專利名稱：一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
近些年國(guó)內(nèi)拖拉機(jī)保有量逐年遞增，使得拖拉機(jī)成為目前環(huán)境污染和能源消耗問題中不可忽視的因素之一，隨著混合動(dòng)力技術(shù)的逐步成熟，混合動(dòng)力拖拉機(jī)即將成為拖拉機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)展開對(duì)混合動(dòng)力拖拉機(jī)的研究，但是由于各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的嚴(yán)重缺乏，研究都處于起步階段，且發(fā)展緩慢，嚴(yán)重制約了混合動(dòng)力拖拉機(jī)各種性能、設(shè)計(jì)分析方法與控制系統(tǒng)的研究。為了進(jìn)行混合動(dòng)力拖拉機(jī)各零部件總成與整車環(huán)境相同的試驗(yàn)調(diào)試、整機(jī)研制與開發(fā)、零部件及總成性能評(píng)估、動(dòng)力集成、整機(jī)控制器測(cè)試、整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)試驗(yàn)，建立一套混合動(dòng)力拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)顯得十分有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，用以實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)的四輪全負(fù)荷模擬加載及動(dòng)力輸出加載，完成混合動(dòng)力拖拉機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)試驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，包括:
前、后橋測(cè)功機(jī)及相應(yīng)的控制器，用于連接四驅(qū)拖拉機(jī)的前橋和后橋，對(duì)四驅(qū)拖拉機(jī)的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行全負(fù)荷模擬加載；
動(dòng)力輸出加載裝置，用于連接到四驅(qū)拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出裝置，在模擬作業(yè)狀態(tài)下，為整個(gè)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出加載不同程度的負(fù)載；
慣量模擬裝置，用于連接在四驅(qū)拖拉機(jī)的分動(dòng)器和后橋之間，模擬拖拉機(jī)整機(jī)在各個(gè)速度下的行駛慣量；
轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)于各被測(cè)零部件的相應(yīng)位置，用于試驗(yàn)時(shí)，對(duì)各被測(cè)零部件的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)；
臺(tái)架控制裝置，用于控制連接整車控制器，并控制連接慣量模擬裝置、動(dòng)力輸出加載裝置和前、后橋測(cè)功機(jī)，用于采集相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并控制所述前后橋測(cè)功機(jī)、動(dòng)力輸出加載裝置進(jìn)行負(fù)載的加載。該試驗(yàn)臺(tái)還設(shè)有轉(zhuǎn)角器，由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出裝置通過該轉(zhuǎn)角器連接所述動(dòng)力輸出加載裝置。四驅(qū)拖拉機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，包括電池管理單元、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ISG電機(jī)控制器、AMT變速箱控制器和主電機(jī)控制器，分別連接對(duì)應(yīng)的部件，用于采集相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。四驅(qū)拖拉機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，還包括整車控制器，所述整車控制器控制連接電池管理單元、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ISG電機(jī)控制器、AMT變速箱控制器和主電機(jī)控制器，用于對(duì)相應(yīng)的被測(cè)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
本發(fā)明達(dá)到的有益效果:本發(fā)明針對(duì)混合動(dòng)力的特殊要求進(jìn)行研制與開發(fā)，為混合動(dòng)力拖拉機(jī)各零部件總成提供與整車相同的試驗(yàn)調(diào)試環(huán)境，通過臺(tái)架控制裝置對(duì)試驗(yàn)臺(tái)中的各控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)在耙地、播種、旋耕、犁地作業(yè)工況下或在耕地中行駛、爬坡、下坡等運(yùn)輸工況下輕度、中度、重度負(fù)載狀態(tài)的性能分析、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)顯示，可以解決仿真技術(shù)所不解決的關(guān)鍵問題，為進(jìn)一步研究混合動(dòng)力拖拉機(jī)提供了一個(gè)良好的試驗(yàn)平臺(tái)。


圖1是本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)的原理方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1，本發(fā)明試驗(yàn)臺(tái)包括臺(tái)架控制裝置、前后橋測(cè)功機(jī)、動(dòng)力輸出加載裝置、慣量模擬裝置和圖中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13試驗(yàn)臺(tái)上安裝的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，四驅(qū)拖拉機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，包括:發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池組、ATM變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ISG控制器、AMT控制器TCU、主電機(jī)控制器PMU、電池管理單元BMU、耦合裝置、分動(dòng)器、前驅(qū)動(dòng)橋、后驅(qū)動(dòng)橋、整車控制器。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與動(dòng)力電池組一電動(dòng)機(jī)輸出軸平行布置，分別通過聯(lián)軸器與耦合裝置兩個(gè)輸入軸連接，耦合裝置輸出軸與AMT變速箱輸入軸連接，AMT變速箱輸出軸與分動(dòng)器連接，通過分動(dòng)器中齒輪組將動(dòng)力分成兩路分別輸出到前橋和后橋，分動(dòng)器與后橋之間連接慣量模擬裝置，前后橋兩輸出端共連接四個(gè)測(cè)功機(jī)，試驗(yàn)臺(tái)各部件之間通過聯(lián)軸器連接并布置安裝轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，為使試驗(yàn)臺(tái)布置方便，AMT變速箱動(dòng)力輸出軸通過動(dòng)力輸出裝置、轉(zhuǎn)角器連接動(dòng)力輸出加載裝置，耦合動(dòng)力通過AMT變速箱輸出后，分為兩路，一路經(jīng)動(dòng)力輸出裝置、轉(zhuǎn)角器與動(dòng)力輸出加載裝置連接，另一路經(jīng)變速箱進(jìn)入分動(dòng)器，。整車控制器分別與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶、ISG控制器、AMT控制器T⑶、主電機(jī)控制器PMU和電池管理單元BMU控制連接，協(xié)調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池組一電動(dòng)機(jī)以及耦合裝置，使其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速輸出滿足負(fù)載需求，使發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力電池組一電動(dòng)機(jī)都處于最佳工作狀態(tài)。臺(tái)架控制裝置通過CAN總線連接控制整車控制器、前后橋測(cè)功機(jī)控制器、慣量模擬裝置，采集相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并控制前后橋測(cè)功機(jī)、動(dòng)力輸出加載裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)負(fù)載的加載。動(dòng)力電池組與發(fā)動(dòng)機(jī)上發(fā)電機(jī)連接，用于為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩路動(dòng)力在耦合裝置中耦合，耦合動(dòng)力通過AMT變速箱輸出，并由分動(dòng)器分成兩路，一路經(jīng)前橋傳遞到前橋兩端測(cè)功機(jī)，另一路經(jīng)慣量模擬裝置、后橋傳遞到后橋兩端測(cè)功機(jī)。慣量模擬裝置是采用飛輪等結(jié)構(gòu)，通過聯(lián)軸器與傳動(dòng)系統(tǒng)連接，用于模擬拖拉機(jī)整機(jī)在各個(gè)速度下的行駛慣量。前后橋測(cè)功機(jī)用于對(duì)拖拉機(jī)的前后驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行負(fù)載加載，動(dòng)力輸出加載裝置用于根據(jù)田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)，模擬拖拉機(jī)動(dòng)力輸出機(jī)組在作業(yè)狀態(tài)下的負(fù)載情況。前后橋測(cè)功機(jī)和動(dòng)力輸出加載裝置接收整車控制器的信號(hào)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分別提供輕、中、重三種不同程度的負(fù)載。
本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)對(duì)拖拉機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸狀態(tài)和作業(yè)狀態(tài)下的試驗(yàn):(I)通過臺(tái)架控制裝置對(duì)前后橋測(cè)功機(jī)控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)采集和控制；模擬混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)在運(yùn)輸狀時(shí)各種工況(如:在耕地中行駛、爬坡、下坡)下輕度、中度、重度的負(fù)載狀態(tài)。在此過程中，通過對(duì)混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、電池組一電動(dòng)機(jī)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)控制，滿足各個(gè)工作狀態(tài)下的功率需求。例如，在運(yùn)輸狀態(tài)下，爬坡時(shí)中度負(fù)載狀態(tài)的具體測(cè)試過程:
因?yàn)闆]有作業(yè)工況，所以動(dòng)力輸出加載裝置不工作；爬坡及加速阻力由臺(tái)架控制裝置中預(yù)制程序電路換算成整車負(fù)載，與中度負(fù)載相加合成形成總負(fù)載?？傌?fù)載通過臺(tái)架控制裝置，由前后橋測(cè)功機(jī)控制器加載，根據(jù)負(fù)載大小，試驗(yàn)臺(tái)控制器發(fā)出控制信號(hào)控制各測(cè)功機(jī)，即可模擬混合動(dòng)力拖拉機(jī)爬坡時(shí)中度負(fù)載狀態(tài)。具體過程根據(jù)測(cè)試所需模擬工況，臺(tái)架控制裝置通過CAN總線給前后測(cè)功機(jī)控制器信號(hào)，測(cè)功機(jī)控制器控制測(cè)功機(jī)加載，后橋加載通過后橋傳遞給慣量模擬裝置進(jìn)入分動(dòng)器，前橋加載通過前橋也傳遞給分動(dòng)器，兩者在分動(dòng)器中耦合輸出傳遞給AMT變速箱后再傳遞給稱合機(jī)構(gòu)，稱合機(jī)構(gòu)再傳遞給電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，由于加載負(fù)載原因，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)以及AMT變速箱工況都會(huì)產(chǎn)生變化，這時(shí)整車控制器與臺(tái)架控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整控制發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)及AMT變速箱工況使其匹配達(dá)到最優(yōu)。試驗(yàn)臺(tái)控制器通過CAN總線及其它部件采集各加載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速輸出；整車控制器根據(jù)各加載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速輸出，信號(hào)傳至發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶、AMT控制器T⑶、主電機(jī)控制器PMU及電池管理單元BMU，通過整車控制器協(xié)調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)ECU及主電機(jī)控制器PMU使發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)以達(dá)到節(jié)油目標(biāo)，控制AMT控制器TCU使整體處于傳動(dòng)狀態(tài)；最后根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池一電動(dòng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，找出最佳控制策略及方法。(2)通過試驗(yàn)臺(tái)控制器對(duì)前后橋測(cè)功機(jī)控制器、動(dòng)力輸出加載裝置控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)采集和控制；模擬混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)在作業(yè)狀態(tài)時(shí)各種工況(如:耙地、播種、旋耕、犁地等)下輕度、中度、重度的負(fù)載狀態(tài)。在此過程中，通過對(duì)混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、電池組一電動(dòng)機(jī)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)控制，滿足各個(gè)工作狀態(tài)下的功率需求。例如，在作業(yè)狀況下，旋耕時(shí)輕度負(fù)載狀態(tài)的具體測(cè)試過程:
因?yàn)橛凶鳂I(yè)工況，所以動(dòng)力輸出加載裝置參與工作，旋耕工況通過臺(tái)架控制裝置中預(yù)制程序電路換算成動(dòng)力輸出加載負(fù)載，負(fù)載是通過臺(tái)架控制裝置控制動(dòng)力輸出加載裝置進(jìn)行加載，具體過程根據(jù)測(cè)試所需旋耕工況，臺(tái)架控制裝置通過CAN總線控制動(dòng)力輸出加載裝置進(jìn)行加載，動(dòng)力負(fù)載通過轉(zhuǎn)角器、動(dòng)力輸出裝置進(jìn)入AMT變速箱。爬坡及加速阻力由臺(tái)架控制裝置中預(yù)制程序電路換算成整車負(fù)載，與輕度負(fù)載相加合成形成總負(fù)載。總負(fù)載通過臺(tái)架控制裝置，由前后橋測(cè)功機(jī)控制器加載，根據(jù)負(fù)載大小，試驗(yàn)臺(tái)控制器發(fā)出控制信號(hào)控制各測(cè)功機(jī)，即可模擬混合動(dòng)力拖拉機(jī)作業(yè)狀況下，旋耕時(shí)輕度負(fù)載狀態(tài)。具體過程與實(shí)施例1相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括: 前、后橋測(cè)功機(jī)及相應(yīng)的控制器，用于連接四驅(qū)拖拉機(jī)的前橋和后橋，對(duì)四驅(qū)拖拉機(jī)的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行全負(fù)荷模擬加載； 動(dòng)力輸出加載裝置，用于連接到四驅(qū)拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出裝置，在模擬作業(yè)狀態(tài)下，為整個(gè)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出加載不同程度的負(fù)載； 慣量模擬裝置，用于連接在四驅(qū)拖拉機(jī)的分動(dòng)器和后橋之間，模擬拖拉機(jī)整機(jī)在各個(gè)速度下的行駛慣量； 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)于各被測(cè)零部件的相應(yīng)位置，用于試驗(yàn)時(shí)，對(duì)各被測(cè)零部件的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)； 臺(tái)架控制裝置，用于控制連接整車控制器，并控制連接所述慣量模擬裝置、動(dòng)力輸出加載裝置和前、后橋測(cè)功機(jī)，用于采集相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并控制所述前后橋測(cè)功機(jī)、動(dòng)力輸出加載裝置進(jìn)行負(fù)載的加載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，該試驗(yàn)臺(tái)還設(shè)有轉(zhuǎn)角器，由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出裝置通過該轉(zhuǎn)角器連接所述動(dòng)力輸出加載裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，四驅(qū)拖拉機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，包括電池管理單元、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ISG電機(jī)控制器、AMT變速箱控制器和主電機(jī)控制器，分別連接對(duì)應(yīng)的部件，用于采集相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，四驅(qū)拖拉機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，還包括整車控制器，所述整車控制器控制連接電池管理單元、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ISG電機(jī)控制器、AMT變速箱控制器和主電機(jī)控制器，用于對(duì)相應(yīng)的被測(cè)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力四驅(qū)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)包括臺(tái)架控制裝置、慣量模擬裝置、動(dòng)力輸出加載裝置和與前后橋測(cè)功機(jī)，針對(duì)混合動(dòng)力的特殊要求進(jìn)行研制與開發(fā)，為混合動(dòng)力拖拉機(jī)各零部件總成提供與整車相同的試驗(yàn)調(diào)試環(huán)境，通過臺(tái)架控制裝置對(duì)試驗(yàn)臺(tái)中的各控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)在耙地、播種、旋耕、犁地作業(yè)工況下或在耕地中行駛、爬坡、下坡等運(yùn)輸工況下輕度、中度、重度負(fù)載狀態(tài)的性能分析、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)顯示，為進(jìn)一步研究混合動(dòng)力拖拉機(jī)提供了一個(gè)良好的試驗(yàn)平臺(tái)。
文檔編號(hào)G01M17/007GK103175693SQ20131008273
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者郗建國(guó), 徐立友, 高振萍, 高瑋, 牛毅, 張孝友, 邢作輝, 侯海源, 韓梅梅, 張曉博, 喬宏冰, 葛堅(jiān) 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)