专利名称：混合动力总成性能匹配试验台架的制作方法
技术领域：
本实用新型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。
背景技术：
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。
发明内容本实用新型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。 本实用新型的技术方案如下 —种混合动力总成性能匹配试验台架，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、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与台架控制器系统、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。 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。[0012] 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。 本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；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。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。 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。 本实用新型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。
图1混合动力总成性能匹配试验台架原理示意图； 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，6-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，11-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， 15-CAN总线，16-整 车控制器HCU， 17-CAN总线，18-快速控制原型dSPACE， 19-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，38-数据线。
具体实施方式下面结合说明书附图，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 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。[0020] 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。 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 14、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。 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 27变为低压直流 电对蓄电池13进行充电。 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。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29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。 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。
权利要求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、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与台架控制器系统、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。
专利摘要本实用新型公开了一种混合动力总成性能匹配试验台架，它包括发动机、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。本实用新型的优点是在发动机试验台架上模拟了整车状态，将混合动力系统的主要部件、动力电池组及BCU、HCU、IPU、DC/DC模拟整车状态布置，结构紧凑，试验方案简单，易于在试验台架上实现混合动力总成的性能匹配，可以模拟整车进行NEDC等工况试验。
文档编号G01M17/007GK201535718SQ200920127789
公开日2010年7月28日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者余涛, 冯刚, 刘刚, 曹刚, 杜斌斌, 王西乡, 苏岭, 蒲江, 金国庆 申请人:重庆长安汽车股份有限公司