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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 功能集成式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品自主研發(fā)出低速大轉(zhuǎn)矩負(fù)載電機(jī)并可動(dòng)態(tài)加載負(fù)載阻力矩，基于虛擬儀器軟硬件系統(tǒng)二次開發(fā)出試驗(yàn)臺(tái)軟件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件的在線和聯(lián)合標(biāo)定，有利于混合動(dòng)力策略制定和功能驗(yàn)證。本平臺(tái)由傳統(tǒng)單一動(dòng)力源到動(dòng)力總成系統(tǒng)整體優(yōu)化的轉(zhuǎn)變，解決了混合動(dòng)力汽車新型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)定與驗(yàn)證。本試驗(yàn)臺(tái)布局靈活多變，可用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、動(dòng)力總成系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的試驗(yàn)。本作品技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。
- 詳細(xì)介紹：
- 本試驗(yàn)臺(tái)通過駕駛員模塊（油門執(zhí)行器和換擋機(jī)構(gòu)）和整車控制器控制混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)。系統(tǒng)采用自主研發(fā)的高速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模擬（0.5s可以到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定工況）和兩臺(tái)低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)作為負(fù)載電機(jī)，電機(jī)具有低速轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、可頻繁切換正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等特點(diǎn)，系統(tǒng)可以根據(jù)整車縱向動(dòng)力學(xué)模型模擬不同駕駛習(xí)慣的整車起步、加速、勻速、減速、滑行和制動(dòng)等行駛狀態(tài)。工控機(jī)中的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Pharlap系統(tǒng)）將會(huì)對以上這些試驗(yàn)過程進(jìn)行管理，協(xié)調(diào)所有執(zhí)行模塊完成自動(dòng)化試驗(yàn)。試驗(yàn)臺(tái)采用減速電機(jī)，省去了減速機(jī)構(gòu)，直接用于模擬混合動(dòng)力汽車行駛時(shí)的輪邊負(fù)載，既簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又保證臺(tái)架在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能提供足夠的負(fù)載。本試驗(yàn)臺(tái)有多種布置方式：①可以將兩臺(tái)負(fù)載電機(jī)安裝在差速器兩端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)作為變速器的動(dòng)力輸入源，實(shí)現(xiàn)對各種類型變速器（MT/AMT/AT/CVT/DCT）或混合動(dòng)力專用傳動(dòng)裝置的試驗(yàn)研究；②在第一種的基礎(chǔ)上將真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸入源，實(shí)現(xiàn)對整車動(dòng)力傳動(dòng)系的試驗(yàn)研究；③一臺(tái)負(fù)載電機(jī)可以作為測功機(jī)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)的試驗(yàn)研究?；谔摂M儀器硬件和LabVIEW軟件平臺(tái)，二次開發(fā)出集成多方通訊協(xié)議（USS/MODBUS/TCP/IP/CAN/KWP2000/CCP）、多種功能（標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集、控制模型驗(yàn)證、試驗(yàn)任務(wù)事件處理）于一體的動(dòng)力總成試驗(yàn)臺(tái)軟件系統(tǒng)。克服了計(jì)算機(jī)軟件仿真的不足，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了整車動(dòng)力總成系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真、標(biāo)定匹配、自動(dòng)化測試，建立了基于試驗(yàn)臺(tái)的混合動(dòng)力整車動(dòng)力系統(tǒng)及專用零部件開發(fā)平臺(tái)。通過本試驗(yàn)臺(tái)架，重點(diǎn)解決在混合動(dòng)力中發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況（起動(dòng)、怠速、加減速、換檔過程、部分負(fù)荷）下的控制策略優(yōu)化問題。同時(shí)，以本作品作為研究平臺(tái)，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力整車管理系統(tǒng)的優(yōu)化標(biāo)定試驗(yàn)，針對具有自主產(chǎn)權(quán)的混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和電控離合器的控制策略進(jìn)行全新規(guī)劃和匹配標(biāo)定，從而適應(yīng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行工況。國內(nèi)首次開展了對混合動(dòng)力整車起動(dòng)/停機(jī)工況下的污染物排放進(jìn)行基礎(chǔ)理論和工程解決問題的研究，對混合動(dòng)力汽車專用二級(jí)三效催化轉(zhuǎn)化器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、變速器控制、混合動(dòng)力整車控制策略進(jìn)行全面的優(yōu)化，從而解決混合動(dòng)力整車排放難題。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品在不同方案的混合動(dòng)力汽車研發(fā)過程中，可進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器間的優(yōu)化匹配、協(xié)調(diào)、穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)工況的聯(lián)合標(biāo)定，動(dòng)力傳動(dòng)效率優(yōu)化，混合動(dòng)力典型功能驗(yàn)證，部件可靠性考核，典型城市/城郊道路工況模擬等。基本思路：試驗(yàn)平臺(tái)的軟件部分：1）整車控制器標(biāo)定模塊，基于CCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對控制器的在線和離線標(biāo)定；2）驅(qū)動(dòng)/負(fù)載電機(jī)控制模塊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對測功電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、運(yùn)行模式的反饋控制；3）數(shù)據(jù)采集及試驗(yàn)報(bào)告生成模塊，實(shí)現(xiàn)對總成系統(tǒng)傳感器信號(hào)的同步采集，自動(dòng)生成用戶自定義試驗(yàn)報(bào)告。硬件部分：低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)、慣性飛輪。創(chuàng)新點(diǎn):1）基于嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試，2）低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩電機(jī)設(shè)計(jì)，3）靈活布局、多功能試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)關(guān)鍵:試驗(yàn)臺(tái)通過駕駛模塊和整車控制器控制混合動(dòng)力整車動(dòng)力系統(tǒng)，雙負(fù)載電機(jī)系統(tǒng)模擬不同駕駛習(xí)慣的整車起步、加速、勻速、減速、滑行和制動(dòng)等行駛狀態(tài)。工控機(jī)中的實(shí)時(shí)系統(tǒng)將會(huì)對試驗(yàn)過程進(jìn)行管理，協(xié)調(diào)所有執(zhí)行模塊完成自動(dòng)化試驗(yàn)。負(fù)載電機(jī)具有低速轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、可頻繁切換正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等特點(diǎn)。多功能：①對各類型變速器或混合動(dòng)力專用傳動(dòng)裝置的試驗(yàn)研究；②將發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸入源，對整車動(dòng)力傳動(dòng)系的試驗(yàn)研究；③一臺(tái)負(fù)載電機(jī)可作為測功機(jī)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)的試驗(yàn)研究。主要技術(shù)指標(biāo)恒轉(zhuǎn)速控制：控制精度±1r/min，響應(yīng)速率0.3s以內(nèi)；恒轉(zhuǎn)矩控制：控制精度±0.4% F?S，響應(yīng)速率0.1s以內(nèi)。系統(tǒng)整體響應(yīng)速率控制在0.5s以內(nèi)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1）通過本試驗(yàn)臺(tái)架，重點(diǎn)解決在混合動(dòng)力中發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的控制策略優(yōu)化問題。國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)功能控制和混合動(dòng)力功能控制的硬件和軟件一體化。設(shè)計(jì)一套完善的混合動(dòng)力控制策略，滿足混合動(dòng)力整車性能指標(biāo)。 2）以本臺(tái)架作為研究平臺(tái)，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力整車管理系統(tǒng)的優(yōu)化標(biāo)定試驗(yàn)，針對混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和電控離合器的控制策略進(jìn)行全新規(guī)劃和匹配標(biāo)定，適應(yīng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行工況。國內(nèi)首次對混合動(dòng)力整車起動(dòng)/停機(jī)工況下的污染物排放進(jìn)行基礎(chǔ)理論和工程解決問題的研究，對混合動(dòng)力汽車專用二級(jí)三效催化轉(zhuǎn)化器、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、整車控制策略進(jìn)行全面優(yōu)化，解決整車排放難題。 3）基于虛擬儀器硬件和LabVIEW軟件平臺(tái)，二次開發(fā)出集成多方通訊協(xié)議、多種功能于一體的動(dòng)力總成試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了整車動(dòng)力總成系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真、標(biāo)定匹配、自動(dòng)化測試，建立了基于試驗(yàn)臺(tái)的混合動(dòng)力整車動(dòng)力系統(tǒng)及專用部件開發(fā)平臺(tái)。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片和錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本試驗(yàn)臺(tái)采用自主研發(fā)的高速電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）和低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)（負(fù)載電機(jī)），通過軟件系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車工況的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模擬和自動(dòng)切換（工況切換時(shí)間在0.5s內(nèi)）。試驗(yàn)臺(tái)軟件系統(tǒng)包含豐富的按照試驗(yàn)需求而定的混合動(dòng)力汽車測試專用模塊，如快速起/停模擬系統(tǒng)，專用三效催化轉(zhuǎn)化器快速老化系統(tǒng)，再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，典型道路工況模擬系統(tǒng)等，可對單個(gè)部件進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn)，也可對混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)進(jìn)行匹配和聯(lián)合優(yōu)化標(biāo)定，縮短整車開發(fā)的試驗(yàn)周期，降低混合動(dòng)力汽車研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。測控軟件運(yùn)行于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，提高了測試系統(tǒng)的響應(yīng)性，有效保證試驗(yàn)參數(shù)控制與采集的實(shí)時(shí)性。本試驗(yàn)臺(tái)按照混合動(dòng)力汽車開發(fā)的需求設(shè)計(jì)，同時(shí)可完成幾乎所有商用車的動(dòng)力總成系統(tǒng)、關(guān)鍵部件的測試，適用于國內(nèi)整車開發(fā)廠商、發(fā)動(dòng)機(jī)測試、研發(fā)廠商等，已在6家公司的多個(gè)研究項(xiàng)目中得到很好的應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，國外生產(chǎn)的同類型汽車動(dòng)力總成試驗(yàn)臺(tái)的價(jià)格高達(dá)200萬歐元，而本平臺(tái)的造價(jià)在200萬人民幣以內(nèi)，擁有較好的性價(jià)比。
同類課題研究水平概述
- 奧地利AVL公司的Puma 5系列發(fā)動(dòng)機(jī)電力測功機(jī)采用AVL Concerto作為試驗(yàn)臺(tái)管理系統(tǒng)軟件，該軟件可以有效的配置和部署數(shù)據(jù)采集端口，廣泛兼容各種儀器的通訊端口，如K線、RS 232/485、CAN總線，內(nèi)置各種數(shù)據(jù)處理模塊，包括脈普生成器、運(yùn)行點(diǎn)設(shè)置器等。Cencerto軟件與AVL公司的其他建模或數(shù)值分析軟件如AVL Boost、AVL Cruise相互兼容，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)入端口，使得Cencerto試驗(yàn)管理系統(tǒng)軟件更加智能化，多元化。德國FEV公司的TCM系統(tǒng)嚴(yán)格基于ASAM概念，將多個(gè)專項(xiàng)試驗(yàn)測試系統(tǒng)集成于一體，包括：燃燒分析系統(tǒng)、駕駛員與整車模擬系統(tǒng)未稀釋尾氣測量系統(tǒng)、潤滑油調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，充分滿足了混合動(dòng)力汽車專項(xiàng)試驗(yàn)需求。德國GIF公司開發(fā)的汽車動(dòng)力測試臺(tái)架已達(dá)到了世界頂級(jí)水平，臺(tái)架固定在自行開發(fā)的防震臺(tái)上，車輛四輪的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)軸直接連接到4臺(tái)直流電機(jī)上模擬車輛實(shí)際道路工況，車輛的質(zhì)量通過慣性飛輪和電機(jī)本身來模擬。起動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)和離合器、油門執(zhí)行共同組成了駕駛機(jī)器人，以模擬真實(shí)駕駛員的操作習(xí)慣。國內(nèi)研究現(xiàn)狀軟件仿真方面：清華大學(xué)基于虛擬儀器開發(fā)環(huán)境開發(fā)了燃料電池混合動(dòng)力仿真與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，建立了基于模型的燃料電池集中控制器開發(fā)平臺(tái)。對混合動(dòng)力系統(tǒng)中各部件進(jìn)行了建模，采用LabVIEW仿真模塊開發(fā)了燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)仿真軟件，基于嵌入式PC和LabVIEW實(shí)時(shí)模塊開發(fā)了實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用表明仿真與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作可靠，為燃料電池汽車開發(fā)提供了仿真平臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)架方面：奇瑞汽車有限公司開發(fā)了一種混合動(dòng)力電機(jī)及其控制器測試平臺(tái)及方法。該測試平臺(tái)中設(shè)置有至少一對同軸連接的混合動(dòng)力電機(jī)，控制器與混合動(dòng)力電機(jī)為電連接且一一對應(yīng)，主控制計(jì)算機(jī)通過電纜和通訊總線與控制器組進(jìn)行通訊，使控制器和混合動(dòng)力電機(jī)按照既定的程序運(yùn)行，主控制計(jì)算機(jī)傳送控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)測試指令的發(fā)送和測試狀態(tài)的反饋，并監(jiān)測測試過程中系統(tǒng)狀態(tài)和采集測試結(jié)果。標(biāo)定平臺(tái)：江蘇江奎集團(tuán)基于VC6.0開發(fā)了CCP協(xié)議下的通用汽車電控單元標(biāo)定軟件：引入了MCD模型結(jié)構(gòu)構(gòu)建了具有良好通用性的標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇了32位通用電控單元硬件平臺(tái)作為標(biāo)定原型，系統(tǒng)能同時(shí)支持各種類型（不同燃料類型，不同氣缸數(shù)量，不同排量等）發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定。
