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一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架及測試方法

文檔序號:5837947閱讀:313來源:國知局
專利名稱:一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架及測試方法
技術領域
本發(fā)明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 耐久試驗臺架及測試方法。
技術背景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?;旌蟿恿嚥⒎侵煌A粼诟拍钤O計上,而是一款真正意義上的產(chǎn)品車,為 了能夠?qū)ζ溥M行批量生產(chǎn),則必須對各系統(tǒng)進行試驗驗證,產(chǎn)品認可。臺架試 驗方案是建立在此目的基礎上的。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行 有效考核的臺架。特別是沒有有效的臺架能夠模擬復雜的道路運行循環(huán)工況對 混合動力總成進行耐久性考核。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 復雜的工況,在這些工況中,混合動力總成要循環(huán)反復的實現(xiàn)輔助加速、怠速 停機/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, 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。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術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。以達到通過耐久試驗臺架及測試方法測試包括車輛實際運行中 的各種工況,及電機輔助驅(qū)動,電機巡航發(fā)電,再生制動,怠速停機和啟動這 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 能在各工況間進行準確有效的變換的目的。為解決上述技術問題,本發(fā)明的技術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,其特征在于所述的測功機通過與逆變器電連接的ISG 電機與發(fā)動機、齒圈相連接;設在齒圈外側(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)動機管理系統(tǒng)、測功機發(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、車身控制器、儀表控 制器、與逆變器電連接的電機控制系統(tǒng)、與電池電連接的電池管理系統(tǒng)、與發(fā) 動機電連接的發(fā)動機管理系統(tǒng)實現(xiàn)信號的傳輸?;旌蟿恿ζ噭恿偝赡途迷囼炁_架,所述的測功機通過飛輪與ISG電機、 發(fā)動機同軸連接。混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架,所述的ISG電機還與電機冷卻系統(tǒng)相連接?;旌蟿恿ζ噭恿偝赡途迷囼炁_架,所述的測功機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?;旌蟿恿ζ噭恿偝赡途迷囼炁_架,所述的發(fā)動機控制系統(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)議記錄和標定混合動力系統(tǒng)控制器 HCU內(nèi)存里的數(shù)據(jù)。本發(fā)明另一個技術方案是, 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) 設置步驟用于通過臺架控制系統(tǒng)設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(1)啟動信 號,并通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)發(fā)出發(fā)動機(4) 啟動信號,通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、電機控制系統(tǒng)(MCU)發(fā)出ISG電 機(3)啟動信號,發(fā)動機(4)、 ISG電機(3)開始運轉(zhuǎn);2、通過計算機7對混 合動力控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)發(fā)出ISG電機啟動信號,ISG電機啟動,帶動發(fā) 動機,發(fā)動機、ISG電機開始運轉(zhuǎn);c) 測試步驟l;臺架控制系統(tǒng)根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩曲線來控制 測功機的運行,并同步輸出空檔、離合、制動等開關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)動機管理系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)控 制發(fā)動機、ISG電機在上述不同工況下的運行;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,電機控制系統(tǒng)檢測的ISG電機的 溫度信號,根據(jù)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和動力性,混合動力控制系統(tǒng)進行扭矩分配,發(fā) 動機管理系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)根據(jù)扭矩分配信號對發(fā)動機、ISG電機進行相應控 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、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加速、電機巡航發(fā)電等一系列復雜工況?;旌蟿恿ζ噭恿偝赡途迷囼炁_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)工作的工況下運轉(zhuǎn),比如怠速停機、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加速、電機巡航發(fā)電等復雜工況。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)動機管理系統(tǒng)和電機控制系統(tǒng)發(fā)出起/停和扭矩需求。臺架控制系統(tǒng)(PUMA)根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測功機的運行,使發(fā)動 機在預先定義好的工況下運轉(zhuǎn)。電機扭矩和發(fā)動機扭矩的分配及電機輔助驅(qū)動 的扭矩的大小由混合動力控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大小和扭矩需求大小進行控 制。通過耐久試驗臺架及測試方法測試包括車輛實際運行中電機輔助驅(qū)動,電 機巡航發(fā)電,再生制動,怠速停機和啟動這五種工況,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,同時還考核了電機系統(tǒng)、電池系統(tǒng)的有 效性和耐久性等。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明;圖l為本發(fā)明混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為混合動力汽車動力總成機械結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明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圖; 圖4為圖l所示混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架工作流程圖;在圖1 圖3中,1、測功機;2、電機冷卻系統(tǒng);3、 ISG電機;4、發(fā)動機;5、 轉(zhuǎn)速傳感器;6、齒圈;7、計算機;8、逆變器;9、電池;10、 CAN總線;飛輪;12、飛輪軸承;13、油門踏板。
具體實施方式
下面對照附圖,通過對實施例的描述,對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及 的各控制系統(tǒng)之間的相互位置及連接關系、各系統(tǒng)的作用及工作原理、測試方 法等,作進一步詳細的說明,以幫助本領域的技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、 技術方案有更完整、準確和深入的理解。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4、 ISG電機3、 電池9、測功機l、四個機械單元,以及EMS(engine management system)發(fā)動機管 理系統(tǒng)、BMS(battery management srstem)電池管理系統(tǒng)、MCU(motor control unit) 電機控制系統(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,修改標定參數(shù)作用的計算機7。混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架,包括測功機l,所述的測功機l通過 與逆變器8電連接的ISG電機3與發(fā)動機4、齒圈6相連接;設在齒圈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)動機管理系統(tǒng)EMS、測功機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7、車身控制器BCM、儀表控制器ICU、與逆變器 8電連接的電機控制系統(tǒng)MCU、與電池9電連接的電池管理系統(tǒng)BMS、與發(fā)動機4 電連接的發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS實現(xiàn)信號的傳輸。ISG電機3還與電機冷卻系統(tǒng)2相 連接。臺架控制系統(tǒng)(PUMA)根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測 功機1的運行,使發(fā)動機4在預先定義好的工況下運轉(zhuǎn)。電機扭矩和發(fā)動機扭矩 的分配及電機輔助驅(qū)動的扭矩的大小由混合動力控制系統(tǒng)HCU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速 大小和扭矩需求大小進行控制。通過耐久試驗臺架測試包括車輛實際運行中電機輔助驅(qū)動,電機巡航發(fā)電,再生制動,怠速停機和啟動這五種工況。參見圖2,圖2為混合動力汽車動力總成機械結(jié)構(gòu)示意圖,所述的測功機l通 過飛輪11與ISG電機3、發(fā)動機4、齒圈6同軸連接。測功機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4,圖3為本發(fā)明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圖;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) 設置步驟用于通過臺架控制系統(tǒng)設置試驗臺架初始工況;b) 啟動歩驟兩種啟動模式l、通過臺架控制系統(tǒng)PUMA同時發(fā)出測功機1啟 動信號,并通過混合動力控制系統(tǒng)HCU、發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS發(fā)出發(fā)動機4啟動 信號,通過混合動力控制系統(tǒng)HCU、電機控制系統(tǒng)MCU發(fā)出ISG電機3啟動信號, 發(fā)動機4、 ISG電機3開始運轉(zhuǎn)。2、通過計算機7對混合動力控制系統(tǒng)HCU、電機 控制系統(tǒng)MCU發(fā)出ISG電機3啟動信號,ISG電機3啟動,帶動發(fā)動機4,發(fā)動機4、 ISG電機3開始運轉(zhuǎn)。c) 測試步驟l;臺架控制系統(tǒng)PUMA根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩曲線 來控制測功機l的運行,并同步輸出空檔、離合、制動等開關信號給混合動力控 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)動機管理系 統(tǒng)EMS、電機控制系統(tǒng)MCU控制發(fā)動機4、 ISG電機3在上述不同工況下的運行。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,電機控制系統(tǒng) MCU檢測的ISG電機3的溫度信號,根據(jù)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和動力性,混合動力控制 系統(tǒng)HCU進行扭矩分配,發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS、電機控制系統(tǒng)MCU根據(jù)扭矩分配信號對發(fā)動機4、 ISG電機3進行相應控制。e) 測試步驟3;發(fā)動機管理系統(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、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加速、ISG電機巡航發(fā)電等一系列復 雜工況。f) 判斷步驟,判斷循環(huán)次數(shù)是否等于設置步驟設定步驟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)工作的工況下運轉(zhuǎn),比如怠速 停機、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加速、電機巡航發(fā)電等工況。若否, 進入結(jié)束步驟。具體地測試參數(shù),如各工況運行的時間,先后次序等,可以根據(jù)系統(tǒng)的性 質(zhì)進行特別的考慮。初步設定為一個循環(huán)運轉(zhuǎn)60s, 一次耐久試驗共運行25萬次。
權利要求
1、一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架,包括測功機(1)其特征在于所述的測功機(1)通過與逆變器(8)電連接的ISG電機(3)與發(fā)動機(4)、齒圈(6)相連接;設在齒圈(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)動機管理系統(tǒng)(EMS)、測功機(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(7)、車身控制器(BCM)、儀表控制器(ICU)、與逆變器(8)電連接的電機控制系統(tǒng)(MCU)、與電池(9)電連接的電池管理系統(tǒng)(BMS)、與發(fā)動機(4)電連接的發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)實現(xiàn)信號的傳輸。
2、 根據(jù)權利要求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(1)通過飛輪(11)與ISG電機(3)、發(fā)動機(4)、齒圈(6) 同軸連接。
3、 根據(jù)權利要求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(3)還與電機冷卻系統(tǒng)(2)相連接。
4、 根據(jù)權利要求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(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)動機管理系統(tǒng)(EMS)與控制油門踏板(13)相連接。
6、 根據(jù)權利要求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(1)的型號為APA100.
7、 根據(jù)權利要求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(7)通過CAN總線(10), INCA,與各控制器間實時通訊。
8、 一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架的測試方法,該方法包含下例歩驟a) 設置步驟用于通過臺架控制系統(tǒng)設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(1)啟動信 號,并通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)發(fā)出發(fā)動機(4) 啟動信號,通過混合動力控制系統(tǒng)(HCU)、電機控制系統(tǒng)(MCU)發(fā)出ISG電 機(3)啟動信號,發(fā)動機(4)、 ISG電機(3)開始運轉(zhuǎn);2、通過計算機7對混 合動力控制系統(tǒng)(HCU)、電機控制系統(tǒng)(MCU)發(fā)出ISG電機(3)啟動信號,ISG 電機(3)啟動,帶動發(fā)動機(4),發(fā)動機(4)、 ISG電機(3)開始運轉(zhuǎn);c) 測試步驟l;臺架控制系統(tǒng)(PUMA)根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩 曲線來控制測功機(1)的運行,并同步輸出空檔、離合、制動等開關信號給混 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)動機管理系統(tǒng)(EMS)、電機控制系統(tǒng)(MCU)控制發(fā)動機(4)、 ISG 電機(3)在上述不同工況下的運行;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, 電機控制系統(tǒng)(MCU)檢測的ISG電機(3)的溫度信號,根據(jù)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和 動力性,混合動力控制系統(tǒng)(HCU)進行扭矩分配,發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)、 電機控制系統(tǒng)(MCU)根據(jù)扭矩分配信號對發(fā)動機(4)、 ISG電機(3)進行相 應控制;e) 測試步驟3;根據(jù)測試臺架測試要求,臺架控制系統(tǒng)(PUMA)控制測功 機(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,油門踏板信號,離合器開關頂部和底部信號、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、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加 速、ISG電機巡航發(fā)電一系列復雜工況。
9、根據(jù)權利要求8所述的測試方法,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)工作的工況下運轉(zhuǎn),比如怠速停機、自動重啟、再生制動、ISG電機輔助加速、電機巡航發(fā)電一系列復雜工況。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動力汽車動力總成耐久試驗臺架及測試方法,所述的測功機通過與逆變器電連接的ISG電機與發(fā)動機、齒圈相連接;設在齒圈外側(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)動機管理系統(tǒng)、測功機發(fā)出測試控制信號?;旌蟿恿刂葡到y(tǒng)接受來自外部的信號,根據(jù)自身的控制策略向發(fā)動機管理系統(tǒng)和電機控制系統(tǒng)發(fā)出起/停和扭矩需求。臺架控制系統(tǒng)(PUMA)根據(jù)預先設定好的速度曲線和扭矩曲線來控制測功機的運行,使發(fā)動機在預先定義好的工況下運轉(zhuǎn)。電機扭矩和發(fā)動機扭矩的分配及電機輔助驅(qū)動的扭矩的大小由混合動力控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大小和扭矩需求大小進行控制。
文檔編號G01M17/007GK101261189SQ20081009364
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日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
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