用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统及方法与流程

文档序号:11229050阅读:505来源:国知局
用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统及方法与流程

本发明涉及混合动力汽车的测试领域,特别是涉及用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统及方法。



背景技术:

名词解释:

bsg电机:皮带传动起动/发电一体化电机;

isg电机:isg是汽车集成起动发电一体机,直接集成在发动机主轴上;

ecu:electroniccontrolunit,电子控制单元;

模拟量采集模块:用于采集电压、电流、温度等模拟量参数,例如加速踏板开度信号、发动机工作温度信号等;

数字量采集模块:用于通过接收或发送数字信号检测开关量参数或控制开关状态,如本发明中点火开关的状态监控、继电器的控制、转速采集等;

由于受能源危机等因素的影响,世界各国对弱混合动力汽车的研究都十分重视,弱混合动力汽车与传统燃油汽车的最大区别是用bsg电机或智能起停电机isg改善发动机的起动性能,实现节能。然而,弱混合动力汽车起停电机的工作强度远远高于传统汽车的起动机,其控制过程也更加复杂,使用不当或控制不当都会严重影响起停电机的疲劳寿命。因此,需要通过实验测试的方式寻找控制过程与使用方法对起停电机寿命影响的程度,并根据需要优化控制方法。目前还未有有效的对起停电机进行寿命测试的方案,无法满足测试需求。



技术实现要素:

为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,本发明的另一目的是提供用于混合动力汽车的起停电机寿命测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,包括发动机、发动机ecu和寿命试验控制柜,所述寿命试验控制柜内设置有cpu、模拟量采集模块、数字量采集模块、显示模块、继电器组和直流电源,所述发动机与待测起停电机机械连接,所述发动机ecu与发动机电气连接,所述cpu分别与发动机、模拟量采集模块、数字量采集模块和显示模块电气连接,所述直流电源分别为发动机和待测起停电机提供工作电源,所述继电器组连接在待测起停电机与直流电源的工作回路中,并在cpu的控制下控制待测起停电机的起动和停止。

进一步,还包括用于采集发动机和/或待测起停电机的转速信号的转速测量装置,所述转速测量装置与cpu连接。

进一步,所述起停电机寿命测试系统用于对起停电机进行如下的寿命测试:按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况,冷起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速或设定时间后控制发动机的点火系统点火,并在达到预定时间或转速要求之后关闭发动机;在热起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后控制发动机点火系统点火,达到预定稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机。

进一步,所述cpu包括寿命测试控制模块,所述寿命测试控制模块用于:

响应于用户输入的数据,设定起停电机的循环次数、单次循环的冷起动次数和热起动次数、总循环周期数、冷起动时间和目标转速、热起动时间和目标转速,冷起动和热起动的时间阈值后,按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况:在测试过程中,采集待测起停电机和发动机的转速信号,根据采集的转速信号控制起停电机的起动和停止以及发动机的点火、喷油,并在循环测试结束时,记录冷起动次数、成功冷起动次数、热起动次数和成功热起动次数。

进一步,所述cpu包括超越测试控制模块,所述超越测试控制模块用于:

响应于用户输入的数据,设定起停电机的超越试验循环周期、加速踏板开度和持续时间以及超越试验目标转速后,模拟测试发动机转速超越起停电机转速时,起停电机工作情况:在测试过程中,采集待测起停电机和发动机的转速信号,根据采集的转速信号控制起停电机的起动和停止以及发动机的点火、喷油、油门开度,并在循环测试结束时,记录超越转速和超越时间。

进一步,所述继电器组包含至少一个继电器,每个继电器独立连接在一待测起停电机与直流电源的工作回路中控制该工作回路的起停电机的工作。

更进一步地,所述的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统还包括一个环境舱,模拟发动机工作环境温度。所述发动机、发动机ecu、待测起停电机均布置在环境舱内,通过环境舱模拟起停系统可能的工作环境,并保证每次冷起动或热起动测试均在相同的环境温度条件下进行。

更进一步地,还包括一个尾气测试仪,测试每循环尾气排放情况。

更进一步地,还包括一个燃料消耗率测试仪,测试每循环燃油消耗情况。

通过分析设定的发动机点火目标转速、所测量的尾气排放情况及每循环燃油消耗情况之间的关系,可优化起停电机控制策略,确定最佳点火目标转速。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:

用于混合动力汽车的起停电机寿命测试方法,包括步骤:

响应于用户输入的数据,设定单次循环的测试模式以及寿命测试的循环次数;

根据设定的测试模式和循环次数,依次循环控制待测起停电机的起动、停止以及发动机的点火、喷油,并在测试过程中,采集待测起停电机和/或发动机的转速信号;

根据采集的转速信号判断是否起动成功,并进行记录和显示。

进一步,所述测试模式为按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况:冷起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后控制发动机的点火系统点火,并在达到预定的稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机;热起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后点火系统点火,达到预定稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机。

进一步,所述用户输入的数据包括:循环次数、单次循环的冷起动次数和热起动次数、总循环周期数、冷起动时间和目标转速、热起动时间和目标转速,冷起动和热起动的时间阈值、冷起动间隔时间、热起动间隔时间、发动机稳定工作时间、发动机稳定工作转速。

进一步,所述根据采集的转速信号判断是否起动成功,并进行记录和显示的步骤,其具体包括:

根据采集的转速信号判断是否起动成功,冷起动测试时若发动机转速达到目标转速并点火即代表示成功冷起动一次,发动机未点火则表示冷起动失败,发动机虽点火,但在设定时间阈值范围内转速未达到目标转速,也表示冷起动失败,热起动测试时,起停电机在规定的时间阈值内将发动机拖动到目标转速并点火,即表示成功热起动一次,否则表示热起动失败;

记录和显示至少一个以下参数:冷起动次数、成功冷起动次数、热起动次数和成功热起动次数、成功热起动次数、当前循环次数、设定总循环周期数、每循环冷起动次数和热起动次数、冷起动目标转速设定值、冷起动时间阈值设定值、热起动目标转速设定值、热起动时间阈值设定值、冷起动间隔时间设定值、热起动间隔时间设定值、发动机稳定工作时间、发动机稳定工作转速、发动机转速、起停电机转速、发动机工作温度、工作环境温度。

更进一步地,所述的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,可通过测试系统控制柜cpu发出控制指令利用继电器将发动机冷却系统控制电路切换为发动机自身ecu控制或者测试系统控制柜cpu控制。在发动机起动和运转期间由发动机ecu控制,在两次起动之间的间歇时间由测试系统控制柜cpu根据发动机水温传感器信号对发动机冷却系统进行控制,从而保证每次冷起动或热起动测试均在相同的发动机温度条件下进行。

本发明的有益效果是:本发明的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,包括发动机、发动机ecu和寿命试验控制柜,所述寿命试验控制柜内设置有cpu、模拟量采集模块、数字量采集模块、显示模块、继电器组和直流电源,所述发动机与待测起停电机机械连接,所述发动机ecu与发动机电气连接,所述cpu分别与发动机、模拟量采集模块、数字量采集模块和显示模块电气连接,所述直流电源分别为发动机和待测起停电机提供工作电源,所述继电器组连接在待测起停电机与直流电源的工作回路中,并在cpu的控制下控制待测起停电机的起动和停止。本系统可以对起停电机实施自动寿命测试,无需工作人员值守,测试效率高,稳定性好,可满足起停电机的寿命测试需求。

本发明的有益效果是:本发明的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试方法,包括步骤:响应于用户输入的数据,设定单次循环的测试模式以及寿命测试的循环次数;根据设定的测试模式和循环次数,依次循环控制待测起停电机的起动、停止以及发动机的点火、喷油,并在测试过程中,采集待测起停电机和/或发动机的转速信号;根据采集的转速信号判断是否起动成功,并进行记录和显示。本方法可以对起停电机实施自动寿命测试,无需工作人员值守,测试效率高,稳定性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统的结构框图;

图2是本发明的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统采用的继电器组的第一实施方式示意图;

图3是本发明的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统采用的继电器组的第二实施方式示意图。

具体实施方式

实施例一

参照图1,本发明提供了一种用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,包括发动机、发动机ecu和寿命试验控制柜,所述寿命试验控制柜内设置有cpu、模拟量采集模块、数字量采集模块、显示模块、继电器组和直流电源,所述发动机与待测起停电机机械连接,所述发动机ecu与发动机电气连接,所述cpu分别与发动机、模拟量采集模块、数字量采集模块和显示模块电气连接,所述直流电源分别为发动机和待测起停电机提供工作电源,所述继电器组连接在待测起停电机与直流电源的工作回路中,并在cpu的控制下控制待测起停电机的起动和停止。

cpu采用可编程控制器,可通过程序烧录后实现本申请的多个控制功能。

进一步作为优选的实施方式,所述继电器组包含至少一个继电器,每个继电器独立连接在一待测起停电机与直流电源的工作回路中。本实施例中,继电器组可以是一个继电器,如图2所示,cpu通过继电器j1控制一个起停电机,该方案比较简单。继电器组还可以是两个或两个以上继电器,cpu通过这些继电器控制多台起停电机。继电器组包含两个继电器时的控制电路如图3所示,cpu通过两个继电器强j2和j3分别控制两台起停电机,该结构可以节约测试时间,提高效率,节约测试成本。以此类推,继电器组包含多个继电器时,cpu可以控制多台起停电机。图2和图3中,m表示发动机,dm表示待测起停电机,k1、k2和k3均表示急停开关。

进一步作为优选的实施方式,还包括用于采集发动机和/或待测起停电机的转速信号的转速测量装置,所述转速测量装置与cpu连接。转速信号处理装置通过发电机或外接专门的转速测试装置将发动机转速转变为符合要求的脉冲信号送入寿命试验控制柜,由可编程控制器cpu内的高速计数器接收脉冲信号,并经过分析处理后获得发动机目前运转转速。进一步,可通过外接专门的转速测试装置将起动机转速转变为符合要求的脉冲信号送入寿命试验控制柜,由可编程控制器内的高速计数器接收脉冲信号,并经过分析处理后获得起停电机目前运转转速。

进一步作为优选的实施方式,所述起停电机寿命测试系统用于对起停电机进行如下的寿命测试:按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况,冷起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速或设定时间后控制发动机的点火系统点火,并在达到预定时间或转速要求之后关闭发动机;在热起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后控制发动机点火系统点火,达到预定稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机。

进一步作为优选的实施方式,所述cpu包括寿命测试控制模块,所述寿命测试控制模块用于:

响应于用户输入的数据,设定起停电机的循环次数、单次循环的冷起动次数和热起动次数、总循环周期数、冷起动时间和目标转速、热起动时间和目标转速,冷起动和热起动的时间阈值后,按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况:在测试过程中,采集待测起停电机和发动机的转速信号,根据采集的转速信号控制起停电机的起动和停止以及发动机的点火、喷油,并在循环测试结束时,记录冷起动次数、成功冷起动次数、热起动次数和成功热起动次数。

优选的,寿命测试控制模块执行的寿命测试过程的第一种实施方式是:每一次单次循环包括a起动模式和b起动模式两种起动模式,a起动模式下模拟冷起动工况,b起动模式下模拟热起动工况,a起动模式与b起动模式之间具有预设的时间间隔。a起动模式下,起停电机运转一段时间后发动机喷油并点火,发动机转速达到目标转速,发动机熄火。发动机转速达到所述目标转速即为成功冷起动一次,发动机未点火则视为冷起动失败,发动机虽点火,但在设定时间阈值范围内转速未达到所述目标转速,也视为冷起动失败。b起动模式下,起停电机在规定的时间阈值范围内将发动机拖动到目标转速,即为成功热起动一次,否则视为热起动失败。需设定的参数有:测试周期内的总循环周期数、每一次单次循环中a起动模式次数、b起动模式次数、a起动模式与b起动模式之间间隔时间、a起动模式下起停电机运转时间、a起动模式下发动机目标转速、b起动模式下发动机目标转速、a起动模式时间阈值、b起动模式时间阈值。需显示输出的参数有:a起动模式起动次数、b起动模式起动次数、a起动模式成功次数、b起动模式成功次数、循环次数。

优选的,寿命测试控制模块执行的寿命测试过程的第二种实施方式是:在第一种实施方式的基础上,b起动模式下,起停电机也运转一段时间后才使发动机喷油并点火,发动机转速达到目标转速,发动机熄火。发动机转速达到所述目标转速即为成功热起动一次,发动机未点火则视为热起动失败,发动机虽点火,但在设定时间阈值范围内转速未达到所述目标转速,也视为热起动失败。需设定的参数在实施例之一的基础上增加:b起动模式下起停电机运转时间、b起动模式下起停电机运转目标转速。需显示输出的参数与第一种实施方式相同。

本实施例中,所显示的循环次数包括设定循环次数、已进行的循环次数和剩余循环次数。另外,在测试过程中,可增加显示设定试验已进行的时间,完成剩余循环仍需的时间。

优选的,cpu可增加循环次数掉电存储功能,当遇到停电或者需要人为地暂时停止试验时,可暂时停止试验,待下次开机试验时,调出掉电前存储的试验次数,按照当前进度继续试验。

进一步作为优选的实施方式,寿命试验控制柜上设有控制按钮或控制开关,电源开关,用于接通寿命试验控制柜的电源;急停开关,用于断开所述起停电机寿命测试控制系统的电源。

进一步作为优选的实施方式,还可以设置各种用于接通电路的开关,例如图2和图3中的急停开关k1~k3,或者当包括1号起停电机和2号起停电机时,设置以下开关进行控制:

1号起停电机试验开关,用于接通1号起停电机寿命测试主电路;

2号起停电机试验开关,用于接通2号起停电机寿命测试主电路;

1号起停电机寿命试验开关,用于开始和停止1号起停电机寿命测试;

2号起停电机寿命试验开关,用于开始和停止2号起停电机寿命测试;

1号起停电机超越试验开关,用于开始和停止1号起停电机超越试验;

2号起停电机超越试验开关,用于开始和停止2号起停电机超越试验。

优选的,寿命试验控制柜还设置有用于指示电源的工作状态、起停电机工作状态的指示灯。对应于以上开关的设置情况,指示灯可设置如下:

指示灯包括:

总电源指示灯,用以指示本起停电机寿命测试系统的总电源工作状态;

1号起停电机测试类型指示灯,用来指示1号起停电机正在进行的是寿命测试还是超越试验,包括1号寿命测试指示灯和1号超越试验指示灯;

2号起停电机测试类型指示灯,用来指示2号起停电机正在进行的是寿命测试还是超越试验,包括2号寿命测试指示灯和2号超越试验指示灯;

1号起停电机工作状态指示灯,用来指示1号起停电机是否正在通电工作中;

2号起停电机工作状态指示灯,用来指示2号起停电机是否正在通电工作中;

1号发动机点火系统工作状态指示灯,用来指示1号发动机点火系统是否正在工作;

2号发动机点火系统工作状态指示灯,用来指示2号发动机点火系统是否正在工作。

指示灯可进一步增加a起动模式或a模式成功起动指示,b起动模式或b模式成功起动指示,方便工作人员判断目前的起动模式和是否成功起动。

显示模块用于显示前述需显示的信息,可采用触摸显示器,因此同时也可通过触摸显示器输入和设定参数。

寿命试验控制柜可进一步增加循环次数数码显示管、冷起动次数数码显示管、热起动次数数码显示管、成功冷起动次数数码显示管和成功热起动次数数码显示管,通过增加数码显示管,方便工作人员远距离观测。

进一步作为优选的实施方式,所述cpu包括超越测试控制模块,所述超越测试控制模块用于:

响应于用户输入的数据,设定起停电机的超越试验循环周期、加速踏板开度和持续时间以及超越试验目标转速后,模拟测试发动机转速超越起停电机转速时,起停电机工作情况:在测试过程中,采集待测起停电机和发动机的转速信号,根据采集的转速信号控制起停电机的起动和停止以及发动机的点火、喷油、油门开度,并在循环测试结束时,记录超越转速和超越时间。

更进一步地,所述的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统还包括一个环境舱,模拟发动机工作环境温度。所述发动机、发动机ecu、待测起停电机均布置在环境舱内,通过环境舱模拟起停系统可能的工作环境,并保证每次冷起动或热起动测试均在相同的环境温度条件下进行。

更进一步地,还包括一个尾气测试仪,测试每循环尾气排放情况。

更进一步地,还包括一个燃料消耗率测试仪,测试每循环燃油消耗情况。

通过分析设定的发动机点火目标转速、所测量的尾气排放情况及每循环燃油消耗情况之间的关系,可优化起停电机控制策略,确定最佳点火目标转速。

过尾气排放测试和燃油消耗测试,可获取预设点火转速和排放及燃油消耗之间的关系,进而针对性地优化起停电机控制策略,减少排放和油耗。

本系统可以对电动汽车的起停电机进行自动的寿命测试,无需工作人员值守,而且测试效率高,稳定性好。。不仅非常适合生产企业进行混合动力汽车起停电机产品的寿命试验,而且适合于维修企业和教育部门对起停电机进行独立的可靠性和耐久性测试,具有较广的应用领域,可以应用于汽车和零部件企业的产品开发试验测试,也可以用于汽车维修企业和学校培训。

实施例二

本实施例是基于实施例一的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试方法,包括步骤:

响应于用户输入的数据,设定单次循环的测试模式以及寿命测试的循环次数;

根据设定的测试模式和循环次数,依次循环控制待测起停电机的起动、停止以及发动机的点火、喷油,并在测试过程中,采集待测起停电机和/或发动机的转速信号;

根据采集的转速信号判断是否起动成功,并进行记录和显示。

进一步作为优选的实施方式,所述测试模式为按照预设的时间间隔模拟起停电机的冷起动和热起动工况:冷起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后控制发动机的点火系统点火,并在达到预定的稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机;热起动时,起停电机拖动发动机运转到设定转速后点火系统点火,达到预定稳定工作时间或稳定工作转速要求之后关闭发动机。

进一步作为优选的实施方式,所述用户输入的数据包括:循环次数、单次循环的冷起动次数和热起动次数、总循环周期数、冷起动时间和目标转速、热起动时间和目标转速,冷起动和热起动的时间阈值、冷起动间隔时间、热起动间隔时间、发动机稳定工作时间、发动机稳定工作转速。

进一步作为优选的实施方式,所述根据采集的转速信号判断是否起动成功,并进行记录和显示的步骤,其具体包括:

根据采集的转速信号判断是否起动成功,冷起动测试时若发动机转速达到目标转速并点火即代表示成功冷起动一次,发动机未点火则表示冷起动失败,发动机虽点火,但在设定时间阈值范围内转速未达到目标转速,也表示冷起动失败,热起动测试时,起停电机在规定的时间阈值内将发动机拖动到目标转速并点火,即表示成功热起动一次,否则表示热起动失败;

记录和显示至少一个以下参数:冷起动次数、成功冷起动次数、热起动次数和成功热起动次数、成功热起动次数、当前循环次数、设定总循环周期数、每循环冷起动次数和热起动次数、冷起动目标转速设定值、冷起动时间阈值设定值、热起动目标转速设定值、热起动时间阈值设定值、冷起动间隔时间设定值、热起动间隔时间设定值、发动机稳定工作时间、发动机稳定工作转速、发动机转速、起停电机转速、发动机工作温度、工作环境温度。

更进一步地,所述的用于混合动力汽车的起停电机寿命测试系统,可通过测试系统控制柜cpu发出控制指令利用继电器将发动机冷却系统控制电路切换为发动机自身ecu控制或者测试系统控制柜cpu控制。在发动机起动和运转期间由发动机ecu控制,在两次起动之间的间歇时间由测试系统控制柜cpu根据发动机水温传感器信号对发动机冷却系统进行控制,从而保证每次冷起动或热起动测试均在相同的发动机温度条件下进行。

可通过对发动机冷却系统的控制,使发动机每次冷起动或热起动时发动机工作温度一致,提高测试结果的可再现性,另外,结合实施例一的环境舱,发动机在更加广泛的环境温度范围内工作,实现能够满足车辆在不同地区、不同季节气温的模拟,提高测试系统的适用性。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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