一种混合动力总成性能匹配试验台架

1.一种混合动力总成性能匹配试验台架，其特征在于：该混合动力总成系统包括发动机、离合器、变速器、发动机控制器ECU、发电/电动一体化电机ISG、电机控制器IPU、动力电池组、电池管理系统BCU、整车控制器HCU、直流转换器DC/DC、换档机构、离合器踏板、制动踏板、加速踏板、两台测功机、台架控制系统和快速控制原型dSPACE；
其中发动机与发电/电动一体化电机ISG、离合器、变速器集成，形成动力总成，通过连接在变速器两端的车用半轴输出分别与两台测功机相连；
所述离合器踏板、制动踏板、加速踏板、换档机构、电机控制器IPU、动力电池组、电池管理系统BCU、直流转换器DC/DC均按照实车状态布置在模拟驾驶装置内；
所述发动机控制器ECU与发动机、电机控制器IPU与发电/电动一体化电机ISG、动力电池组与发电/电动一体化电机ISG、电池管理系统BCU与动力电池组、整车控制器HCU与快速控制原型dSPACE、快速控制原型dSPACE与台架控制系统、测功机与台架控制系统之间都分别通过导线连接；
所述直流转换器DC/DC的高压端正负极和动力电池组的正负极分别相连，直流转换器DC/DC的低压端正负极再和蓄电池的正负极分别相连，动力电池组的高压直流电经过直流转换器DC/DC变为低压直流电对蓄电池进行充电；
整车控制器HCU、快速控制原型dSPACE和台架控制系统通过CAN通讯交换信息。
2.根据权利要求1所述的混合动力总成性能匹配试验台架，其特征在于：所述动力总成的发电/电动一体化电机ISG包括定子和转子两部分，定子用螺栓安装在发动机后端面，转子用螺栓安装在发动机曲轴后端面，并随曲轴一起转动；离合器摩擦片与固定在转子上的飞轮表面紧紧帖合；变速器通过花键轴与离合器连接。
3.根据权利要求1或2所述混合动力总成性能匹配试验台架，其特征在于：所述台架控制系统不仅控制测功机的运行，还在控制软件中载入实车模型：包括质量、车轮半径、各档位的变速比、差速比、行使阻力曲线、制动扭矩参数；所述实车模型通过采集到的测功机转速和档位信号，并结合以上参数计算得到实车车速、实际行驶距离、实车惯量、实车行驶阻力。
4.根据权利要求1或2所述混合动力总成性能匹配试验台架，其特征在于：所述动力电池组和电机控制器IPU通过高压直流线连接，电机控制器IPU和发电/电动一体化电机ISG通过高压三相交流动力线连接；发电时，发电/电动一体化电机ISG产生的交流电经高压三相交流动力线传输到电机控制器IPU，再内部转换为直流电通过高压直流线对动力电池组充电；电动时，动力电池组放电，直流电通过高压直流线传输到电机控制器IPU并在其内部转换为交流电，通过高压三相交流动力线传输发电/电动一体化电机ISG。

一种混合动力总成性能匹配试验台架\n技术领域\n[0001] 本发明属于混合动力总成台架试验技术领域，具体涉及一种混合动力总成系统的性能匹配试验台架。\n背景技术\n[0002] 混合动力电动汽车有汽油机和电机两种动力源，混合动力系统集中了两种动力源的优点，是一种新型的汽车节能和环保技术，在世界范围内得到了广泛的关注和研究。 以发电/电动一体化ISG电机、变速器、HEV系统为重要构成部件的混合动力总成系统，作为一种新型的动力总成技术，目前还缺少相应的模拟整车状态的性能匹配台架对动力总成系统进行在线匹配和评价，基于混合动力系统开发的需要，设计了混合动力总成性能匹配试验台架。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是为满足混合动力汽车开发的需要，设计出一种结构紧凑、切实有效的混合动力总成系统性能匹配试验台架，以实现对混合动力总成系统进行在线匹配和优化。\n[0004] 本发明的技术方案如下：\n[0005] 一种混合动力总成性能匹配试验台架，包括发动机、离合器、变速器、发动机控制器ECU、发电/电动一体化电机ISG、电机控制器IPU、动力电池组、电池管理系统BCU、整车控制器HCU、直流转换器DC/DC、换档机构、离合器踏板、制动踏板、加速踏板、两台测功机、台架控制系统和快速控制原型dSPACE。 其中发动机与发电/电动一体化电机ISG、离合器、变速器集成，形成动力总成，通过连接在变速器两端的车用半轴输出分别与两台测功机相连。 发动机控制器ECU与发动机、电机控制器IPU与发电/电动一体化电机ISG、动力电池组与发电/电动一体化电机ISG、电池管理系统BCU与动力电池组、整车控制器HCU与快速控制原型dSPACE、快速控制原型dSPACE与台架控制器系统、测功机与台架控制系统之间都分别通过导线连接。 整车控制器HCU、快速控制原型dSPACE和台架控制系统通过CAN通讯交换信息。\n[0006] 试验台架将混合动力系统的主要部件动力电池组及BCU、HCU、IPU、DC/DC，车用状态的离合器踏板、加速踏板、换档机构和制动踏板模拟整车状态布置，集成于模拟驾驶装置内。 测功机由台架控制系统控制。 发动机由发动机控制器ECU控制；\n发电/电动一体化电机ISG由电机控制器IPU控制。 动力电池组通过导线向发电/电动一体化电机ISG供电，发电/电动一体化电机ISG也可作为发电机向动力电池组充电。\n电池管理系统BCU控制动力电池组的充电和放电。 直流转换器DC/DC对蓄电池充电，蓄电池为系统所有控制器提供12伏直流电。发动机控制器ECU、电机控制器IPU、电池管理系统BCU均由整车控制器HCU控制。\n[0007] 档位切换通过操作离合器踏板和换档机构实现，快速控制原型dSPACE从换档机构采集档位信号发送给台架控制系统以实现对测功机转速的控制，达到测功机模拟车轮的目的；制动通过操作制动踏板实现，快速控制原型dSPACE从制动踏板采集制动信号再发送给台架控制系统以实现车辆制动模拟；快速控制原型dSPACE还可以模拟碰撞、安全带、车门等信号。\n[0008] 本发明可以模拟混合动力车辆在道路行驶时的起步、加速、匀速、滑行、减速、制动和驻车等工况，进行纯电动、怠速起停、加速助力和制动能力回收试验，完成混合动力汽车控制策略研究、开发和验证试验，可以模拟整车进行NEDC等工况试验。\n附图说明\n[0009] 图1混合动力总成性能匹配试验台架原理示意图；\n[0010] 其中，1-测功机，2-台架控制系统，3-测功机，4-发动机半轴，5-变速器，\n6-离合器，7-发动机半轴，8-发电/电动一体化电机ISG，9-发动机，10-CAN总线，\n11-发动机控制器ECU，12-高压三相交流动力线，13-蓄电池，14-电机控制器IPU，\n15-CAN总线，16-整车控制器HCU，17-CAN总线，18-快速控制原型dSPACE，\n19-低压直流线，20-高压直流电线，21-CAN总线，22-制动信号线，23-电池组管理系统BCU，24-动力电池组，25-档位信号线，26-高压直流电线，27-直流转换器DC/DC，28-制动踏板，29-加速踏板，30-离合器踏板，31-换档机构，32-模拟驾驶装置，33-换档拉索，34-离合器油管，35-油门信号线，36-CAN总线，37-控制计算机，\n38-数据线。\n具体实施方式\n[0011] 下面结合说明书附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。\n[0012] 参见图1，混合动力总成由发动机9、发电/电动一体化电机ISG 8、离合器6和变速器5通过以下形式连接形成：发电/电动一体化电机ISG 8包括定子和转子两部分，定子用螺栓安装在发动机9后端面，转子用螺栓安装在发动机9曲轴后端面，并随曲轴一起转动；离合器6的摩擦片与固定在转子上的飞轮表面紧紧帖合；变速器5通过花键轴与离合器6连接。 混合动力总成通过连接在变速器5两端的第一和第二车用半轴4、7分别与两台第一和第二测功机1、3相连，整个台架模拟前置前驱混合动力实车，第一和第二测功机1、3模拟实车车轮。\n[0013] 台架控制系统2不仅控制第一和第二测功机1、3的运行，还在控制软件中载入实车模型：包括质量、车轮半径、各档位的变速比、差速比、行使阻力曲线、制动扭矩等参数。实车模型通过采集到的第一和第二测功机1、3转速和档位信号，并结合以上参数计算得到实车车速、实际行驶距离、实车惯量、实车行驶阻力等。\n[0014] 模拟驾驶装置32内离合器踏板30、制动踏板28、加速踏板29、换档机构31、电机控制器IPU 14、动力电池组24、电池管理系统BCU 23、直流转换器DC/DC 27等部件均按照实车状态布置。 发动机控制器ECU 11、整车控制器HCU 16、电机控制器IPU \n14、电池管理系统BCU 23、台架控制系统2和快速控制原型dSPACE 18之间通过第一至第五CAN总线10、15、17、21、36连接，各控制器之间的信息传递和命令发送、接受也通过CAN总线完成。\n[0015] 动力电池组24和电机控制器IPU 14通过高压直流线20连接，电机控制器IPU 14和发电/电动一体化电机ISG 8通过高压三相交流动力线12连接。 发电时，发电/电动一体化电机ISG 8产生的交流电经高压三相交流动力线12传输到电机控制器IPU 14，再内部转换为直流电通过高压直流线20对动力电池组24充电；电动时，动力电池组24放电，直流电通过高压直流线20传输到电机控制器IPU 14并在其内部转换为交流电，通过高压三相交流动力线12传输发电/电动一体化电机ISG 8。 直流转换器DC/DC 27的高压端正负极和动力电池组24的正负极分别相连，直流转换器DC/DC 27的低压端正负极再和蓄电池13的正负极分别相连，动力电池组24的高压直流电经过直流转换器DC/DC \n27变为低压直流电对蓄电池13进行充电。\n[0016] 操作人员踩下离合器踏板30，压力通过全密闭离合器油管34中的液体传递到离合器6，致使离合器6摩擦片与飞轮表面脱离，以达到顺利换档的目的；操作人员松开离合器踏板30，压力消失，离合器6摩擦片又与飞轮表面紧紧贴合。 在操作人员踩下制动踏板28过程中，安装在制动踏板28上的角位移传感器通过采集制动踏板28的位移大小得到相对应的AD值，快速控制原型dSPACE 18接收到AD值后进行内部计算，得出制动百分比信号并通过CAN总线10发送给台架控制系统2，实车模型根据制动百分比信号计算出与之对应的电惯量信号发送给第一和第二测功机1、3执行，达到模拟制动的目的。\n操作人员踩下加速踏板29，根据加速踏板29行程-电压曲线特性，它会产生与加速踏板\n29位移量对应的电压值，发动机控制器ECU 11采集到电压信号进行内部计算并得到发动机9节气门开度百分比信号，发动机9节气门体根据开度百分比信号执行指令，实现加速。 换档机构31通过换档拉索33与变速器5连接，操作人员通过操作换档机构31进行换档。 安装在换档机构31档杆上的角位移传感器，通过换档过程中档杆在X和Y轴方向的位移量得到两组AD值，快速控制原型dSPACE 18接收到AD值并进行内部计算得到实际档位信号，通过CAN总线10发送给台架控制系统2。\n[0017] 在台架控制系统2的控制软件中载入预先设定工况文件，以城市道路工况NEDC为例，它是以时间为X轴，车速和档位为Y轴的曲线图。 台架控制系统2通过CAN总线10将工况曲线图发送给快速控制原型dSPACE 18，装有ControlDesk软件的电脑37与快速控制原型dSPACE 18通过数据线38相连接，并从快速控制原型dSPACE 18读取工况曲线图。操作员通过观察ControlDesk软件上所显示的工况曲线图，以及根据所提示的车速、档位进行换档、加速和刹车操作，达到模拟工况试验的目的。