CN105547712A - 插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法 - Google Patents

插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法 Download PDF

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黄超
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Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法，属于混合动力车的技术领域。本发明的动力总成测试台架设有中央控制器、用于模拟电池充放电I-V特性曲线的智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构，其中中央控制器分别与智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构经CAN总线相连接；所述智能电池模拟器中设有微处理器、用于接收中央控制器下达的控制命令的指令接收电路、用于将当前直流母线的实时电压/电流通过CAN总线上传至中央控制器的参数上传电路，其中微处理器分别与指令接收电路、参数上传电路相连接，本发明相对于现有技术，具有结构合理、功耗低、检测准确、实时性强等显著的优点。

Description

插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法
技术领域
本发明涉及混合动力车的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法。
背景技术
混合动力车的动力总成结构复杂，工作模式和工况较多，因此需要在出厂时做全面的检测工作。在传统的动力总成耐久性台架试验中，整个动力总成运转在一个比较稳定的工况中，而目前要在传统的动力总成耐久性台架模拟出如NEDC(混合路况)、1015，HFET(模拟市郊或高速公路路况)、FTP(模拟城市路况)这样相对比较复杂的工况，在这些工况中，混合动力总成要循环反复的实现辅助加速、怠速停机/重启、再生制动、巡航充电各种工作模式。要实现这样耐久性考核目标，最主要要面对的问题是在台架控制和动力总成***控制上做到一致，做到同步。现有的动力总成耐久性台架不能满足上述要求。除此之外，发电机在启动瞬间，外部需要一个稳定的高压母线电压，且发电机工作后需要消耗掉发出的电流，传统测试台架中使用的带电池控制器的高压电池不仅价格昂贵，其充放电次数也很有限，如待测设备处于非正常工作状态下，很容易造成电池损坏。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构合理、功耗低、工作可靠的插电式混合动力车的动力总成测试台架及方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于设有中央控制器、用于模拟电池充放电I-V特性曲线的智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构，其中中央控制器分别与智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构经CAN总线相连接；所述智能电池模拟器中设有微处理器、用于接收中央控制器下达的控制命令的指令接收电路、用于将当前直流母线的实时电压/电流通过CAN总线上传至中央控制器的参数上传电路，其中微处理器分别与指令接收电路、参数上传电路相连接。
本发明所述恒温控制机构设有温控处理器、用于采集***内冷却循环水温度的温度采集电路、与温度采集电路相连接的温度传感器、用于经PID控制冷却循坏水泵转速的水泵控制电路、用于连接温控处理器与中央处理器的数据通信电路，其中温控处理器分别与温度采集电路、水泵控制电路相连接，在工作过程中采集冷却循环水的温度，并将其与设定目标温度进行比对，通过比较结果判断对水泵转速的控制，使整个冷却***工作稳定可靠。
本发明所述油耗仪及供油机构与油库相连接，用于为待测设备提供燃油并记录燃油供给，油耗仪及供油机构将工作过程中记录的参数经CAN总线上传至中央处理器。
本发明所述排风机构包括8个鼓风机，并分别开设两组进风口、两组排风口，使空气经两组进风口进入检测空间后，再沿检测空间两侧开设的排风口排出，使室温不至过高。
本发明还设有与中央控制器经CAN总线相连接的电动机/发动机控制机构，电动机/发动机控制机构包括电动机控制器和发动机控制器，用于与待测PHEV动力总成***相连接，完成对电动机/发动机各项功能的控制。
本发明所述中央控制器采用PC机实现，用于控制整个装置的工作状态，并将检测过程中装置的各项参数通过显示器输出。
本发明还提出了一种插电式混合动力车的动力总成测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将待测PHEV动力总成安装在插电式混合动力车的动力总成测试台架上，电动机/发动机控制机构与PHEV动力总成中的发电机、发动机、驱动电机相连接，智能电池模拟器与电动机/发动机控制机构相连接，设置循环冷却水路，使循环冷却水在恒温控制机构的控制下，经冷却塔依次流经待测总成、电动机/发动机控制机构，设置油路，使燃油在油耗仪及供油机构的监控下从油库送达待测总成，设置风路，使空气在排风机构的控制下从待测PHEV动力总成的后侧涌入，并沿待测PHEV动力总成的前侧两端引出；
步骤2：工人在中央控制器上操作发出上电指令，中央控制器先吸合控制电源继电器，中央控制器检测PHEV动力总成无故障后，吸合高压母线负继电器，再吸合高压母线正继电器，中央控制器给智能电池模拟器上电命令，智能电池模拟器上电，***上电完成；
步骤3：工人操作中央控制器发出纯电驱动指令，中央控制器控制PHEV动力总成的驱动电机运转，执行完特定测试工况后停止(如电机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为0)；
步骤4：工人操作中央控制器发出启动指令，中央控制器控制PHEV动力总成完成发动机启动过程，发动机启动成功程序终止，发动机保持怠速运转；
步骤5：工人操作中央控制器发出发电指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，完成特定测试工况后，发动机怠速(如发电机发电电流由0增加到20A，再逐渐减少至0)；
步骤6：工人操作中央控制器发出串联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，并命令驱动电机运转，完成特定测试工况后，发动机怠速(如发电机发电电流保持10A不变，驱动电机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为00)；
步骤7：工人操作中央控制器发出并联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成驱动电机运转，转速到达发动机同步值时，吸合并联混动继电器，完成特定测试工况后，断开离合器发动机怠速(如离合器吸合后，发动机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为0)；
步骤8：工人操作中央控制器发出停机指令，中央控制器控制PHEV动力总成发动机停止运转，测试结束。
本发明还包括当工人发出自动测试指令时，中央控制器控制PHEV动力总成自动完成上述步骤1-步骤8的流程，无需人工干预，测试完成或测试出现问题，会在中央控制器即上位机屏幕上显示测试结果。
与现有技术相比，本发明所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架具有以下有益效果：
本申请采用的智能电池模拟器代替电负载，电池模拟器有很快的相应速度，可以在供电和耗电直接快速转换，能够保证瞬间吸收发电机励磁瞬间产生的反向电动势，保证发电机励磁成功，同时可以持续吸收较大功率发电量；本方案使用的电池模拟器还带有电网反馈能力，可以将发电机发出的电反馈至电网，供电网其他设备使用，不会造成浪费，非常节能。
附图说明
附图1是本发明的结构框图。
附图2是本发明的结构示意图。
附图标记：中央控制器1、智能电池模拟器2、恒温控制机构3、油耗仪及供油机构4、排风机构5。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
如图1～2所示，本实施例的插电式混合动力车的动力总成测试台架，设有中央控制器1、用于模拟电池充放电I-V特性曲线的智能电池模拟器2、恒温控制机构3、油耗仪及供油机构4、排风机构5，其中中央控制器1分别与智能电池模拟器2、恒温控制机构3、油耗仪及供油机构4、排风机构5经CAN总线相连接；所述智能电池模拟器中设有微处理器、用于接收中央控制器下达的控制命令的指令接收电路、用于将当前直流母线的实时电压/电流通过CAN总线上传至中央控制器的参数上传电路，其中微处理器分别与指令接收电路、参数上传电路相连接。所述恒温控制机构设有温控处理器、用于采集***内冷却循环水温度的温度采集电路、与温度采集电路相连接的温度传感器、用于经PID控制冷却循坏水泵转速的水泵控制电路、用于连接温控处理器与中央处理器的数据通信电路，其中温控处理器分别与温度采集电路、水泵控制电路相连接，在工作过程中采集冷却循环水的温度，并将其与设定目标温度进行比对，通过比较结果判断对水泵转速的控制，使整个冷却***工作稳定可靠。所述油耗仪及供油机构与油库相连接，用于为待测设备提供燃油并记录燃油供给，油耗仪及供油机构将工作过程中记录的参数经CAN总线上传至中央处理器。所述排风机构包括8个鼓风机，并分别开设两组进风口、两组排风口，使空气经两组进风口进入检测空间后，再沿检测空间两侧开设的排风口排出，使室温不至过高。而且还设有与中央控制器经CAN总线相连接的电动机/发动机控制机构，电动机/发动机控制机构包括电动机控制器和发动机控制器，用于与待测PHEV动力总成***相连接，完成对电动机/发动机各项功能的控制。所述中央控制器采用PC机实现，用于控制整个装置的工作状态，并将检测过程中装置的各项参数通过显示器输出。
本实施例还涉及插电式混合动力车的动力总成测试方法，其包括以下步骤：
步骤1：将待测PHEV动力总成安装在插电式混合动力车的动力总成测试台架上，电动机/发动机控制机构与PHEV动力总成中的发电机、发动机、驱动电机相连接，智能电池模拟器与电动机/发动机控制机构相连接，设置循环冷却水路，使循环冷却水在恒温控制机构的控制下，经冷却塔依次流经待测总成、电动机/发动机控制机构，设置油路，使燃油在油耗仪及供油机构的监控下从油库送达待测总成，设置风路，使空气在排风机构的控制下从待测PHEV动力总成的后侧涌入，并沿待测PHEV动力总成的前侧两端引出；
步骤2：工人在中央控制器上操作发出上电指令，中央控制器先吸合控制电源继电器，中央控制器检测PHEV动力总成无故障后，吸合高压母线负继电器，再吸合高压母线正继电器，中央控制器给智能电池模拟器上电命令，智能电池模拟器上电，***上电完成；
步骤3：工人操作中央控制器发出纯电驱动指令，中央控制器控制PHEV动力总成的驱动电机运转，执行完特定测试工况后停止(如电机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为0)；
步骤4：工人操作中央控制器发出启动指令，中央控制器控制PHEV动力总成完成发动机启动过程，发动机启动成功程序终止，发动机保持怠速运转；
步骤5：工人操作中央控制器发出发电指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，完成特定测试工况后，发动机怠速(如发电机发电电流由0增加到20A，再逐渐减少至0)；
步骤6：工人操作中央控制器发出串联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，并命令驱动电机运转，完成特定测试工况后，发动机怠速(如发电机发电电流保持10A不变，驱动电机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为00)；
步骤7：工人操作中央控制器发出并联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成驱动电机运转，转速到达发动机同步值时，吸合并联混动继电器，完成特定测试工况后，断开离合器发动机怠速(如离合器吸合后，发动机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为0)；
步骤8：工人操作中央控制器发出停机指令，中央控制器控制PHEV动力总成发动机停止运转，测试结束。
本发明还包括当工人发出自动测试指令时，中央控制器控制PHEV动力总成自动完成上述步骤1-步骤8的流程，无需人工干预，测试完成或测试出现问题，会在中央控制器即上位机屏幕上显示测试结果。
本发明相对于现有技术，采用智能电池模拟器来模拟电池，保证该***的正常稳定运行；由于在发电机励磁瞬间，高压母线会产生一个较高的电动势，如果采用电负载方案，软件发给智能负载的目标消耗功率电负载需要有一定的调整时间，智能负载调整到目标的功率值也需要一定的时间，所以很难保证发电机正常励磁。所以本申请采用的智能电池模拟器代替电负载，电池模拟器有很快的相应速度，可以在供电和耗电直接快速转换，能够保证瞬间吸收发电机励磁瞬间产生的反向电动势，保证发电机励磁成功，同时可以持续吸收较大功率发电量；本方案使用的电池模拟器还带有电网反馈能力，可以将发电机发出的电反馈至电网，供电网其他设备使用，不会造成浪费，非常节能，普通电负载方案是将发电机发出的电能在电阻丝上发热消耗掉，非常浪费而且成本很高；智能电池模拟器，它能接收控制台的指令，根据指令设定器目标电压等，指令的传输是通过CAN总线传输，CAN总线不仅传输速度快，而且CAN信号为差分信号，能够克服发电机励磁瞬间产生的电磁干扰，保证数据传输的稳定性、可靠性和实时性。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：设有中央控制器、用于模拟电池充放电I-V特性曲线的智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构，其中中央控制器分别与智能电池模拟器、恒温控制机构、油耗仪及供油机构、排风机构经CAN总线相连接；所述智能电池模拟器中设有微处理器、用于接收中央控制器下达的控制命令的指令接收电路、用于将当前直流母线的实时电压/电流通过CAN总线上传至中央控制器的参数上传电路，其中微处理器分别与指令接收电路、参数上传电路相连接。
2.根据权利要求1所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：所述恒温控制机构设有温控处理器、用于采集***内冷却循环水温度的温度采集电路、与温度采集电路相连接的温度传感器、用于经PID控制冷却循坏水泵转速的水泵控制电路、用于连接温控处理器与中央处理器的数据通信电路，其中温控处理器分别与温度采集电路、水泵控制电路相连接，在工作过程中采集冷却循环水的温度，并将其与设定目标温度进行比对，通过比较结果判断对水泵转速的控制，使整个冷却***工作稳定可靠。
3.根据权利要求1所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：所述油耗仪及供油机构与油库相连接，用于为待测设备提供燃油并记录燃油供给，油耗仪及供油机构将工作过程中记录的参数经CAN总线上传至中央处理器。
4.根据权利要求1所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：所述排风机构包括8个鼓风机，并分别开设两组进风口、两组排风口，使空气经两组进风口进入检测空间后，再沿检测空间两侧开设的排风口排出。
5.根据权利要求1所述的插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：还设有与中央控制器经CAN总线相连接的电动机/发动机控制机构，电动机/发动机控制机构包括电动机控制器和发动机控制器，用于与待测PHEV动力总成***相连接，完成对电动机/发动机各项功能的控制。
6.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力车的动力总成测试台架，其特征在于：所述中央控制器采用PC机实现，用于控制整个装置的工作状态，并将检测过程中装置的各项参数通过显示器输出。
7.一种插电式混合动力车的动力总成测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将待测PHEV动力总成安装在插电式混合动力车的动力总成测试台架上，电动机/发动机控制机构与PHEV动力总成中的发电机、发动机、驱动电机相连接，智能电池模拟器与电动机/发动机控制机构相连接，设置循环冷却水路，使循环冷却水在恒温控制机构的控制下，经冷却塔依次流经待测总成、电动机/发动机控制机构，设置油路，使燃油在油耗仪及供油机构的监控下从油库送达待测总成，设置风路，使空气在排风机构的控制下从待测PHEV动力总成的后侧涌入，并沿待测PHEV动力总成的前侧两端引出；
步骤2：工人在中央控制器上操作发出上电指令，中央控制器先吸合控制电源继电器，中央控制器检测PHEV动力总成无故障后，吸合高压母线负继电器，再吸合高压母线正继电器，中央控制器给智能电池模拟器上电命令，智能电池模拟器上电，***上电完成；
步骤3：工人操作中央控制器发出纯电驱动指令，中央控制器控制PHEV动力总成的驱动电机运转，执行完特定测试工况后停止；
步骤4：工人操作中央控制器发出启动指令，中央控制器控制PHEV动力总成完成发动机启动过程，发动机启动成功程序终止，发动机保持怠速运转；
步骤5：工人操作中央控制器发出发电指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，完成特定测试工况后，发动机怠速；
步骤6：工人操作中央控制器发出串联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成发电机开始励磁发电，并命令驱动电机运转，完成特定测试工况后，发动机怠速；
步骤7：工人操作中央控制器发出并联混动指令，中央控制器控制PHEV动力总成驱动电机运转，转速到达发动机同步值时，吸合并联混动继电器，完成特定测试工况后，断开离合器发动机怠速(如离合器吸合后，发动机线性加速到2000RPM后再逐渐减速为0)；
步骤8：工人操作中央控制器发出停机指令，中央控制器控制PHEV动力总成发动机停止运转，测试结束。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于还包括当工人发出自动测试指令时，中央控制器控制PHEV动力总成自动完成上述步骤1～步骤8的流程，无需人工干预，测试完成或测试出现问题，会在中央控制器即上位机屏幕上显示测试结果。
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