专利名称：乘用车混合动力总成试验台系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于乘用车混合动力总成试验技术领域。
背景技术：
目前，混合动力总成试验台系统结构简单，只具备单一形式的混合动力总成试验 能力，无法完整分析混合动力总成在整车状态下的真实工况和电机、电池、自动变速器、再 生制动系统等部件的工作状态。
发明内容本实用新型提供一种乘用车混合动力总成试验台系统，以解决目前混合动力总成 试验台系统无法完整分析混合动力总成在整车状态下的真实工况和电机、电池、自动变速 器、再生制动系统等部件工作状态的问题。本实用新型采取的技术方案是测功机控制系统 分别与测功机1和测功机2连接，该测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制 单元与仿真开发平台连接，控制单元中的网络接口通过CAN总线与电池模拟器连接，控制 单元中的硬件接口与加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，控制单元中有虚拟模型；仿真开 发平台包括车辆及总成开发模拟系统和远程控制。本实用新型一种实施方式是控制单元中的网络接口还通过CAN总线与HCU、BMS、 MCU、ECU 禾口 TCU 连接。本实用新型一种实施方式是控制单元中的虚拟模型包括道路模型、车辆模型、驾 驶员模型、变速箱模型、动力传动模型、电机模型、电池模型和轮胎模型。本试验台系统可以适应乘用车混合动力总成不同的架构布置方案和不同的能源 管理模式，利用其强大的软硬件平台系统，用户可以随意组装不同类型的虚拟混合动力整 车，其中各大总成和驾驶员可以是虚拟的，也可以是真实的；可以在图形界面下自行设计和 编辑道路环境工况和路面摩擦系，实现步骤如下①发动机通过离合器与变速箱连接，变速箱与主电机集成在一个壳体内，通过传 动链条与变速箱二轴连接，二者合成的动力通过差速器输出到两个交流测功机，测功机作 为道路负载提供模拟整车的滚阻、风阻、坡阻和整车惯量；②通过CAN网络将整车控制器HCU、发动机控制器E⑶、电机控制器MCU、电源管理 系统BMS、变速箱控制器TCU、再生制动控制器RBS、整车仪表、测功机控制器、混合动力汽车 开发平台、在环仿真平台连接在一起，根据驾驶员的油门开度和制动踏板开度加减车速，由 整车控制器HCU或混合动力汽车开发平台协调整车的能量提供者和能量供应状态转换，测 功机模拟整车工况，输出相应的转矩，形成一个完整的整车试验和测试环境。本实用新型可以完成大量的以前无法完成的或需要在整车上完成的工作，主要包 括混合动力整车控制策略和总成控制策略在环开发和验证；混合动力关键总成专用发 动机、动力电机、动力电池、变速器、再生制动性能开发和验证；整车工况下的动力性、经济 性、操纵性能开发；整车道路模拟工况试验和验证；整车网络系统开发和测试；整车工况下的匹配和标定。本实用新型为混合动力轿车开发提供了系统的解决方案和验证方法，为整车的前 期策划和方案制定及开发过程中的试验验证和后期匹配标定提供了有效的试验手段，从而 大幅度降低了整车的开发风险，缩短了整车开发周期，降低了整车开发成本，是新能源试验 设备领域的创新。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型混合动力总成开发基本构型图；图3是本实用新型混合动力专用发动机开发基本构型图；图4是本实用新型自动变速器开发基本构型图；图5是本实用新型动力电池开发基本构型图；图6是本实用新型动力电机开发基本构型图。
具体实施方式
测功机控制系统分别与测功机1和测功机2连接，该测功机控制系统通过以太网 与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开发平台连接，控制单元中的网络接口通过CAN总 线与电池模拟器连接，控制单元中的硬件接口与加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，控制 单元中有虚拟模型；仿真开发平台包括车辆及总成开发模拟系统和远程控制。本实用新型一种实施方式是控制单元中的网络接口还通过CAN总线与HCU、BMS、 MCU、ECU 禾口 TCU 连接。本实用新型一种实施方式是控制单元中的虚拟模型包括道路模型、车辆模型、驾 驶员模型、变速箱模型、动力传动模型、电机模型、电池模型和轮胎模型。本试验台系统涉及到混合动力总成台架和混合动力总成系统的设计和架构，二者 是一个有机的整体，通过不同的组合方案，可以完成不同阶段的开发工作，达到不同的试验 目的。以下是几个主要的组合方案(1)混合动力总成开发参见图1、图2，将发动机、动力电机、动力电池、自动变速 器、制动器、整车仪表、测功机、CAN网络系统等集成在一起，通过整车控制器HCU或在环仿 真平台进行管理，完成相关试验；(2)混合动力专用发动机开发参见图3，测功机控制系统与测功机1和测功机2 连接，该测功机1和测功机2与动力合成装置连接，测功机控制系统还通过以太网与仿真开 发平台连接，该仿真开发平台与控制单元连接，该控制单元中的网络接口经CAN总线与电 池模拟器与ECU连接，控制单元的硬件接口与加速踏板、制动踏板、换挡手柄，其中加速踏 板、制动踏板分别与ECU连接，控制单元包括虚拟模型。在混合动力台架系统中，发动机可 以是真实的也可以是虚拟的，其它总成部件也是如此，通过虚实结合在整车环境中完成相 关试验。这对于早期混合动力专用发动机的策划和性能指标的确定非常重要。(3)变速器AMT系统开发参见图4，测功机控制系统分别与测功机1和测功机2 连接，该测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开发平台连接， 控制单元中的网络接口通过CAN总线分别与电池模拟器、TCU和E⑶连接，控制单元中的硬件接口与加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，加速踏板、制动踏板分别与ECU连接，换档手 柄与TCU连接，控制单元中有虚拟模型；仿真开发平台包括车辆及总成开发模拟系统和远 程控制。通过差速器和半轴传递发动机动力，其中在虚拟整车环境中变速器、换档系统、主 减速器、差速器和半轴可以是真实的，也可以是虚拟的。(4)动力电池开发参见图5，测功机控制系统分别与测功机1和测功机2连接，该 测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开发平台连接，控制单 元中的网络接口通过CAN总线与电池模拟器连接，控制单元中的硬件接口与加速踏板、制 动踏板、换档手柄连接，控制单元中有虚拟模型；仿真开发平台包括车辆及总成开发模拟系 统和远程控制。动力电池直接为电机提供直流电源，并回收电机的发电能量。其中，电池可 以是真实的也可以是虚拟的，初始容量、SOC状态、电池内阻等都可以通过在环仿真平台模 拟，实现不同性能的电池。(5)动力电机开发参见图6，测功机控制系统分别与测功机1和测功机2连接，该 测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开发平台连接，控制单 元中的网络接口通过CAN总线分别与电池模拟器、变频器连接，电池模拟器与变频器连接， 连接控制单元中的硬件接口与电池模拟器、加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，控制单元 中有虚拟模型；仿真开发平台包括车辆及总成开发模拟系统和远程控制。动力电机与变速 箱集成在一个壳体中，动力通过传动链与变速箱二轴连接输出到车轮，输出的动力可以与 发动机输出的动力合成后驱动车辆，也可以各自单独驱动车辆。其中，在虚拟整车试验环境 中主电机、变频器、、逆变器可以是真实的也可以是虚拟的。总之，可以通过发动机、变速器、 电机、电池、制动系统、油门系统不同的虚实组合，达到不同的试验目的。BSG电机开发BSG电机通过皮带与发动机曲轴连接，用于启动发动机、替代发电 机和平衡整车电量。其中，该电机在虚拟整车试验环境中可以是真实的也可以是虚拟的；本实用新型中的混合动力汽车虚拟开发平台可以进行混合动力HCU的控制策略 开发；整车虚拟试验场提供了一个真实的道路环境系统；实时在线仿真平台提供了一套软 件和硬件系统，其中包括开放的车辆模型系统、控制策略编辑和下载平台、多任务实时操作 系统、控制逻辑监控和优化系统、高速I/O、高速A/D、高速D/A、高速PWM、高速计数器等外 围接口 ；虚拟驾驶平台提供了有经验驾驶员的自动预瞄、油门和制动踏板的操作；真实驾 驶平台提供了试验人员驾驶车辆的操纵机构和辅助显示系统；电池模拟系统提供了独立的 BMS节点控制和管理电池模拟器与动力总成系统的通讯；电机模拟系统、发动机模拟系统、 动力传动系模拟系统，提供了可高速的、可在环运行的实时模型系统。本实用新型中的试验例程，是我们实际经验的积累，具有极高的实用价值。试验是 通过程序控制自动完成的，试验过程中可以按预先设定的程序执行，也可以人工干预的方 式手动控制，实现对参数的读取、记录、显示和修改。利用该试验系统可以完成整车的起步、 加速、勻速、减速、滑行、爬坡、坡路起步、制动、驻车、停车、转向等各种工况的动力性、经济 性、操纵性和城市特定循环工况的排放、燃料消耗量试验等。
权利要求1.一种乘用车混合动力总成试验台系统，其特征在于测功机控制系统分别与测功机 1和测功机2连接，该测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开 发平台连接，控制单元中的网络接口通过CAN总线与电池模拟器连接，控制单元中的硬件 接口与加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，控制单元中有虚拟模型；仿真开发平台包括车 辆及总成开发模拟系统和远程控制。
2.根据权利要求1所述的乘用车混合动力总成试验台系统，其特征在于控制单元中 的网络接口还通过CAN总线与HCU、BMS、MCU、ECU和TCU连接。
3.根据权利要求1所述的乘用车混合动力总成试验台系统，其特征在于控制单元中 的虚拟模型包括道路模型、车辆模型、驾驶员模型、变速箱模型、动力传动模型、电机模型、 电池模型和轮胎模型。
专利摘要本实用新型涉及一种乘用车混合动力总成试验台系统，属于乘用车混合动力总成试验技术领域。测功机控制系统分别与测功机1和测功机2连接，该测功机控制系统通过以太网与仿真开发平台连接，控制单元与仿真开发平台连接，控制单元中的网络接口通过CAN总线与电池模拟器连接，控制单元中的硬件接口与加速踏板、制动踏板、换档手柄连接，控制单元中有虚拟模型；仿真开发平台包括车辆及总成开发模拟系统和远程控制。本实用新型为混合动力轿车开发提供了系统的解决方案和验证方法，缩短了整车开发周期，降低了整车开发成本，是新能源试验设备领域的创新。
文档编号G01M17/007GK201859062SQ201020594988
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者刘明辉, 朱启昕, 王光平, 王记磊, 王路佳, 赵子亮, 郑益红, 魏文若 申请人:中国第一汽车集团公司