混合动力汽车试验台架简介

中图分类号 ：TH87 文献标识码 ：B doi：10.3969/i.issn.1674-3407.2013.02.012Brief Introduction on Test Bench for Hybrid Electric VehicleZhao Haixia，Zhou Changzhe，Zhang Hailong，Yang Yang(R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive EngineeringTechnical Center of Hebei，Baoding 071000，Hebei，China)Abstract：Based on the structures of test bench for hybrid electric vehicle，the system function，the structure and the function module are described in this article. On this basis，the compo-nents，the power train test and the test ability are introduced，which provides reference for thedesign and build of the test bench。

Keywords：hybrid electric vehicle；test bench；test capability1 前 言21世纪 ，环保 和能源成为 全球最 为关注 的问题，节能减排成为汽车开发的首要 目标。由于纯电动汽车储能技术尚未成熟，混合动力汽车应运而生。

混合动力系统比起传统内燃机动力系统具有更高的燃油经济性和更好的排放性。然而，混合动力汽车结构比纯电动车和传统车更加复杂且难以控制，并且关键技术对混合动力汽车的发展制约严重。因此，在考虑降低研发风险及成本的前提下，混合动力试验台架研究的必要性 日益凸显。

相同的试验调试环境，将各零部件放到真实的试验环境中进行相关的特性试验。

(2)能够进行动力总成系统性能试验及控制系统的调试和标定，验证控制策略和控制算法。

(3)能够进行整车台架试验，为动力总成参数匹配和控制策略的制定以及标杆车关键参数的采集提供依据。

3 混合动力汽车试验台架结构设计为了实现上述功能，搭建了如图 1所示的混合动力系统测试平台，采用交流电力测功机(四电机方案)作为负载模拟装置。

2 混合动力汽车试验台架功能4 混合动力汽车试验台架功能拈的划分为满足需要 ，混合动力汽车试验台架应具备 以下功能 ： 混合动力汽车试验台架分为测功机系统、台架(1)能够为混合动力汽车各零部件提供与整车 控制系统、自控与模拟系统、数据测试与采集设备、[收稿日期] 2013-04-08[作者简介] 赵海霞(1982-)，女，本科，工程师，主要研究方向：新能源。

· 38 ·赵海霞，等：混合动力汽车试验台架简介图 1 系统结构图温控系统 5个子系统[2]。

4.1 测功机 系统测功机系统是混合动力汽车试验台架最为重要的部分[3]，其在台架上模拟汽车行驶阻力，从而对被测对象进行测试。

4.1.1 交流 电 力测功 机试验台架采用 AVL DynoTrain220交流电力测功机模拟道路负荷。表 1、图 2分别为其基本参数及性能曲线。

l- / - T- ～. 1。 l 、 ， 、/ / . // 、f 、 . ll- - Short Time Torque ·-·Torque ·-Sort Time Power ·--Power图 2 测功机的性能 曲线表 1 测功机基本参数性能 参数 性能 参数额定扭矩 3200N ·m额定功率 220kW基本转速 650rpm最高转速 3000rpm过载能力(1.5倍)转速解码器 2048脉冲/转冷却介质 空气惯 量 3.8kg·m空载噪音 <90dBA每 1O分钟 60s特制的半轴适配器可直接连接到轮毂，用于测功机和被测单元的连接，然后以转矩形式给发动机、被测电机或整车进行加载，由此研究被测系统的特性。其在整个转速范围内可进行四象限运行，反转产生的电能通过变频器形成正弦波电流反馈到主电网，从而实现 电能向电网的回溃4.1.2 扭矩检测单元及后桥 支撑扭矩检测单元包括扭矩传感器(HBM T40B)、力矩标定系统、标定砝码及托盘；后桥支撑为被测单元(发动机、电机、变速器)或后桥起支撑作用，其长度、宽度和高度均可调。

4.1.3 整车适配、支撑及冷却移动整车，将驱动轮定位于测功机处，用可移动式提升器提升整车，以车轮支撑轴承依次替换车轮，并通过轮毂适配器连接到测功机后释放整车。试验过程中，可通过控速冷却风机(最大流量53000m3/h，最高气流速度 130km/h)冷却测试车辆。

4.2 台架控制系统4.2.1 操作面板与测试单元控制器(1)操作面板可用于选择运行状态、控制模式和控制功能(如点火、预热、启动或停车)，也可显示设定值、实际值或通过操作菜单设定参数。

(2)系统 的测 试 单 元控 制 器 TCC(Test CelController)用于台架辅助设备的启动、关机、控制和监控。通过 PID控制器控制台架媒介(如冷却水、机油、空气等)温度、流量等。

4.2.2 测功 机控 制 器 EMCONAVL EMCON(402/404)软件可从 自控系统或其自身的操作面板上进行参数化设置和操作，用于控制两台/四台测功机负载系统作为驱动系统，完成前驱、后驱或四驱车辆测试。它可在稳态或瞬态模式下控制转速、扭矩或踏板位置，并提供发动机、变速器和测试 间的监控 (16通道)，采用可定义的延迟时间和安全反应(如停车、报警、警告等)，确保操作者、被测单元和台架在所有运行工况下最优安全性。

4.3 自控与模拟系统4.3.1 自控 系统AVL公司的自控集成式平台(PUMA Open)采用 Windows XP操作环境 ，具有动态数据交换 、网络通道、实时数据库等功能。PUMA Open软件的核心是图形化配置，通过其操作界面调用功能菜单，利用软件中提供的图形化测试循环编辑器可以完成复杂测试任务的编辑，并选择手动或自动运行方式执行试验。PUMA Open硬件安装在系统控制柜中，包括 1台PC工作站和-台UPS。

· 39 ·O O 0 O O O O O 0 O 0 咖姗㈣姗咖姗㈣姗㈣54433221工程与试验4.3.2 整车和驾驶 员模拟 系统整车和驾驶员模拟系统(见图 3)，用于测功机控制器进行稳态、动态和瞬态测试 ，包括 (MT/AT)变速箱换挡执行器及其控制系统、离合器执行器及其控制系统、电子式油门控制系统、制动踏板执行器及其控制系统、道路模拟软件(AVL IsAC)以及扩展模拟软件(wheel Slip)。其中，AVL ISAC可仿真不同的驾驶行为，在台架上实现整车、驾驶员和道路模拟 ；Wheel Slip描述了轮胎和道路接触的状态 ，可更加逼真地模拟整车。

I 兰 !：! 厂 驾驶 整 混合功能 皇镊臣巫 匦圈 垂至垂圈鱼 车 动力控制 控 汽车器 髓 堑圃臣 墨 制 动力 器 总成蠊 臣堕 西 雌曼图 3 整车和驾驶员模拟 系统方案 图4.4 数据测试与采集设备4.4.1 数据 测 试设备试验台架测试设备除了包括温度、压力、温湿度、油耗等常规试验所必需的基本测试设备外，还与功率分析仪(横河 WT3000)、电池模拟器(迪卡龙)、硬件在环(dSPACE)测试设备集成共用。

4.4.2 数据采集设备为了实 现数据 的高速采 集与通信，PUMAOpen系统 中采用了-组 Fleetness Front End Mod-u1es(F-FEM)快速前端拈，如表 2所示。

表 2 前端拈项 目 功能 通道Analog Input 模拟输入Counter 计数器2× 324Mu1tiL/0， DAc，多功能输入/输出，包括摸拟输出，D10，cNT数字输入 输 出，计数器 8DI 8D0传感器安装到接线箱中的 F-FEM 拈上，每个测量通道可适合各种型式传感器，通过测量通道采集的数据在 AVL F-FEM 之中进行信号处理、数字化和度量化。-经处理，数据就通过 F-FEM拈经高性能 IEEE 1394总线联接到 AVL PUMAOpen自控系统[4]。

4.5 温控系统变速器、发动机、消耗仪以及被测电机温控系统· 40 ·用于维持冷冻水、冷却水温度及控速风机转速在-个预设值，并由 AVL PUMA Open自控系统通过PID方式调节。

4.5.1 发动机 、变速器温控 系统(1)发动机温控系统包括发动机冷却液温控系统、电机冷却液温控系统、发动机中冷温控系统和发动机机油温控系统 。

(2)变速器温控 系统中的 ATF机油温控系统可通过 PUMA Open自控系统进行控制 ，实现油底壳的机油温度维持在预设值；MT温控系统通过控速风机用于手动变速器或差速器温度维持在预设值。

4.5.2 温控 油耗 仪AVL温控油耗仪 735S用 于连续测量燃油 消耗，且带有加热功能，燃油温度由冷却水温度或发动机回油温度控制，可预设。系统集成了PID和压力控制系统，可在台架上实现整车运行状态。测量系统中有故障发生时，监控功能可发出警告，停止燃油供给。

4.5.3 采用 PID控制方式以发动机温度控制为例 ，如图 4所示 ，水温和机油温度传感器将温度传入到 PID控制器中，与设置的温度值相比较计算后，从 PID控制器输出0-5V或 4-20mA的模拟信号，此信号输出到电子式电动调节阀以控制阀门开度，从而实现冷却水流量的连续控制。

机油温度信号冷却水出口图 4 基于 PID的发动机温度控 制5 混合动力汽车试验台架试验能力台架试验能力由零部件试验、动力总成台架试验和整车台架试验组成。

赵海霞，等：混合动力汽车试验台架简介5.1 零部件性能试验零部件的主要试验项 目如图5所示。

图 5 零部件特性试验5.2 动力总成试验混合动力汽车试验台能够在较短的时间内以尽量小的改动满足不同动力总成的结构需要。由于组成不同形式混合动力汽车的各动力总成大部分是相 同或相近 的，因此 ，动力 总成试验 台采用模块化设计思想[5]，以各零部件为拈 ，包括发动机拈、变速器拈、电机拈、电池拈和测功机拈，被测动力总成系统相关参数见表 3。在此台架上可以应用整车、驾驶员模拟系统和硬件在环测试系统，以不同拈的组合方式实现混合动力总成的串联、并联、混联及复合形式，从而达到-台多能的目标。

表 3 被测动力总成系统相关参数范围5.3 整车试验整车试验功能主要包括标杆 车的性能测试 、整车动力性能试验、能量消耗量试验 、污染 物排放 、整车控制器试验 以及对样车控制策略和控制算法 的功能验证等试验。图6为动力总成试验室。

6 结束语图6 动力总成试验