乘用車混合動力總成試驗臺系統的製作方法

2023-08-07 06:11:41 1

專利名稱：乘用車混合動力總成試驗臺系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於乘用車混合動力總成試驗技術領域。
背景技術：
目前，混合動力總成試驗臺系統結構簡單，只具備單一形式的混合動力總成試驗 能力，無法完整分析混合動力總成在整車狀態下的真實工況和電機、電池、自動變速器、再 生制動系統等部件的工作狀態。
發明內容本實用新型提供一種乘用車混合動力總成試驗臺系統，以解決目前混合動力總成 試驗臺系統無法完整分析混合動力總成在整車狀態下的真實工況和電機、電池、自動變速 器、再生制動系統等部件工作狀態的問題。本實用新型採取的技術方案是測功機控制系統 分別與測功機1和測功機2連接，該測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制 單元與仿真開發平臺連接，控制單元中的網絡接口通過CAN總線與電池模擬器連接，控制 單元中的硬體接口與加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，控制單元中有虛擬模型；仿真開 發平臺包括車輛及總成開發模擬系統和遠程控制。本實用新型一種實施方式是控制單元中的網絡接口還通過CAN總線與HCU、BMS、 MCU、ECU 禾口 TCU 連接。本實用新型一種實施方式是控制單元中的虛擬模型包括道路模型、車輛模型、駕 駛員模型、變速箱模型、動力傳動模型、電機模型、電池模型和輪胎模型。本試驗臺系統可以適應乘用車混合動力總成不同的架構布置方案和不同的能源 管理模式，利用其強大的軟硬體平臺系統，用戶可以隨意組裝不同類型的虛擬混合動力整 車，其中各大總成和駕駛員可以是虛擬的，也可以是真實的；可以在圖形界面下自行設計和 編輯道路環境工況和路面摩擦系，實現步驟如下①發動機通過離合器與變速箱連接，變速箱與主電機集成在一個殼體內，通過傳 動鏈條與變速箱二軸連接，二者合成的動力通過差速器輸出到兩個交流測功機，測功機作 為道路負載提供模擬整車的滾阻、風阻、坡阻和整車慣量；②通過CAN網絡將整車控制器HCU、發動機控制器E⑶、電機控制器MCU、電源管理 系統BMS、變速箱控制器TCU、再生制動控制器RBS、整車儀表、測功機控制器、混合動力汽車 開發平臺、在環仿真平臺連接在一起，根據駕駛員的油門開度和制動踏板開度加減車速，由 整車控制器HCU或混合動力汽車開發平臺協調整車的能量提供者和能量供應狀態轉換，測 功機模擬整車工況，輸出相應的轉矩，形成一個完整的整車試驗和測試環境。本實用新型可以完成大量的以前無法完成的或需要在整車上完成的工作，主要包 括混合動力整車控制策略和總成控制策略在環開發和驗證；混合動力關鍵總成專用發 動機、動力電機、動力電池、變速器、再生制動性能開發和驗證；整車工況下的動力性、經濟 性、操縱性能開發；整車道路模擬工況試驗和驗證；整車網絡系統開發和測試；整車工況下的匹配和標定。本實用新型為混合動力轎車開發提供了系統的解決方案和驗證方法，為整車的前 期策劃和方案制定及開發過程中的試驗驗證和後期匹配標定提供了有效的試驗手段，從而 大幅度降低了整車的開發風險，縮短了整車開發周期，降低了整車開發成本，是新能源試驗 設備領域的創新。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型混合動力總成開發基本構型圖；圖3是本實用新型混合動力專用發動機開發基本構型圖；圖4是本實用新型自動變速器開發基本構型圖；圖5是本實用新型動力電池開發基本構型圖；圖6是本實用新型動力電機開發基本構型圖。
具體實施方式
測功機控制系統分別與測功機1和測功機2連接，該測功機控制系統通過乙太網 與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開發平臺連接，控制單元中的網絡接口通過CAN總 線與電池模擬器連接，控制單元中的硬體接口與加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，控制 單元中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車輛及總成開發模擬系統和遠程控制。本實用新型一種實施方式是控制單元中的網絡接口還通過CAN總線與HCU、BMS、 MCU、ECU 禾口 TCU 連接。本實用新型一種實施方式是控制單元中的虛擬模型包括道路模型、車輛模型、駕 駛員模型、變速箱模型、動力傳動模型、電機模型、電池模型和輪胎模型。本試驗臺系統涉及到混合動力總成臺架和混合動力總成系統的設計和架構，二者 是一個有機的整體，通過不同的組合方案，可以完成不同階段的開發工作，達到不同的試驗 目的。以下是幾個主要的組合方案(1)混合動力總成開發參見圖1、圖2，將發動機、動力電機、動力電池、自動變速 器、制動器、整車儀表、測功機、CAN網絡系統等集成在一起，通過整車控制器HCU或在環仿 真平臺進行管理，完成相關試驗；(2)混合動力專用發動機開發參見圖3，測功機控制系統與測功機1和測功機2 連接，該測功機1和測功機2與動力合成裝置連接，測功機控制系統還通過乙太網與仿真開 發平臺連接，該仿真開發平臺與控制單元連接，該控制單元中的網絡接口經CAN總線與電 池模擬器與ECU連接，控制單元的硬體接口與加速踏板、制動踏板、換擋手柄，其中加速踏 板、制動踏板分別與ECU連接，控制單元包括虛擬模型。在混合動力臺架系統中，發動機可 以是真實的也可以是虛擬的，其它總成部件也是如此，通過虛實結合在整車環境中完成相 關試驗。這對於早期混合動力專用發動機的策劃和性能指標的確定非常重要。(3)變速器AMT系統開發參見圖4，測功機控制系統分別與測功機1和測功機2 連接，該測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開發平臺連接， 控制單元中的網絡接口通過CAN總線分別與電池模擬器、TCU和E⑶連接，控制單元中的硬體接口與加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，加速踏板、制動踏板分別與ECU連接，換檔手 柄與TCU連接，控制單元中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車輛及總成開發模擬系統和遠 程控制。通過差速器和半軸傳遞發動機動力，其中在虛擬整車環境中變速器、換檔系統、主 減速器、差速器和半軸可以是真實的，也可以是虛擬的。(4)動力電池開發參見圖5，測功機控制系統分別與測功機1和測功機2連接，該 測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開發平臺連接，控制單 元中的網絡接口通過CAN總線與電池模擬器連接，控制單元中的硬體接口與加速踏板、制 動踏板、換檔手柄連接，控制單元中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車輛及總成開發模擬系 統和遠程控制。動力電池直接為電機提供直流電源，並回收電機的發電能量。其中，電池可 以是真實的也可以是虛擬的，初始容量、SOC狀態、電池內阻等都可以通過在環仿真平臺模 擬，實現不同性能的電池。(5)動力電機開發參見圖6，測功機控制系統分別與測功機1和測功機2連接，該 測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開發平臺連接，控制單 元中的網絡接口通過CAN總線分別與電池模擬器、變頻器連接，電池模擬器與變頻器連接， 連接控制單元中的硬體接口與電池模擬器、加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，控制單元 中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車輛及總成開發模擬系統和遠程控制。動力電機與變速 箱集成在一個殼體中，動力通過傳動鏈與變速箱二軸連接輸出到車輪，輸出的動力可以與 發動機輸出的動力合成後驅動車輛，也可以各自單獨驅動車輛。其中，在虛擬整車試驗環境 中主電機、變頻器、、逆變器可以是真實的也可以是虛擬的。總之，可以通過發動機、變速器、 電機、電池、制動系統、油門系統不同的虛實組合，達到不同的試驗目的。BSG電機開發BSG電機通過皮帶與發動機曲軸連接，用於啟動發動機、替代發電 機和平衡整車電量。其中，該電機在虛擬整車試驗環境中可以是真實的也可以是虛擬的；本實用新型中的混合動力汽車虛擬開發平臺可以進行混合動力HCU的控制策略 開發；整車虛擬試驗場提供了一個真實的道路環境系統；實時在線仿真平臺提供了一套軟 件和硬體系統，其中包括開放的車輛模型系統、控制策略編輯和下載平臺、多任務實時操作 系統、控制邏輯監控和優化系統、高速I/O、高速A/D、高速D/A、高速PWM、高速計數器等外 圍接口 ；虛擬駕駛平臺提供了有經驗駕駛員的自動預瞄、油門和制動踏板的操作；真實駕 駛平臺提供了試驗人員駕駛車輛的操縱機構和輔助顯示系統；電池模擬系統提供了獨立的 BMS節點控制和管理電池模擬器與動力總成系統的通訊；電機模擬系統、發動機模擬系統、 動力傳動系模擬系統，提供了可高速的、可在環運行的實時模型系統。本實用新型中的試驗例程，是我們實際經驗的積累，具有極高的實用價值。試驗是 通過程序控制自動完成的，試驗過程中可以按預先設定的程序執行，也可以人工幹預的方 式手動控制，實現對參數的讀取、記錄、顯示和修改。利用該試驗系統可以完成整車的起步、 加速、勻速、減速、滑行、爬坡、坡路起步、制動、駐車、停車、轉向等各種工況的動力性、經濟 性、操縱性和城市特定循環工況的排放、燃料消耗量試驗等。
權利要求1.一種乘用車混合動力總成試驗臺系統，其特徵在於測功機控制系統分別與測功機 1和測功機2連接，該測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開 發平臺連接，控制單元中的網絡接口通過CAN總線與電池模擬器連接，控制單元中的硬體 接口與加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，控制單元中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車 輛及總成開發模擬系統和遠程控制。
2.根據權利要求1所述的乘用車混合動力總成試驗臺系統，其特徵在於控制單元中 的網絡接口還通過CAN總線與HCU、BMS、MCU、ECU和TCU連接。
3.根據權利要求1所述的乘用車混合動力總成試驗臺系統，其特徵在於控制單元中 的虛擬模型包括道路模型、車輛模型、駕駛員模型、變速箱模型、動力傳動模型、電機模型、 電池模型和輪胎模型。
專利摘要本實用新型涉及一種乘用車混合動力總成試驗臺系統，屬於乘用車混合動力總成試驗技術領域。測功機控制系統分別與測功機1和測功機2連接，該測功機控制系統通過乙太網與仿真開發平臺連接，控制單元與仿真開發平臺連接，控制單元中的網絡接口通過CAN總線與電池模擬器連接，控制單元中的硬體接口與加速踏板、制動踏板、換檔手柄連接，控制單元中有虛擬模型；仿真開發平臺包括車輛及總成開發模擬系統和遠程控制。本實用新型為混合動力轎車開發提供了系統的解決方案和驗證方法，縮短了整車開發周期，降低了整車開發成本，是新能源試驗設備領域的創新。
文檔編號G01M17/007GK201859062SQ201020594988
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者劉明輝, 朱啟昕, 王光平, 王記磊, 王路佳, 趙子亮, 鄭益紅, 魏文若 申請人:中國第一汽車集團公司