本实用新型涉及一种模拟汽车实际工作状态的试验台架，更确切地说，本实用新型涉及一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架。
背景技术：
能源短缺与环境污染是汽车工业发展必须要考虑的两大重要问题，混合动力技术可有效地规避传统内燃机车辆燃油消耗率高、排放差等缺点，是燃油汽车节能减排、实现技术升级的主要途径之一，近年来发展迅速。目前混合动力驱动系统有串联、并联、混联三种形式，其中并联式驱动系统是主流构型。另一方面，无级变速器CVT具有速比连续变化的特性，可使动力源的转速独立于车速的变化。因此，CVT并联混合动力系统是目前较理想的一种混合动力汽车构型方案，对其进行整车及部件性能的测试很有必要。考虑到实车试验研发周期长、成本较高，而应用计算机仿真技术进行混合动力系统动态模拟的难题是CVT液压控制系统特性难以精确模拟，所以基于实物的台架试验有明显的优势。中国实用新型专利CN204439358U提供一种混合动力汽车动力总成试验台，包括动力单元、无级变速器、差速器、电力测功机、测功机控制系统、电池模拟器、控制单元、快速控制原型和功率分析仪。该专利未涉及无级变速器的调速特性、承载能力等性能试验，作用受限。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架，集合整车性能试验和无级变速器调速特性、夹紧力控制等测试。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：
一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架，包括动力源、无级变速器、测功机、控制系统及驾驶员操纵部分。
所述的动力源部分由发动机、湿式离合器、发电-电动一体化电机ISG及蓄电池组成。
所述的无级变速器部分由主动轮、从动轮、金属带、油泵、压力调节阀、速比调节阀组成。
所述的控制系统部分由发动机控制器EMS、电机控制器MCU、变速器控制器TCU、电池管理系统BMS、整车控制器、测功机控制系统、快速控制原型dSPACE、上位机组成，所述的整车控制器通过局域控制总线CAN与发动机控制器EMS、电机控制器MCU、变速器控制器TCU、电池管理系统BMS通信，以统一管理发动机、电机、变速器、电池的工作。
所述的驾驶员操纵部分由加速踏板、制动踏板、钥匙开关组成。
所述的发动机曲轴上安装有转矩传感器，用于反馈发动机的实时转矩。
所述的发电-电动一体化电机ISG包括定子和转子两部分，定子用螺栓与湿式离合器相连。
所述的湿式离合器控制过程为：整车控制器将湿式离合器传递的转矩信号利用湿式离合器模型转化为油压大小，再利用电磁阀的油压-电流查表模型查表后得到驱动电磁阀所需的电流，即整车控制器输出电流控制信号给电磁阀以控制电磁阀的开闭及开度大小最终实现湿式离合器的分离与接合。
所述的测功机控制系统的AD口与快速控制原型dSPACE系统的DA口之间通过电线连接，上位机采用光纤与快速控制原型dSPACE系统中的DS1005板卡网线传输端连接。
所述的快速控制原型dSPACE系统包括联接在一起的主控制模块和数据采集模块，数据采集模块用于采集模拟量、数字量和CAN总线传输的数据。
所述的数据采集模块上连接有驾驶员输入模块，实时接收加速踏板、制动踏板信号和钥匙开关等驾驶员实时意图，并将这些信号传输给主控制模块进行处理，由主控制模块对制动转矩和驱动系统输出的转矩进行控制。
所述的测功机系统的控制软件中载入车辆模型：包括有车体质量、车轮半经、行驶阻力曲线、主减速器速比，所述的实车模型通过采集到的测功机转速和转矩信号，并结合以上参数计算得到车辆行驶阻力、车辆速度、车辆行驶距离。
利用所述的基于无级变速器的混合动力汽车试验台架可以进行混合动力系统性能测试和无级变速器相关性能测试。
所述的混合动力系统性能测试步骤为：
1)测试前准备，确保试验系统的正常运作，主要包括：检查发动机、发电-电动一体化电机ISG、无级变速器总成和电池部件间的连接状况，检查发动机燃油存量、无级变速器润滑油情况，检查上位机、快速控制原型dSPACE系统、整车控制器间的正常连接；
2)对整车CAN网络进行接口调试；
3)整车控制策略验证测试，包括稳态控制策略和瞬态协调控制策略：稳态控制策略主要完成纯电动、发动机驱动、联合驱动、行车充电模式的测试验证；瞬态协调控制策略主要完成模式切换过程中协调控制策略的有效性验证；
4)制动能量回收试验：在台架上模拟制动的过程，对动力总成的再生制动能量回收策略进行验证和优化标定；
5)整车动力性验证试验：在测功机控制系统中预设一系列特定的工况对混合动力总成进行动力性测试，如百公里加速试验、爬坡试验、极限加速试验；
6)整车经济性验证试验：在测功机控制系统的控制软件中载入预先设定工况文件，以NEDC工况为例，它是以时间为X轴，车速为Y轴的曲线图。测功机控制系统通过CAN总线将工况曲线图发送给快速控制原型dSPACE，装有ControlDesk软件的上位机与快速控制原型dSPACE通过数据线相连接，并从快速控制原型dSPACE读取工况曲线图，操作员通过观察ControlDesk软件上显示的工况曲线图，以及根据所提示的车速进行加速和制动操作，达到模拟工况试验的目的，测试结束后，测量油耗仪中发动机燃油消耗量进行整车经济性的计算；
7)整车排放性能试验：通过尾气测量装置对动力总成在特定工况下的排放进行评估。
所述的无级变速器速比控制算法试验步骤为：
1)进行从动缸压力调节阀的油压与加载电压关系的标定试验，具体做法是固定主动缸速比调节阀的电压，改变从动缸压力调节阀的加载电压，记录相应的压力，再对数据进行曲线拟合，得到从动缸压力调节阀的油压与加载电压关系；进行主动缸速比调节阀的油压和速比与加载电压关系的标定试验，具体做法是固定从动缸压力调节阀的电压，改变主动缸速比调节阀的加载电压，记录相应的压力和变速器速比，再对数据进行曲线拟合，得到主动缸速比调节阀的油压和速比与加载电压关系；
2)保持从动缸压力调节阀在某一电压值，使得产生的夹紧力在调节速比时能防止金属带打滑；在dSPACE系统中载入传统CVT车辆整车模型并输入相应参数，设定测功机工作在某一匀速工况，整车控制器根据设定工况和整车模型计算得到实现目标速比的动力源转速，通过MCU控制驱动电机转速，使电机转速接近所计算的动力源转速；
3)由无级变速器上的转速传感器采集主、从动轮转速信号并经数据采集模块传至TCU计算实际速比，将此速比与目标速比作差作为速比控制器的输入，输出为加载在主动缸速比调节阀的电压值，以调节主动缸的油压，实现实际速比跟随目标速比；
4)试验过程中将相关数据保存并传输到上位机，结束后对实验数据进行处理，绘制图象观察速比跟随情况；
5)为充分验证速比控制算法的有效性，设置不同的目标速比变化情况进行速比跟随试验，一般有阶跃速比变化、起步工况的速比变化。
也可进行夹紧力控制算法试验：使目标系统压力产生突变，观察实际系统压力的响应，从而验证夹紧力控制算法效果。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架用于混合动力汽车开发阶段，可以提高研发效率，降低成本。
2.本实用新型所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架可用于混合动力汽车算法开发；通过研究不同算法的控制效果，从而确定最佳控制策略。
3.本实用新型所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架可对混合动力汽车不同运行工况进行测试。
4.本实用新型所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架较样车测试，具有测试成本低，不受环境限制等优点。
5.本实用新型所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架可以用于测试无级变速器的速比控制特性及夹紧力控制特性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1是本实用新型所述的基于无级变速器的混合动力汽车试验台架的结构示意图；
图2是本实用新型中进行混合动力系统性能测试的步骤示意图；
图3是本实用新型中无级变速器目标速比变化示意图；
图中：1.油耗仪，2.发动机，3.废气分析仪，4.发动机控制器EMS，5.转矩传感器，6.湿式离合器，7.发电/电动一体化电机ISG，8.电机控制器MCU，9.逆变器，10.蓄电池，11.电池管理系统BMS，12.第一转速传感器，13.CVT主动轮，14.CVT金属带，15.速比调节阀，16.CVT从动轮，17.第二转速传感器，18.油泵，19.油箱，20.压力调节阀，21.变速器控制器TCU，22.测功机，23.测功机控制系统，24.加速踏板，25.制动踏板，26.钥匙开关，27.整车控制器，28.快速控制原型dSPACE系统，29.上位机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细的描述：
参阅图1，本实用新型提供了一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架，所述的一种基于无级变速器的混合动力汽车试验台架包括动力源、无级变速器CVT、测功机、控制系统及驾驶员操纵部分。
参阅图1，所述的动力源部分由发动机2、湿式离合器6、发电-电动一体化电机ISG 7及蓄电池10组成。
参阅图1，所述的无级变速器CVT部分由主动轮13、从动轮16、金属带14、油泵18、速比调节阀15、压力调节阀20组成。
参阅图1，所述的控制系统部分由发动机控制器EMS 4、电机控制器MCU 8、变速器控制器TCU 21、电池管理系统BMS 11、整车控制器27、测功机控制系统23、快速控制原型dSPACE系统28、上位机29组成，所述的整车控制器27通过局域控制总线CAN与发动机控制器EMS 4、电机控制器MCU 8、变速器控制器TCU 21、电池管理系统BMS 11通信，以统一管理发动机2、发电-电动一体化电机ISG 7、CVT变速器、蓄电池10的工作。
参阅图1，所述的驾驶员操纵部分由加速踏板24、制动踏板25、钥匙开关26组成。所述的发动机2曲轴上安装有转矩传感器5，用于反馈发动机2的实时转矩；所述的发动机2上还连接有油耗仪1和废气分析仪3，用于测量发动机油耗和排放。
参阅图1，所述的测功机控制系统23的AD口与快速控制原型dSPACE系统28的DA口之间通过电线连接，上位机29采用光纤与快速控制原型dSPACE系统28中的DS1005板卡网线传输端连接。所述的快速控制原型dSPACE系统28包括联接在一起的主控制模块和数据采集模块，数据采集模块用于采集模拟量、数字量和CAN总线传输的数据。所述的数据采集模块上连接有驾驶员输入模块，实时接收加速踏板24、制动踏板信号25、钥匙开关26等驾驶员实时意图，并将这些信号传输给主控制模块进行处理，由主控制模块对制动转矩和驱动系统输出的转矩进行控制。
所述的测功机系统23的控制软件中载入车辆模型：包括有车体质量、车轮半经、行驶阻力曲线、主减速器速比，所述的实车模型通过采集到的测功机转速和转矩信号，并结合以上参数计算得到车辆行驶阻力、车辆速度、车辆行驶距离。
所述的湿式离合器6控制过程为：整车控制器将湿式离合器6传递的转矩信号利用湿式离合器模型转化为油压大小，再利用电磁阀的油压-电流查表模型查表后得到驱动电磁阀所需的电流，即整车控制器输出电流控制信号给电磁阀以控制电磁阀的开闭及开度大小最终实现湿式离合器6的分离与接合。
参阅图1，无级变速器CVT液压系统说明：油泵18输出油压经压力调节阀20调节后成为系统压力，与CVT从动轮16.油缸相连，为CVT从动轮16提供夹紧力，该夹紧力的大小需要保证金属带14与锥盘之间的摩擦力，防止金属带14打滑。系统压力经过速比调节阀15后为主动轮13油缸提供压力，速比调节阀15用于调节主动轮13的油缸压力，当压力增大时，主动轮13工作半径增大，从动轮16工作半径减小，速比减小；当压力减小时，主动轮30工作半径减小，从动轮16工作半径增大，速比增大。
参阅图2，所述的基于无级变速器的混合动力汽车试验台架，能够进行整车CAN网络接口调试、整车控制策略研究开发、制动能量回收试验、动力性验证试验、经济性验证试验及整车排放性能测试等混动系统相关试验。在进行工况测试时，测功机可通过以下方程计算和模拟动力系统的载荷。
其中，Ttq---变速器输出转拒 G----整车重力
f----滚动阻力系数 i-----道路坡度
CD---风阻系数 A----迎风面积
v-----车速(km/h) δ------旋转质量系数
r-----车轮半径 i0-------主减速器速比
ηt-----传动效率
预先在测功机控制系统23中载入设定工况文件，测功机系统23通过CAN线将工况曲线图发送给快速控制原型dSPACE系统28，装有ControlDesk软件的上位机29与快速控制原型dSPACE系统28通过数据线连接，并从快速控制原型dSPACE系统28读取工况曲线图。试验操作员通过观察ControlDesk软件上所显示的曲线图，操作加速踏板24和制动踏板25进行加速和刹车操作，达到模拟工况的目的。
参阅图1和图3，当湿式离合器6处于常开状态时，可进行无级变速器的相关性能测试。此时发电/电动一体化电机ISG 7作为动力源，避免了传统无级变速器测试台架采用发动机作为动力源产生的油耗及排放；速比控制算法试验步骤为：
1)进行从动缸压力调节阀20的油压与加载电压关系的标定试验，具体做法是固定主动缸速比调节阀15的电压，改变从动缸压力调节阀20的加载电压，记录相应的压力，再对数据进行曲线拟合，得到从动缸压力调节阀20的油压与加载电压关系；进行主动缸速比调节阀15的油压和速比与加载电压关系的标定试验，具体做法是固定从动缸压力调节阀20的电压，改变主动缸速比调节阀15的加载电压，记录相应的压力和变速器速比，再对数据进行曲线拟合，得到主动缸速比调节阀15的油压和速比与加载电压关系；
2)保持从动缸压力调节阀20在某一电压值，使得产生的夹紧力在调节速比时能防止金属带14打滑；在dSPACE系统28中载入传统CVT车辆整车模型并输入相应参数，设定测功机22工作在某一匀速工况，整车控制器27根据设定工况和整车模型计算得到实现目标速比的动力源转速，通过MCU控制驱动电机7转速，使电机7转速接近所计算的动力源转速；
3)由无级变速器上的第一转速传感器12、第二转速传感器17采集主、从动轮转速信号并经数据采集模块传至变速器控制器TCU 21计算实际速比，将此速比与目标速比作差作为速比控制器的输入，输出为加载在主动缸速比调节阀15的电压值，以调节主动缸的油压，实现实际速比跟随目标速比；
4)试验过程中将相关数据保存并传输到上位机29，结束后对实验数据进行处理，绘制图象观察速比跟随情况；
5)为充分验证速比控制算法的有效性，设置不同的目标速比变化情况进行速比跟随试验，一般有阶跃速比变化、起步工况的速比变化。
利用所述的试验台架进行夹紧力控制算法试验：使目标系统压力产生突变，观察实际系统压力的响应，从而验证夹紧力控制算法效果。