一种路试车辆综合传动装置传动链路功率流测试方法与流程

本发明涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种车辆路试传动装置传动链路功率流实时测试方法。

背景技术：

车辆综合传动装置传动功率流将动力装置的功率传递给驱动装置，通过功率的传递、扭矩和转速的特性拓展，实现了车辆前进、后退、加速、爬坡、转向等功能。通过对功率流的研究，可以有效降低传动装置的功率损失，提高净功率，并控制传动链路功率流的流向及大小分配，在不影响发动机性能的前提下提高车辆各项性能指标。

多年以来，车辆设计者对传动装置传动链路功率流的设计和优化进行了大量研究，但由于缺乏实时的路试测试数据，形成了技术瓶颈，制约了对传动链路功率流的深入研究，技术进步受阻，仍然使以往的经验公式和计算方法，无法表征车辆复杂传动装置多维功率损耗机理，导致考虑因素少、结果单一、计算值与实测结果误差较大。特别是对于复杂结构的大功率传动装置，传动系统功率传递过程中，离合器、齿轮轴系、旋转构件等全部工作在由润滑油形成的流场内，流体和固体工作界面高度耦合，随着传动系统转速的提高，构件转速、流体流速、流场形态发生变化，引起功率损耗变化，传动链路功率流更加难以计算。因此，需要通过对路试车辆传动装置传动链路功率流的测量，获得不同路况和车辆工况下传动装置各传动链路功率流数据，可以为车辆设计者提供仿真边界条件和模型验证条件，打破技术瓶颈，不再受经验公式的制约，有效提高产品性能。

综合传动装置功率流的测试常规的方法是台架测试的方法。通常采用将综合传动装置放置在专用台架上，应用台架的仪器设备测试得到各种工况综合传动装置动链路功率流。实际上，限于台架性能的局限性，台架工况仅仅是模拟实际工况，与真实的路试工况有很大差别，因此对设计起支撑作用的是路试工况下的综合传动装置动链路功率流测试数据。长期以来无法获取综合传动装置动链路功率流测试数据的主要原因是测试技术手段和测试方法无法适应综合传动装置内部测试环境：高温、高振动、大冲击、充满油气，加上空间狭小、被试件高速旋转、箱体封闭，想要获取多个传动链路上的扭矩和转速测点，转速和扭矩同步采样，还保持每个测点的高采样率，除此以外还需要引入车辆工况参数，这对测试来说一个极大的挑战。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种路试车辆综合传动装置传动链路功率流测试方法，能够解决车辆传动装置在实车路试过程中传动链路功率流的实时测试问题。

一种路试车辆综合传动装置传动链路功率流测试方法，该测试方法的实现步骤如下：

步骤一：选择车辆传动装置内部传动链路中主干和分支的扭矩测点和转速测点；

步骤二：实时测量车辆在路试过程中传动装置内部传动链路主干和分支上关键传动零件的扭矩和转速；

步骤三：传动装置的传动链路传动功率流由同一时刻的扭矩和转速的乘积换算得到。

进一步地，所述的传动链路为传动装置功率流动的通路，传动链路主干为传动装置总输入系，传动链路分支为传动链路主干之外的传动链路，包含若干级分支。

进一步地，所述的关键传动零件为传动链路的主要零件，该零件负担该传动链路功率的传递，该传动链路的功率都经由该零件传递至下一级传动链路；每个传动链路中的关键传动零件由一个或多个独立的零件组成，每个零件都需要单独测试其扭矩和转速，经数据处理得到该传动链路的功率流。

进一步地，所述扭矩测点选择扭矩测点选择关键传动零件形变较大，仅受扭力作用的位置，经电路定制和零件改制有足够的空间安装扭矩测试装置的旋转电路部分；测点位置选取温度相对恒定、振动冲击相对小，测试环境相对缓和的位置。

进一步地，所述转速测点选择能客观反映零件瞬时转速位置，经电路定制和零件改制能有足够的空间安装转速测试装置的位置；测点位置选取温度相对恒定、振动冲击相对小的位置。

进一步地，所述的扭矩测试采用供电无线传输+数据无线传输相结合的扭矩测试系统，能够完成车辆路试过程综合传动装置传动链路内关键传动零件的不间断扭矩测试；为适应关键传动零件高速旋转的工作状态及空间狭小测试环境，将供电无线传输+数据无线传输通常组合成一套扭矩测试装置，用来测试关键传动零件的扭矩；扭矩测试装置分成三个部分：旋转模块、信号解调模块和采集存储装置，旋转模块安装在旋转的关键传动零件内，随其同步运动；信号解调模块安装在关键传动零件附近与箱体相对静止的位置；采集存储装置安装在环境相对缓和的位置；采用直接测量传动零件扭矩方法，将敏感端粘贴于零件上，感测扭矩下零件自身表面产生的微应变，用旋转模块将微应变转换成电信号并近距离无线传输到信号解调模块，信号解调模块将接收到的电信号转换成能远距离传输的标准电信号供采集存储装置接收和处理，旋转模块安装到关键传动零件的方法通常采用嵌入或半嵌入方式。

进一步地，所述嵌入或半嵌入方式将定制的旋转模块全部埋入或部分埋入传动零件及其周围零件内部，与关键传动零件及其周围零件同步运动，不影响传动零件及其周围零件性能及正常工作。

进一步地，所述供电无线传输是外部电源采用无线方式提供，包含电磁感应磁耦合方式、电磁波射频、磁共振方式、电场耦合方式及微波方式，设计成耐高温、抗振动、结构小巧的封装，将其埋入孔、槽内部，或用粘贴或紧固的方式安装到传动零件内部或附近，随着传动零件一起旋转或往复运动，不影响传动零件的正常工作，且不影响传动零件的性能。

进一步地，所述转速测试方法直接或间接测试传动零件转速，直接测试是用转速传感器直接感测传动零件工作过程的转速；间接测试是从车辆总线直接提取传动零件工作过程的转速，或者由相关零件转速推导出转速。

有益效果：

本发明所述路试车辆综合传动装置传动链路功率流测试方法能够解决路试传动装置多传动链路实时测试问题，获得的信息不仅能作为故障监测参数，还能够获得综合传动装置路试功率传递效率和各传递链路功率损耗等参数。

附图说明

图1为传动装置传动链路功率流示意图。

其中，1-输入功率流，2-泵组功率流，3-直驶功率流，4-辅助系统功率流，5-风扇功率流，6-转向功率流，7-左输出功率流，8-右输出功率流。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种路试车辆综合传动装置传动链路功率流测试方法，依据设计计算说明书，简化综合传动装置部件关系，得到综合传动装置部件关系框图，参见图1。由综合传动装置部件关系框图和档位工况一起确定综合传动装置的传动链路。

综合传动装置传动链路功率流依据传动链路和各传动链路零部件结构一起确定各传动链路的功率流向。传动链路主干为传动装置总输入系，对应功率流主干，传动链路分支为主干后的各分支，对应功率流支干，得到功率流示意图。动力输入系到传动输入系之间形成输入功率流1，传动输入系到泵组、直驾系和辅助系之间分别形成泵组功率流2、直驶功率流3和辅助系统功率流4，辅助系到转向系和风扇系之间分别形成转向功率流6和风扇功率流5，直驾系到左输出系和右输出系之间分别形成左输出功率流7和右输出功率流8。

每一个传动链路上都有一个关键传动零件作为功率流测试的载体，这个零件担整条传动链路功率的传递，该传动链路的功率都经由该零件传递至下一级传动链路分支。有的传动链路由若干个零件共同完成功率的传递，将这些零件分别作为关键传动零件。每个关键传动零件都需要单独测试其扭矩和转速，获取同一时刻的扭矩和转速数据，经数据处理得到该传动链路的功率流。

关键传动零件的选择原则：1)零件承担该传动链路的所有功率的传递；2)经改制后能安装测试系统旋转模块；3)温度、压力、振动等测试环境满足扭矩测试系统要求；4)能够获取转速数据，或直接安装转速测试系统的方式，或间接得到转速测试数据；5)尽量选择一个零件作为被测零件。

关键传动零件在路试过程中通常处于旋转状态，其扭矩测试采用供电无线传输+数据无线传输相结合的扭矩测试系统，能够完成路试过程综合传动箱内部传动链路关键传动零件的不间断扭矩测试。供电无线传输+数据无线传输通常组合成一套扭矩测试装置，设计成两个或多个测试模块，用来适应狭小的安装空间及高速旋转的动平衡要求。扭矩测试装置分成三个部分：旋转模块、信号解调模块和采集存储装置。信号解调模块将外来电源转换成电场或磁场能量，通过天线无线传输至旋转模块，旋转模块将接收到的能量转换成自身所需的电能，同时为前端敏感元件提供电源。前端敏感元件粘贴于关键传动零件表面用以感测零件表面产生的微应变，敏感元件与关键传动零件同步形变，旋转模块将这种形变转换成电信号，信号经数据无线传输至信号解调模块，并由信号解调模块将信号转换成常规能远程通讯的形式供远端采集存储装置采集存储。

分析每一个传动链路的关键传动零件的结构、形状、运动方式及其与周围的零件关系，拟定关键传动零件扭矩测点位置、扭矩测试装置安装方案以及转速信号获取方案。扭矩测点选择零件形变尽量大，仅受扭力作用的位置，经电路定制、封装定制和零件改制等手段有足够空间安装扭矩测试装置旋转模块。转速测点选择能客观反映关键传动零件瞬时转速位置，经电路定制、封装定制和零件改制等手段有足够空间安装转速测试装置。测点位置选取温度相对恒定、振动冲击相对小的位置。

进行关键传动零件和测试系统一体化设计和改制，原则是不影响关键传动零件在传动装置所承担的功能和性能同时测试系统能正常工作。将扭矩测试装置及供电装置作为旋转模块安装到关键传动零件上。依据主要零件的结构及其工作空间的特点，定制测试系统轴上电路结构和封装，对主要零件进行有限的改制，将轴上电路嵌入或半嵌入方式固定和封装，与传动零件及其周围零件同步运动，不影响传动零件及其周围零件性能及正常工作。定制的扭矩测试系统轴上电路无线供电装置的接收部分电路融合到轴上电路一并封装并嵌入或半嵌入主要零件或其周围零件中，也可以单独安装到主要零件或其周围零件上。。关键传动零件的改制需要保持其原始性能和功能，旋转模块安装到关键传动零件上需要考虑附加的重量带来的旋转动平衡问题。

无线供电用于适应被试件旋转特性，能够满足车辆路试的长期性和不间断性，通常包含电磁感应磁耦合方式、电磁波射频、磁共振方式、电场耦合方式及微波方式等多种方式，将这些方式设计成耐高温、结构小巧的结构，安装到传动零件内部或附近，随着关键传动零件一起旋转或往复运动，不影响传动零件的正常工作及性能。

转速测试采用直接或间接测试方法。直接测试是用转速传感器直接感测关键传动零件工作过程的转速。间接测试是从车辆总线直接提取关键传动零件工作过程的转速，或者由相关零件转速推导出关键传动零件的转速。

将每个传动链路主要零件的扭矩和转速测试信号进入同一个采集存储装置同步采集和存储。传动链路功率用同一时刻的同一个主要零件的扭矩和转速值进行计算，采用传统的机械功率计算公式得到，功率流方向根据该时刻传动装置工况分析。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。