它采集所有的數(shù)據(jù)，控制所有的單元；所述試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)，用于混合動力整車開發(fā)的由用戶定義的用于駕駛循環(huán)模擬的閉環(huán)試驗(yàn)，和由用戶定義的對整車駕駛模擬系統(tǒng)進(jìn)行控制模擬的開環(huán)試驗(yàn)；所述駕駛功能控制器單元，用于模擬不同駕駛習(xí)慣的駕駛員的駕駛行為；動態(tài)模擬系統(tǒng)單元，用于混合動力車輛行駛狀態(tài)的動態(tài)模擬；試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元，用于接收來自臺架控制與測量中心管理器的給定值，控制發(fā)動機(jī)冷卻液、燃油、變速箱冷卻油、試驗(yàn)室環(huán)境及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣等的溫度、壓力；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元，用于檢測數(shù)據(jù)信號的采集及將采集的輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過CAN總線送到管理中心；測功機(jī)及測功機(jī)控制器單元，用于在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中，作為動力系統(tǒng)的動力吸收或動力輸出單元；在動態(tài)模擬試驗(yàn)中，它既作為車輛運(yùn)動時(shí)的慣量與阻力模擬單元，也作為制動中制動力模擬單元；測功機(jī)控制器用于對測功機(jī)的底層控制，通過通訊接口與臺架控制與測量中心管理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，帶有手動和自動給定功能；操作控制臺，用于對混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)整體控制及操作。
2. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述駕駛功能控制器單元，它包括具有物理實(shí)體的油門踏板及其油門踏板執(zhí)行器 及控制系統(tǒng)、換檔手柄及其換檔執(zhí)行器及控制系統(tǒng)、制動踏板及其制動踏板執(zhí)行器及控制 系統(tǒng)、和/或離合器踏板及其離合器踏板執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述駕駛功能控制器單元，它包括沒有物理實(shí)體的用于模擬駕駛操作動作的虛擬 的踏板、換檔手柄及其執(zhí)行器及控制系統(tǒng)或駕駛功能控制器單元包括由試驗(yàn)駕駛員直接操 縱踏板和換檔手柄，而不需要臺架使用物理的或虛擬的執(zhí)行器及控制系統(tǒng)。
4. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述閉環(huán)試驗(yàn)通過指定的試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行混合動力控制策略分析。
5. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述開環(huán)試驗(yàn)用于對混合動力的動力性和制動能量回饋性能等試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試 驗(yàn)分析。
6. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元包括各類傳感器和測量儀，用于測量混合動力汽車動力系 統(tǒng)中溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、扭矩、燃油消耗量、排放數(shù)據(jù)、整車行駛參數(shù)、電能儲存和消耗工作元 件的電壓、電流與電能量、電功率參數(shù)；其中包括多個(gè)扭矩儀，可分別測量電機(jī)和變速箱等 的扭矩與轉(zhuǎn)速。
7. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺架控制與測量中心管理器與被試車輛的整車控制器HCU之間連接用戶計(jì)算機(jī)。 用于將臺架的相關(guān)數(shù)據(jù)與整車HCU的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，也便于將不同的HCU的通訊協(xié)議"翻譯"后能與臺架進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為被試車輛的整車控制器HCU保密，并且使臺 架系統(tǒng)適應(yīng)不同的整車控制器HCU通訊協(xié)議的變化。
8. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺架控制與測量中心管理器與被試車輛的電控系統(tǒng)之間通過CAN信息通訊實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)通信。
9. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，其 特征在于臺架控制與測量中心管理器備有第二測功機(jī)接口。
10. 如權(quán)利要求1所示具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)， 其特征在于臺架控制與測量中心管理器還包括有排放分析儀接口 ，配備排放分析儀系統(tǒng)還 可進(jìn)行混合動力汽車整車排放測試。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有工況和慣性模擬功能的混合動力汽車動力總成試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括操作控制臺、臺架控制與測量中心管理器、試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇刂葡到y(tǒng)單元、動態(tài)模擬系統(tǒng)單元、駕駛功能控制器單元、測功機(jī)及測功機(jī)控制器單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元和試驗(yàn)條件控制系統(tǒng)單元。利用該系統(tǒng)可以進(jìn)行混合動力汽車動力總成的性能開發(fā)試驗(yàn)；該臺架試驗(yàn)可以替代產(chǎn)品開發(fā)過程中的大部分道路試驗(yàn)和整車轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)；同時(shí)，對于混合動力汽車動力系統(tǒng)的早期開發(fā)，可將動力系統(tǒng)的總成部件靈活搭配，組成不同的電機(jī)和發(fā)動機(jī)的耦合形式進(jìn)行開發(fā)研究；與以往的研發(fā)試驗(yàn)手段相比，該試驗(yàn)系統(tǒng)可大大提高混合動力汽車動力總成及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)試驗(yàn)水平，并可大大縮短動力總成及相關(guān)零部件的研發(fā)周期。
文檔編號G01M17/007GK101738320SQ200810197528
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者信繼欣, 徐平興, 朱禹, 李崢, 熊憲齡, 鄧遠(yuǎn)發(fā), 黃佳騰 申請人:東風(fēng)電動車輛股份有限公司