專利名稱：一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車動力總成試驗臺架，特別涉及一種混合動力汽車動力總 成耐久試驗臺架。
背景技術(shù)：
90年代以來，各大汽車公司紛紛開始研制混合動力型汽車。自日本豐田公司 于1997年率先推出混合動力轎車以來，各大汽車公司包括本田、通用、福特、 戴姆勒一克萊斯勒以及法國雪鐵龍等都推出或研制出了產(chǎn)品車或概念樣車。
混合動力車并非只停留在概念設(shè)計上，而是一款真正意義上的產(chǎn)品車，為 了能夠?qū)ζ溥M(jìn)行批量生產(chǎn)，則必須對各系統(tǒng)進(jìn)行試驗驗證，產(chǎn)品認(rèn)可。臺架試 驗方案是建立在此目的基礎(chǔ)上的。
目前，在國內(nèi)，基本上都沒有能夠?qū)旌蟿恿ζ噭恿偝傻哪途眯赃M(jìn)行 有效考核的臺架。特別是沒有有效的臺架能夠模擬復(fù)雜的道路運(yùn)行循環(huán)工況對 混合動力總成進(jìn)行耐久性考核。
在傳統(tǒng)的動力總成耐久性臺架試驗中，整個動力總成運(yùn)轉(zhuǎn)在一個比較穩(wěn)定 的工況中，而目前要在傳統(tǒng)的動力總成耐久性臺架模擬出如NEDC (混合路況)、 1015， HFET (模擬市郊或高速公路路況)、FTP (模擬城市路況)這樣相對比較 復(fù)雜的工況，在這些工況中，混合動力總成要循環(huán)反復(fù)的實現(xiàn)輔助加速、怠速 停機(jī)/重啟、再生制動、巡航充電各種工作模式。要實現(xiàn)這樣耐久性考核目標(biāo)， 最主要要面對的問題是在臺架控制和動力總成系統(tǒng)控制上做到一致，做到同步。 現(xiàn)有的動力總成耐久性臺架不能滿足上述要求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合動力汽車動力總成耐久試 驗臺架及測試方法。以達(dá)到通過耐久試驗臺架及測試方法測試包括車輛實際運(yùn) 行中的各種工況，及電機(jī)輔助驅(qū)動，電機(jī)巡航發(fā)電，再生制動，怠速停機(jī)和啟 動這五種工況。使得各控制系統(tǒng)間通訊要實時、迅速，要使混合動力汽車動力 總成能在各工況間進(jìn)行準(zhǔn)確有效的變換的目的。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是一種混合動力汽車動力總成 耐久試驗臺架，包括測功機(jī)，其特征在于所述的測功機(jī)通過與逆變器電連接 的ISG電機(jī)與發(fā)動機(jī)、齒圈相連接；設(shè)在齒圈外側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感器與儀表控制器相 連，臺架控制系統(tǒng)分別向混合動力控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、測功機(jī)發(fā)出測 試控制信號；
所述混合動力控制系統(tǒng)通過CAN總線分別與計算機(jī)、車身控制器、儀表控制 器、與逆變器電連接的電機(jī)控制系統(tǒng)、與電池電連接的電池管理系統(tǒng)、與發(fā)動 機(jī)電連接的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)實現(xiàn)信號的傳輸。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的測功機(jī)通過飛輪與ISG電機(jī)、 發(fā)動機(jī)同軸連接。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的ISG電機(jī)還與電機(jī)冷卻系統(tǒng)相連接。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的測功機(jī)輸出軸插入飛輪軸承 內(nèi)，其動力輸出端面與飛輪一側(cè)端面相連接。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)與控制油門踏 板相連接。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的測功機(jī)型號為APA100 混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，所述的計算機(jī)通過CAN總線記錄各控
制器間交流通訊的數(shù)據(jù)，并能通過CCP協(xié)議記錄和標(biāo)定混合動力系統(tǒng)控制器
HCU內(nèi)存里的數(shù)據(jù)。
本實用新型另一個技術(shù)方案是， 一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的 測試方法，該方法包含下例步驟
a) 設(shè)置步驟用于通過臺架控制系統(tǒng)設(shè)置試驗臺架初始工況；
b) 啟動步驟1、通過臺架控制系統(tǒng)(PUMA)同時發(fā)出測功機(jī)(1)啟動信號， 并通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)發(fā)出發(fā)動機(jī)(4) 啟動信號，通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、電機(jī)控制系統(tǒng)(MCU)發(fā)出ISG電 機(jī)(3)啟動信號，發(fā)動機(jī)(4)、 ISG電機(jī)(3)開始運(yùn)轉(zhuǎn)；2、通過計算機(jī)7對混 合動力控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出ISG電機(jī)啟動信號，ISG電機(jī)啟動，帶動發(fā) 動機(jī)，發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)；
c) 測試步驟l;臺架控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測 功機(jī)的運(yùn)行，并同步輸出空檔、離合、制動等開關(guān)信號給混合動力控制系統(tǒng)， 混合動力控制系統(tǒng)通過CAN總線將信號傳至發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)控 制發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)在上述不同工況下的運(yùn)行；
d) 測試步驟2:混合動力控制系統(tǒng)通過CAN總線采集到發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的需 求扭矩值，根據(jù)儀表控制器檢測的車速信號，電機(jī)控制系統(tǒng)檢測的ISG電機(jī)的溫 度信號，根據(jù)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，混合動力控制系統(tǒng)進(jìn)行扭矩分配，發(fā)動 機(jī)管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)扭矩分配信號對發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)控制；
e) 測試步驟3;根據(jù)測試臺架測試要求，臺架控制系統(tǒng)控制測功機(jī)模擬出混 合動力汽車在不同路況下實現(xiàn)加速、減速、制動等一系列工況，混合動力控制 系統(tǒng)采集車速信號、倒檔信號，計算出各工況下的需求，并控制整個混合動力 系數(shù)實現(xiàn)怠速停機(jī)、自動重啟、再生制動、ISG電機(jī)輔助加速、電機(jī)巡航發(fā)電等
一系列復(fù)雜工況。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的測試方法，其特征在于讓整個動力 總成循環(huán)持續(xù)地在混合動力系統(tǒng)工作的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，比如怠速停機(jī)、自動重啟、 再生制動、ISG電機(jī)輔助加速、電機(jī)巡航發(fā)電等復(fù)雜工況。
一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架及測試方法，由于采用上述的結(jié) 構(gòu)的測試方法，混合動力控制系統(tǒng)接受來自外部的信號，根據(jù)自身的控制策略 向發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出起/停和扭矩需求。臺架控制系統(tǒng) (PUMA)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測功機(jī)的運(yùn)行，使發(fā)動 機(jī)在預(yù)先定義好的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)扭矩和發(fā)動機(jī)扭矩的分配及電機(jī)輔助驅(qū)動 的扭矩的大小由混合動力控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大小和扭矩需求大小進(jìn)行控 制。通過耐久試驗臺架及測試方法測試包括車輛實際運(yùn)行中電機(jī)輔助驅(qū)動，電 機(jī)巡航發(fā)電，再生制動，怠速停機(jī)和啟動這五種工況，不僅能夠考核整個系統(tǒng) 的控制策略，驗證其有效性和可靠性，同時還考核了電機(jī)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)的有 效性和耐久性等。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
圖l為本實用新型混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架結(jié)構(gòu)示意圖2為混合動力汽車動力總成機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖3為本實用新型混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的測試方法控制方案框 在

圖1 圖3中，1、測功機(jī)；2、電機(jī)冷卻系統(tǒng)；3、 ISG電機(jī)；4、發(fā)動機(jī)；5、 轉(zhuǎn)速傳感器；6、齒圈；7、計算機(jī)；8、逆變器；9、電池；10、 CAN總線；11、 飛輪；12、飛輪軸承；13、油門踏板。
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
如所 涉及的各控制系統(tǒng)之間的相互位置及連接關(guān)系、各系統(tǒng)的作用及工作原理、測 試方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實用新型的實 用新型構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
如圖1所示，混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架包括發(fā)動機(jī)4、 ISG電機(jī)3、 電池9、測功機(jī)l、四個機(jī)械單元，以及EMS(engine management system)發(fā)動機(jī)管 理系統(tǒng)、BMS(battery management srstem)電池管理系統(tǒng)、MCU(motor control unit) 電機(jī)控制系統(tǒng)、HCU (hybrid control unit)混合動力控制系統(tǒng)、BCM(body control module)車身控制器、ICU(instrument cluster unit)儀表控制器六個控制單元。 一個 用于記錄數(shù)據(jù)和發(fā)出控制信號，修改標(biāo)定參數(shù)作用的計算機(jī)7。
混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，包括測功機(jī)l，所述的測功機(jī)l通過與 逆變器8電連接的ISG電機(jī)3與發(fā)動機(jī)4、齒圈6相連接；設(shè)在齒圈6外側(cè)的轉(zhuǎn)速傳 感器5與儀表控制器ICU相連，臺架控制系統(tǒng)PUMA分別向混合動力控制系統(tǒng) HCU、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS、測功機(jī)1發(fā)出測試控制信號；混合動力控制系統(tǒng)HCU 通過CAN總線10分別與計算機(jī)7、車身控制器BCM、儀表控制器ICU、與逆變器 8電連接的電機(jī)控制系統(tǒng)MCU、與電池9電連接的電池管理系統(tǒng)BMS、與發(fā)動機(jī)4 電連接的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS實現(xiàn)信號的傳輸。ISG電機(jī)3還與電機(jī)冷卻系統(tǒng)2相 連接。臺架控制系統(tǒng)(PUMA)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測 功機(jī)1的運(yùn)行，使發(fā)動機(jī)4在預(yù)先定義好的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)扭矩和發(fā)動機(jī)扭矩 的分配及電機(jī)輔助驅(qū)動的扭矩的大小由混合動力控制系統(tǒng)HCU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 大小和扭矩需求大小進(jìn)行控制。通過耐久試驗臺架測試包括車輛實際運(yùn)行中電 機(jī)輔助驅(qū)動，電機(jī)巡航發(fā)電，再生制動，怠速停機(jī)和啟動這五種工況。
參見圖2，圖2為混合動力汽車動力總成機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，所述的測功機(jī)l通 過飛輪11與ISG電機(jī)3、發(fā)動機(jī)4、齒圈6同軸連接。測功機(jī)l輸出軸插入飛輪軸承 12內(nèi)，其動力輸出端面與飛輪ll一側(cè)端面用螺栓相連接。
參見圖l、圖3，圖3為本實用新型混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的測 試方法控制方案框一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的測試方法，該方法包含下例步
驟
a) 設(shè)置步驟用于通過臺架控制系統(tǒng)設(shè)置試驗臺架初始工況；
b) 啟動步驟兩種啟動模式l、通過臺架控制系統(tǒng)PUMA同時發(fā)出測功機(jī)1啟 動信號，并通過混合動力控制系統(tǒng)HCU、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS發(fā)出發(fā)動機(jī)4啟動 信號，通過混合動力控制系統(tǒng)HCU、電機(jī)控制系統(tǒng)MCU發(fā)出ISG電機(jī)3啟動信號， 發(fā)動機(jī)4、 ISG電機(jī)3開始運(yùn)轉(zhuǎn)。2、通過計算機(jī)7對混合動力控制系統(tǒng)HCU、電機(jī) 控制系統(tǒng)MCU發(fā)出ISG電機(jī)3啟動信號，ISG電機(jī)3啟動，帶動發(fā)動機(jī)4，發(fā)動機(jī)4、 ISG電機(jī)3開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
c) 測試步驟l;臺架控制系統(tǒng)PUMA根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的速度曲線和扭矩曲線來 控制測功機(jī)l的運(yùn)行，并同步輸出空檔、離合、制動等開關(guān)信號給混合動力控制 系統(tǒng)HCU，混合動力控制系統(tǒng)HCU通過CAN總線10將信號傳至發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng) EMS、電機(jī)控制系統(tǒng)MCU控制發(fā)動機(jī)4、 ISG電機(jī)3在上述不同工況下的運(yùn)行。
d) 測試步驟2:混合動力控制系統(tǒng)HCU通過CAN總線10采集到發(fā)動機(jī)管理系 統(tǒng)EMS的需求扭矩值，根據(jù)儀表控制器ICU檢測的車速信號，電機(jī)控制系統(tǒng)MCU 檢測的ISG電機(jī)3的溫度信號，根據(jù)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，混合動力控制系統(tǒng) HCU進(jìn)行扭矩分配，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS、電機(jī)控制系統(tǒng)MCU根據(jù)扭矩分配信 號對發(fā)動機(jī)4、 ISG電機(jī)3進(jìn)行相應(yīng)控制。e) 測試步驟3;發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS與控制油門踏板13相連接。根據(jù)測試臺 架測試要求，臺架控制系統(tǒng)PUMA控制測功機(jī)1模擬出混合動力汽車在不同路況 下實現(xiàn)加速、減速、制動等一系列工況，混合動力控制系統(tǒng)(HCU)采集車速 信號、倒檔信號、空檔信號，油門踏板13信號，離合器開關(guān)頂部和底部信號、 制動踏板信號等，計算出各工況下的需求，并控制整個混合動力系數(shù)實現(xiàn)怠速 停機(jī)、自動重啟、再生制動、ISG電機(jī)輔助加速、ISG電機(jī)巡航發(fā)電等一系列復(fù) 雜工況。
f) 判斷步驟，判斷循環(huán)次數(shù)是否等于設(shè)置步驟設(shè)定步驟N，如是返回啟動步 驟，讓整個動力總成循環(huán)持續(xù)地在混合動力系統(tǒng)工作的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，比如怠速 停機(jī)、自動重啟、再生制動、ISG電機(jī)輔助加速、電機(jī)巡航發(fā)電等工況。若否， 進(jìn)入結(jié)束步驟。
具體地測試參數(shù)，如各工況運(yùn)行的時間，先后次序等，可以根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì) 進(jìn)行特別的考慮。初步設(shè)定為一個循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)60s， 一次耐久試驗共運(yùn)行25萬次。
權(quán)利要求1、一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，包括測功機(jī)(1)其特征在于所述的測功機(jī)(1)通過與逆變器(8)電連接的ISG電機(jī)(3)與發(fā)動機(jī)(4)、齒圈(6)相連接；設(shè)在齒圈(6)外側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感器(5)與儀表控制器(ICU)相連，臺架控制系統(tǒng)(PUMA)分別向混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)、測功機(jī)(1)發(fā)出測試控制信號；所述混合動力控制系統(tǒng)(HCU)通過CAN總線(10)分別與計算機(jī)(7)、車身控制器(BCM)、儀表控制器(ICU)、與逆變器(8)電連接的電機(jī)控制系統(tǒng)(MCU)、與電池(9)電連接的電池管理系統(tǒng)(BMS)、與發(fā)動機(jī)(4)電連接的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)實現(xiàn)信號的傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征在 于所述的測功機(jī)(1)通過飛輪(11)與ISG電機(jī)(3)、發(fā)動機(jī)(4)、齒圈(6) 同軸連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征在 于所述的ISG電機(jī)(3)還與電機(jī)冷卻系統(tǒng)(2)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征 在于所述的測功機(jī)(1)輸出軸插入飛輪軸承(12)內(nèi)，其動力輸出端面與飛 輪(11) 一側(cè)端面相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征 在于所述的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)與控制油門踏板(13)相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征 在于所述的測功機(jī)(1)的型號為APA100.
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，其特征在 于所述的計算機(jī)(7)通過CAN總線(10)， INCA，與各控制器間實時通訊。
專利摘要本實用新型公開了一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架，包括測功機(jī)，其特征在于所述的測功機(jī)通過與逆變器電連接的ISG電機(jī)與發(fā)動機(jī)、齒圈相連接；設(shè)在齒圈外側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感器與儀表控制器相連，臺架控制系統(tǒng)分別向混合動力控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、測功機(jī)發(fā)出測試控制信號。通過耐久試驗臺架，測試包括車輛實際運(yùn)行中電機(jī)輔助驅(qū)動，電機(jī)巡航發(fā)電，再生制動，怠速停機(jī)和啟動這五種工況，不僅能夠考核整個系統(tǒng)的控制策略，驗證其有效性和可靠性，同時還考核了電機(jī)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)的有效性和耐久性等。
文檔編號G01L3/00GK201207021SQ20082011139
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者劉軍華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司