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CN112051076B - 新能源汽车动力总成路谱加载试验方法 - Google Patents

新能源汽车动力总成路谱加载试验方法 Download PDF

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CN112051076B CN202010947587.2A CN202010947587A CN112051076B CN 112051076 B CN112051076 B CN 112051076B CN 202010947587 A CN202010947587 A CN 202010947587A CN 112051076 B CN112051076 B CN 112051076B
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Abstract

本发明提供的一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法，包括：采集车辆在实际交通环境下单个循环工况的行驶车速‑时间历程路谱数据，并根据行驶车速‑时间历程路谱数据确定出加速度‑时间历程数据；获取在单个循环工况下的动力总成载荷‑时间历程数据；对动力总成载荷划分为若干个载荷区间，并建立在不同载荷区间内的转数求取模型，并确定出在不同载荷区间内的动力总成输出轴转数；将单个循环工况的动力载荷‑转数分布数据转化为扭矩‑转数分布数据，并确定出单个循环工况的扭矩‑转数分布；根据单个循环工况的扭矩‑转数分布数据确定出路谱加载数据；根据工况循环次数确定路谱加载时间；根据路谱加载数据以及路谱加载时间对车辆动力总成进行路谱加载试验；使动力总成的试验测试与实际路谱载荷相结合，大幅提高了试验结果的准确性。

Description

新能源汽车动力总成路谱加载试验方法
技术领域
本发明涉及一种车辆试验方法，尤其涉及一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法。
背景技术
汽车动力传动部件的可靠性试验一般分为装车试验和台架试验两种方法。装车试验进行样车的装车进行实际道路行驶，对汽车动力性、燃油经济性、安全性、平顺性、通过性等进行整车测试，测试结果最具真实性和可靠性。但消耗的人力、物力和财力大，试验周期长，试验数据采集困难等。同时实地道路的复杂多样和驾驶员的驾驶习惯会导致试验结果的重复性较差。
台架试验试验是将测试的动力总成部件安放在对应的试验台上，传统汽车动力传动系统部件的台架试验方法一般采用拖动——加载的试验方法，如变速器的试验规范QCT568.1-2011汽车机械式变速器总成台架试验方法(微型)，QCT533-1999汽车驱动桥台架试验方法。台架类型有功率流开放式、机械封闭式、电封闭式等，加载载荷按标准规范进行额定扭矩和额定转速的加载推荐次数进行试验。但由于车辆的行驶路谱复杂，按上述试验规范脱离的车辆行驶的路谱数据，导致试验结果不准确。若直接引入路谱数据进行加载，由于路谱数据分散，不能满足测功电机的响应时间要求，导致部分跳变载荷不能进行加载，导致试验结果出现偏差。同时，新能源动力总成存在多个动力源和多种工作模式，传统的传动部件试验台架功能已不能满足新能源动力总成的试验需求。
为此，将路谱载荷数据引入到台架试验中，可将台架试验和车辆行驶工况紧密的联系在一起，大幅提升试验结果的准确性。但路谱载荷数据分散，测功电机的加载时间不能满足响应需求，需要进行路谱数据的等效处理以满足测功电机的加载需求，同时，要设计满足新能源动力总成多种功率流模式下的试验装置满足试验需求。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法以解决上述技术问题。
本发明提供的一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法，包括：
S1.采集车辆在实际交通环境单个循环工况下的行驶车速-时间历程路谱数据，并根据行驶车速-时间历程路谱数据确定出加速度-时间历程数据；
S2.获取在单个循环工况下的动力总成载荷-时间历程数据；
S3.对动力总成载荷划分为若干个载荷区间，并建立在不同载荷区间内的动力总成输出轴转数求取模型，并确定出在不同载荷区间的转数；
S4.将单个循环工况的动力总载荷-转数分布数据转化为扭矩-转数分布数据，并确定出单个循环工况的扭矩-转数分布；
S5.根据单个循环工况的扭矩-转数分布数据确定出路谱加载数据；
S6.根据工况循环次数确定路谱加载时间；
S6.根据路谱加载数据以及路谱加载时间对车辆动力总成进行路谱加载试验。
进一步，在不同载荷区间内的转数模型如下：
Figure BDA0002675852020000021
其中，NTi为载荷区间Ti下的动力总成输出轴转数，m为载荷区间Ti下的时间历程个数，Δti为载荷区间Ti下的时间历程长度，fv(t)为车辆的速度函数，io为主减速器的传动比，r为车轮滚动半径。
进一步，路谱加载时间通过如下方法确定：
Figure BDA0002675852020000031
其中，tTi为载荷区间Ti下的试验载荷加载时间，NTi为载荷区间Ti的载荷加载转数，ne为动力总成的输出轴试验设定转速。
本发明的有益效果：通过本发明，使动力总成的试验测试与实际路谱载荷相结合，大幅提高了试验结果的准确性；将车辆行驶中分散的路谱载荷进行分载荷区间集中归纳，处理为有限的载荷区间，解决了测功电机路谱加载过程中的响应时间问题。利用本发明可对新能源汽车制造前的动力总成进行可靠性考核，新能源汽车动力总成可以根据测试修改后的数据进行设计，能够降低新能源汽车动力系统设计环节的整体自己投入，缩短新能源汽车的设计时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明载荷区间下的转数求解图。
图3为本发明的路谱加载系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法，包括：
S1.采集车辆在实际交通环境中单个循环工况下的行驶车速-时间历程路谱数据，并根据行驶车速-时间历程路谱数据确定出加速度-时间历程数据；其中，其加速度-时间历程数据确定过程为：
Figure BDA0002675852020000032
其中，fa(t)为车辆的加速度函数，fv(t)为车辆的速度函数,t为时间；加速度函数和速度函数均为现有函数；
S2.获取在单个循环工况下的动力总成载荷-时间历程数据；
动力总成载荷-时间历程数据模型为：
Figure BDA0002675852020000041
其中，Ttq(t)—动力总成输出轴载荷；io—主减速器传动比；ηt—传动效率；r—车轮滚动半径；m—整车质量；g—重力加速度；f—道路阻力系数；α—道路倾角；CD—风阻系数；A—迎风面积；δ—旋转质量换算系数；fv(t)—以时间为变量的车辆速度函数；fa(t)—车辆加速度函数；通过上述模型确定出动力总成载荷-时间历程数据；
S3.将动力总成载荷划分为若干个载荷区间，求出载荷区间为Ti时的时间历程ΔtTi，并根据车辆的速度函数fv(t)得出载荷区间为Ti时的动力总成输出轴转数，如图2所示；
动力总成载荷区间-转数模型为：
载荷区间为Ti时的时间总历程为m个时间历程，时间历程总长度为：
ΔtTi＝Δt1+Δt2+…+Δti+…+Δtm；
Δtm时间内的动力总成输出轴转数为：
Figure BDA0002675852020000042
则时间历程ΔtTi下动力总成输出轴转数为：
Figure BDA0002675852020000043
其中，NTi为载荷区间Ti下的动力总成输出轴转数，m为载荷区间Ti下的时间历程个数，Δti为载荷区间Ti下的时间历程长度，fv(t)为车辆的速度函数，io为主减速器的传动比，r为车轮滚动半径；由此可确定单个循环工况下的载荷区间-转数分布数据。
S4.将单个循环工况下的动力总成载荷区间-转数分布数据转化为动力总成输出轴扭矩-转数分布数据，并确定出单个循环工况下的输出轴扭矩-转数分布；
S5.根据单个循环工况下的扭矩-转数分布数据确定出路谱加载数据；其中，路谱加载数据确定过程为：
单个循环工况的扭矩-转数数据乘以一个循环外推系数，从而达到动力总成试验的行驶里程数，从而形成模拟动力总成全寿命周期内的路谱加载数据；其中，循环外推系数通过现有的方法确定；
S6.根据工况循环次数确定路谱加载时间；具体地：路谱加载时间确定过程为：
Figure BDA0002675852020000051
其中，tTi为载荷区间Ti下的试验载荷加载时间，NTi为载荷区间Ti的载荷加载转数，ne为动力总成的输出轴试验设定转速。
S6.根据路谱加载数据以及路谱加载时间对车辆动力总成进行路谱加载试验，其中，动力总成的路谱加载由路谱加载系统实现，其中，如图3所示：路谱加载系统包括：上位机控制器、下位机控制器、第一电机变频控制系统、电池模拟器、车用电机控制器、第二电机变频控制系统、发动机模拟电机、车辆动力总成、转速转矩传感器以及测功电机，其具体的连接关系如图3所示，在改图中，箭头表示信号流向，细实线表示直流母线，粗实线表示期间之间机械传动连接。
路谱加载数据得出后，通过现有的计算机程序输入至上位机控制器中，然后由上位机控制器发送至下位机控制器，下位机控制器控制相应的执行期间，包括第一电机变频控制系统、电池模拟器以及第二变频控制系统；
在新能源汽车中，具有纯电动动力总成和混合动力总成两种模式，那么，对于纯电动动力总成，测试中：
发动机模拟电机和对应变频器不进行机械联接安装和启动；电池模拟器，车用电机控制器，测功电机和对应变频器进行机械联接安装和启动。上位机控制程序导入车辆在典型行驶路段和交通环境下实际的行驶车速—时间历程路谱数据，控制器将试验系统部件启停指令，运行参数数据发送给下位机。下位机按顺序启动电池模拟器，车用电机控制器，动力总成按设定速度模式和转速运行。然后启动加载测功电机，加载测功电机按设定扭矩模式和路谱计算扭矩进行加载。
而对于混合动力总成来说：发动机模拟电机和对应变频器，电池模拟器，车用电机控制器，测功电机和对应变频器进行机械联接安装和启动。上位机控制程序导入车辆在典型行驶路段和交通环境下实际的行驶车速—时间历程路谱数据，控制器将试验系统部件启停指令，运行参数数据发送给下位机。下位机按顺序启动电池模拟器，车用电机控制器，发动机模拟电机，动力总成按设定速度模式和转速运行。然后启动加载测功电机，加载测功电机按设定扭矩模式和路谱计算扭矩进行加载。
当加载测功电机设定的扭矩为负值时，自动切换为速度模式，同时切换动力总成为扭矩模式，此时功率流向为反向流动，实现试验新能源动力总成的能量回收工况试验。
加载测功电机启动加载后，上位机测控程序进行计时，不同扭矩区间的需要加载的扭矩时间或转数加载完成后，发送停止指令，试验装置停止运行。
试验过程中，动力总成出现断齿、断轴等可靠性故障时，试验装置部件可发送错误指令和代码，自动停止运行。
通过本发明的上述方法，使动力总成的试验测试与实际路谱载荷相结合，大幅提高了试验结果的准确性；将车辆行驶中分散的路谱载荷进行分载荷区间集中归纳，处理为有限的载荷区间，解决了测功电机路谱加载过程中的响应时间问题。利用本发明可对新能源汽车制造前的动力总成进行可靠性考核，新能源汽车动力总成可以根据测试修改后的数据进行设计，能够降低新能源汽车动力系统设计环节的整体自己投入，缩短新能源汽车的设计时间。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种新能源汽车动力总成路谱加载试验方法，其特征在于：包括：
S1.采集车辆在实际交通环境下的行驶车速-时间历程路谱数据，并根据行驶车速-时间历程路谱数据确定出加速度-时间历程数据；
S2.获取在单个循环工况下的动力总成载荷-时间历程数据；
S3.对动力总成载荷划分为若干个载荷区间，并建立在不同载荷区间内的动力总成输出轴转数求取模型，并确定出在不同载荷区间的转数；
S4.将单个循环工况的动力总成载荷-转数分布数据转化为扭矩-转数分布数据，并确定出单个循环工况的扭矩-转数分布；
S5.根据单个循环工况的扭矩-转数分布数据确定出路谱加载数据；
S6.根据工况循环次数确定路谱加载时间；
S7.根据路谱加载数据以及路谱加载时间对车辆动力总成进行路谱加载试验；
其中：
动力总成载荷-时间历程数据模型为：
Figure FDA0003776114780000011
其中，Ttq(t)—动力总成输出轴载荷；io—主减速器传动比；ηt—传动效率；r—车轮滚动半径；m—整车质量；g—重力加速度；f—道路阻力系数；α—道路倾角；CD—风阻系数；A—迎风面积；δ—旋转质量换算系数；fv(t)—以时间为变量的车辆速度函数；fa(t)—车辆加速度函数；通过上述模型确定出动力总成载荷-时间历程数据；
在不同载荷区间内的转数模型如下：
Figure FDA0003776114780000021
其中，NTi为载荷区间Ti下的动力总成输出轴转数，m为载荷区间Ti下的时间历程个数，△ti为载荷区间Ti下的时间历程长度，fv(t)为车辆的速度函数，io为主减速器的传动比，r为车轮滚动半径。
2.根据权利要求1所述新能源汽车动力总成路谱加载试验方法，其特征在于：路谱加载时间通过如下方法确定：
Figure FDA0003776114780000022
其中，tTi为载荷区间Ti下的试验载荷加载时间，NTi为载荷区间Ti的载荷加载转数，ne为动力总成的输出轴试验设定转速。
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