基于新能源混合动力的综合性能试验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于：包括控制器(8)均与控制器(8)相连接的电力测功机(3)和内燃机扭矩传感器(1)，与电力测功机(3)相连接的电机扭矩传感器(2)，以及设置在电力测功机(3)一端并与该电力测功机(3)相连接的惯性轮组(4)；所述控制器(8)由单片机，以及均与单片机相连接的AD信号转换电路、电流调节器和电源组成。本实用新型能准确的计算内燃机输出功率、电机输出功率，因此，适合推广运用。
【专利说明】
基于新能源混合动力的综合性能试验系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及的是一种汽车动力测试系统，具体的说，是一种基于新能源混合动力的综合性能试验系统。
【背景技术】
[0002]汽车驱动技术已经发展百年，汽车的发动机排量越来越大，技术也越来越先进，而相应带来的却是汽车高油耗和高排放。如何实现节能、低排，高效化是当今汽车生产商追求的终极目标。
[0003]目前，世界各汽车厂商纷纷推出拥有自己独特技术的混合动力车型，探索更加适合低碳生活的新交通方式。新的混合动力车型在使用前都会进行动力测试，然而，传统的汽车动力测试系统在一般情况下，只是针对内燃机汽车而设计，而对于混合动力汽车在内燃机与电机同时工作的情况下，不能准确的计算内燃机输出功率、电机输出功率及它们各自的效率。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术中的汽车动力测试系统在混合动力汽车不同的工作情况下不能准确的计算内燃机输出功率、电机输出功率及它们各自的效率的缺陷，提供的一种基于新能源混合动力的综合性能试验系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的方案如下:基于新能源混合动力的综合性能试验系统，包括控制器，均与控制器相连接的电力测功机和内燃机扭矩传感器，与电力测功机相连接的电机扭矩传感器，以及设置在电力测功机一端并与电力测功机相连接的惯性轮组;所述控制器由单片机，以及均与单片机相连接的AD信号转换电路、电流调节器和电源组成;所述电流调节器的输出端与电力测功机相连接，其输入端与单片机相连接;所述AD信号转换电路由处理芯片U，以及均与处理芯片U相连接的信号接收电路和信号滤波放大电路组成;所述信号接收电路的输入端与内燃机扭矩传感器相连接，该信号接收电路的输出端与信号滤波放大电路的输入端相连接;所述信号滤波放大电路的输出端与单片机相连接。
[0006]所述信号接收电路由放大器Pl，负极与放大器Pl的正极相连接、正极作为AD信号转换电路的输入端并与内燃机扭矩传感器相连接的极性电容Cl，P极与放大器Pl的正极相连接、N极经电阻R3后与放大器Pl的输出端相连接的二极管Dl，正极顺次经电阻R4和电阻Rl后与放大器Pl的正极相连接、负极与处理芯片U的NC2管脚相连接的极性电容C3，一端与放大器Pl的负极相连接、另一端接地的电阻R2，以及负极与处理芯片U的NCl管脚相连接、正极与放大器Pl的输出端相连接的极性电容C2组成。
[0007]所述信号滤波放大电路由放大器P2，三极管VT，一端与三极管VT的基极相连接、另一端与处理芯片U的OUT管脚相连接的电阻R7，P极经电阻R8后与三极管VT的基极相连接、N极经电阻RlO后与放大器P2的输出端相连接的二极管D4，一端与二极管D4的N极相连接、另一端与三极管VT的发射极相连接的电阻R9，P极与处理芯片U的TRM管脚相连接、N极与放大器P2的正极相连接的二极管D3，以及P极顺次经电阻R5和极性电容C4后与处理芯片U的了卩管脚相连接、N极经电阻R6后与放大器P2的负极相连接的二极管D2组成;所述三极管VT的发射极与放大器P2的正极相连接，该三极管VT的集电极接地;所述处理芯片U的GND管脚接地;所述放大器P2的输出端作为信号滤波放大电路的输出端。
[0008]为确保本发明的实际使用效果，所述惯性轮组包括从左至右依次相连接的三个惯性轮;所述惯性轮相互之间通过轴连接，位于左端的惯性轮的自由端通过联轴器与电力测功机相连接;所述位于右端的惯性轮的自由端设置有通过联轴器与惯性轮相连接的堵转装置;所述电力测功机采用带变频器的变频电机，且该变频电机的变频器则优先采用四象限变频器来实现；同时处理芯片U则优先采用ADR445集成芯片来实现。
[0009]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0010](I)本实用新型包括控制器均与控制器相连接的电力测功机和内燃机扭矩传感器，与电力测功机相连接的电机扭矩传感器，以及设置在电力测功机一端并与电力测功机相连接的惯性轮组。测试时，使用联轴器使内燃机的动力传动端与内燃机扭矩传感器的一端相连接，该内燃机扭矩传感器的另一端则与电机的定子的一端相连接;同时，使用联轴器将电机的定子的另一端与电机扭矩传感器的一端相连接，该电机扭矩传感器的另一端也使用联轴器与电力测功机的动力传动端相连接，从而使得本实用新型能在同一个测试台架上完成油电混合动力汽车的各种形式试验。
[0011](2)本实用新型的AD信号转换电路设置了信号接收电路和信号滤波放大电路，该信号接收电路能将内燃机扭矩传感器采集的扭矩模拟信号放大，放大后的扭矩模拟信号经转换芯片U转换为扭矩数据信号，该扭矩数据信号经信号滤波放大电路滤波放大后使该数据信号更平滑、更准确，从而确保了本试验系统能准确的计算内燃机输出功率、电机输出功率。
[0012](3)本实用新型中电力测功机为变频电机，且该变频电机的变频器为四象限变频器，无能是由内燃机或者电机拖动电力测功机，电力测功机都工作在发电状态，从而达到节能的目的。
[0013](4)本实用新型在电力测功机一端设有通过联轴器与电力测功机相连接的惯性轮组，该惯性轮组包括从左至右三个相互之间通过轴依次相连接的惯性轮，该惯性轮组可以模拟汽车的刹车制动实验，汽车驱动机构带动惯性轮组储能，当电力测功机达到一定速度后，汽车制动器制动，在惯性轮组制动过程中，通过电机扭矩传感器快速采集扭矩、转速等数据，本试验系统可以准确的计算出汽车制动器的制动扭矩与制运距离。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0015]图2为本实用新型的控制器的结构框图。
[0016]图3为本实用新型的AD信号转换电路的电路结构示意图。
[0017]其中，附图标记对应的零部件名称为:I一内燃机扭矩传感器，2 —电机扭矩传感器，3 —电力测功机，4一惯性轮组，5—堵转装置，6—内燃机，7 —电机，8—控制器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0019]实施例
[0020]如图1所示，基于新能源混合动力的综合性能试验系统，包括控制器8均与控制器8相连接的电力测功机3和内燃机扭矩传感器I，与电力测功机3相连接的电机扭矩传感器2，以及设置在电力测功机3—端并与该电力测功机3相连接的惯性轮组4。
[0021]其中，所述的控制器8的结构如图2所示，其由单片机，均与单片机相连接的AD信号转换电路、电流调节器、以及电源组成。为了确保本发明的顺利实施，所述的单片机则优先采用LM5026集成芯片，该LM5026集成芯片的VCC管脚与电源相连接，SW管脚与电流调节器的输入端相连接，该电流调节器的输出端则与电力测功机3相连接。本实用新型中的电流调节器则优先采用了性能稳定的CS5461A-1SZ型电流调节器。所述的电源为12V直流电压，该12V直流电压为单片机供电。
[0022]所述的AD信号转换电路如图3所示，其由处理芯片U，以及均与处理芯片U相连接的信号接收电路、信号滤波放大电路组成;所述信号接收电路由放大器Pl，电阻Rl，电阻R2，电阻R3，电阻R4，极性电容Cl，极性电容C2，极性电容C3，以及二极管DI组成。
[0023]连接时，极性电容Cl的负极与放大器Pl的正极相连接、正极作为AD信号转换电路的输入端并与内燃机扭矩传感器相连接。二极管Dl的P极与放大器Pl的正极相连接、N极经电阻R3后与放大器Pl的输出端相连接。极性电容C3的正极顺次经电阻R4和电阻Rl后与放大器Pl的正极相连接、负极与处理芯片U的NC2管脚相连接。电阻R2的一端与放大器Pl的负极相连接、另一端接地。极性电容C2的负极与处理芯片U的NCl管脚相连接、正极与放大器Pl的输出?而相连接。
[0024]进一步，所述信号滤波放大电路由放大器Ρ2，三极管VT，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻RlO，极性电容C4，二极管D2，二极管D3，以及二极管D4组成。
[0025]连接时，电阻R7的一端与三极管VT的基极相连接、另一端与处理芯片U的OUT管脚相连接。二极管D4的P极经电阻R8后与三极管VT的基极相连接、N极经电阻RlO后与放大器Ρ2的输出端相连接。电阻R9的一端与二极管D4的N极相连接、另一端与三极管VT的发射极相连接。二极管D3的P极与处理芯片U的TR頂管脚相连接、N极与放大器Ρ2的正极相连接。二极管D2的N极经电阻R6后与放大器Ρ2的负极相连接、P极经电阻R5后与极性电容C4的负极相连接。
[0026]所述极性电容C4的正极则与处理芯片U的TP管脚相连接。所述三极管VT的发射极与放大器Ρ2的正极相连接，该三极管VT的集电极接地;所述处理芯片U的GND管脚接地;所述放大器Ρ2的输出端作为信号滤波放大电路的输出端并与LM5026集成芯片的IN管脚相连接。本实用新型在运行时，AD信号转换电路设置了信号接收电路和信号滤波放大电路，该信号接收电路能将内燃机扭矩传感器采集的扭矩模拟信号放大，放大后的扭矩模拟信号通过转换芯片U转换为扭矩数据信号，该扭矩数据信号经信号滤波放大电路滤波放大后使该数据信号更平滑、更准确，从而确保了本试验系统能准确的计算内燃机输出功率、电机输出功率。为了更好的实施本实用新型，所述的处理芯片U则优先采用了性能稳定的ADR445集成芯片来实现。
[0027]本实用新型在测试时，使用联轴器将内燃机6的动力传动端与内燃机扭矩传感器I的一端相连接，该内燃机扭矩传感器I的另一端也使用联轴器与电机7的定子的一端相连接;同时，使用联轴器将电机7的定子的另一端与电机扭矩传感器2的一端相连接，该电机扭矩传感器2的另一端也使用联轴器与电力测功机3的动力传动输入端相连接。混合动力汽车在不同的工作情况下，内燃机6与电机7的工作情况不同。当内燃机6工作时，所述电机7处于不做功状态，该电机7的定子随着主轴一起转动，这时的内燃机扭矩传感器I对内燃机6工作时的扭矩、转速、功率等参数进行采集，该内燃机扭矩传感器I将采集的模拟信号传输给控制器8。为更好的实施本实用新型，所述的内燃机扭矩传感器I和电机扭矩传感器2均采用了高性能的TQ669型扭矩传感器。
[0028]其中，所述的控制器8中设置的AD信号转换电路将模拟信号转换为数据信号，并将转换后的数据信号滤波放大后传输给控制器8中的单片机，所述单片机则通过对AD信号转换电路传输的数据信号进行分析后通过电流控制电路输出相应的驱动电流给电力测功机
3。所述的电力测功机3中设置的变频器则通过该驱动电流使电力测功机3获得各种不同的速度或扭矩，用于模拟汽车行驶过程中的不同车速或者载重。当电机7工作的时，所述内燃机6处于不做功状态，此时扭矩、转速、功率等参数则由电机扭矩传感器2进行采集，然后电力测功机3再通过该信息进行测试工作；当内燃机6与电机7共同工作时，则内燃机扭矩传感器I与电机扭矩传感器2共同测试此时扭矩、转速、功率等参数。
[0029]本实施例中，所述电力测功机3—端设有通过联轴器与电力测功机3相连接的惯性轮组4，该惯性轮组4包括从左至右依次相连接的三个惯性轮;所述惯性轮相互之间通过轴连接，位于左端的惯性轮的自由端通过联轴器与电力测功机3相连接。组成惯性轮组4的惯性轮从左至右依次为第一惯性轮、第二惯性轮和第三惯性轮，第一惯性轮的右端通过联轴器与第二惯性轮的左端相连接，第二惯性轮的右端通过联轴器与第三惯性轮的左端相连接，所述第一惯性轮的左端和第三惯性轮的右端则为自由端。所述惯性轮组4用于模拟汽车的刹车制动实验，汽车驱动机构带动惯性轮组储能，当电力测功机3达到一定速度后，汽车制动器制动，在惯性轮组4制动过程中，通过电机扭矩传感器2快速采集扭矩、转速等数据，本可试验系统可以准确的计算出汽车制动器的制动扭矩与制运距离，为汽车的安全行驶提供理论数据。位于右端的惯性轮的自由端设置有堵转装置5，该惯性轮的自由端则通过联轴器与堵转装置5相连接，所述堵转装置5属于本领域的常规技术，在此不作详细说明。
[0030]本实施例中，电力测功机3为变频电机，且该变频电机的变频器为四象限变频器，无能是由内燃机6或者驱动电机7拖动电力测功机3，电力测功机3都工作在发电状态，向电网回馈电能，从而达到节能的目的。
[0031 ]按照上述实施例，即可很好的实现本实用新型。
【主权项】
1.基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:包括控制器(8)，均与控制器(8)相连接的电力测功机(3)和内燃机扭矩传感器(I)，与电力测功机(3)相连接的电机扭矩传感器(2)，以及设置在电力测功机(3)—端并与电力测功机(3)相连接的惯性轮组(4);所述控制器(8)由单片机，以及均与单片机相连接的AD信号转换电路、电流调节器和电源组成;所述电流调节器的输出端与电力测功机(3)相连接，其输入端与单片机相连接;所述AD信号转换电路由处理芯片U，以及均与处理芯片U相连接的信号接收电路和信号滤波放大电路组成;所述信号接收电路的输入端与内燃机扭矩传感器(I)相连接，该信号接收电路的输出端与信号滤波放大电路的输入端相连接;所述信号滤波放大电路的输出端与单片机相连接。2.根据权利要求1所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:所述信号接收电路由放大器PI，负极与放大器PI的正极相连接、正极作为AD信号转换电路的输入端并与内燃机扭矩传感器(I)相连接的极性电容Cl，P极与放大器Pl的正极相连接、N极经电阻R3后与放大器Pl的输出端相连接的二极管Dl，正极顺次经电阻R4和电阻Rl后与放大器Pl的正极相连接、负极与处理芯片U的NC2管脚相连接的极性电容C3，一端与放大器Pl的负极相连接、另一端接地的电阻R2，以及负极与处理芯片U的NCl管脚相连接、正极与放大器Pl的输出端相连接的极性电容C2组成。3.根据权利要求2所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:所述信号滤波放大电路由放大器P2，三极管VT，一端与三极管VT的基极相连接、另一端与处理芯片U的OUT管脚相连接的电阻R7，P极经电阻R8后与三极管VT的基极相连接、N极经电阻RlO后与放大器P2的输出端相连接的二极管D4，一端与二极管D4的N极相连接、另一端与三极管VT的发射极相连接的电阻R9，P极与处理芯片U的TR頂管脚相连接、N极与放大器P2的正极相连接的二极管D3，以及P极顺次经电阻R5和极性电容C4后与处理芯片U的TP管脚相连接、N极经电阻R6后与放大器P2的负极相连接的二极管D2组成;所述三极管VT的发射极与放大器P2的正极相连接，该三极管VT的集电极接地;所述处理芯片U的GND管脚接地;所述放大器P2的输出端作为信号滤波放大电路的输出端。4.根据权利要求3所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:所述惯性轮组(4)包括从左至右依次相连接的三个惯性轮;所述惯性轮相互之间通过轴连接，位于左端的惯性轮的自由端通过联轴器与电力测功机(3)相连接。5.根据权利要求4所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:位于右端的惯性轮的自由端设置有通过联轴器与该惯性轮相连接的堵转装置(5)。6.根据权利要求5所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:所述处理芯片U为ADR445集成芯片。7.根据权利要求1?5任一项所述的基于新能源混合动力的综合性能试验系统，其特征在于:所述电力测功机(3)为带变频器的变频电机，且该变频电机的变频器为四象限变频器。
【文档编号】G01M17/007GK205562170SQ201620083760
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】程社林, 曹诚军, 余仁伟, 李召, 余红江, 杨忠敏, 隆先军
【申请人】四川诚邦测控技术有限公司