增程式动力系统测试台架开发及应用.pdf

客 车 技 术 与 研 究第 期 .收稿日期:第一作者:刘 雷()男工程师主要从事新能源汽车整车及核心部件的测评技术研究工作:.通讯作者:李 超()男硕士工程师主要从事新能源汽车整车及电驱系统的测评技术研究工作:.增程式动力系统测试台架开发及应用刘 雷 李 超 孟昭阳 周利伟 赵国朋(.中通客车股份有限公司 山东 聊城 .山东省新能源客车安全与节能重点实验室 山东 聊城)摘 要:开发电动城市客车增程式动力系统测试台架实现电机、发电机及发动机的耦合试验在整车批量生产前完成增程式动力系统控制策略验证、比油耗验证、安装设计验证及整车性能验证使某电动城市客车开发周期降低 关键词:增程式动力系统 测试台架 耦合试验中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:在增程式电动城市客车开发中为保证整车性能的可靠性和良好的燃油性增程式动力系统的试验验证尤为重要试验项目包括动力系统模拟整车性能验证、控制策略验证、最低比油耗验证等 本文针对某增程式电动城市客车研发了增程式动力系统的测试台架并进行应用验证 测试台架开发 组成测试台架由测功机控制系统(油门、转矩控制、冷却温度控制)、测功机(提供负载)、电池模拟器(提供直流电源)、功率分析仪(电压采集及功率计算)、霍尔传感器(电流采集)、扭矩环(转速/转矩测量)、温湿度计(温湿度采集)、发动机/电机/发电机冷却系统、增程式动力系统(电机、发动机、电机控制器、发电机控制器、发动机控制器、增程式控制器、整车控制器)等组成 其按照实车结构进行布置架构如图 所示图 测试台架架构图 信号模拟 网络测试中整车控制器与测功机控制系统通过油门信号、刹车信号、转速信号、转矩信号等进行通讯为避免出现因个别控制信号报警而无法上电的情况将整车控制器的部分信号进行屏蔽 部分信号(如钥匙开关、油门信号等)采用硬线模拟装置为此采用翘板开关模拟开关信号 特定测试时电驱系统只接收台架发送的报文保证整车试验的顺利进行 高低压信号干扰处理鉴于增程式动力系统较为复杂为避免高低压线束相互交叉带来的信号干扰采取如下措施:所有高压部件均接地电机、发电机等高压部件相线均加磁环进行抗干扰结构上高低压线束尽可能分开布局 冷却系统搭建为真实地模拟整车的试验环境冷却系统采用与整车配套的 散热系统并严格按照整车控制逻辑设定各子冷却系统的开启温度 该水箱分为两部分发动机端温度设定为 电机端温度设定为 增程式动力系统试验及结果分析 逻辑验证测试 上下电控制逻辑验证)测试方法 通过不断调整整车控制器及电机控制器程序保障系统顺利实现上下电满足不同(纯电、混合动力)模式切换)测试步骤 上电逻辑:先打开 开关低压上电电池模拟器运行高压上电整车控制器收到电机控制器端发送的电压使能信号后完成高压上电发动机根据整车 值判断是否启动发动机 下电逻辑:先关闭 开关低压下电整车控制器发送发动机停机指令同时发电功率请求为 整车控制器在增程式系统控制器反馈准备就绪状态报文后清除 信号系统在增程式系统控制器反馈未激活状态后控制电池模拟器进行下高压完成高压下电 制动能量回馈验证试验利用测试台架油门和挡位模拟行车功能 挡位设为前进挡给定油门开度系统能够正常执行行车命令当电机达到最高转速后给定制动踏板开度系统能够正常反馈设定的反拖峰值扭矩进行制动能量回收(如图 所示)完成制动程序逻辑验证图 制动能量回收验证 发动机启动逻辑验证试验利用测试台架油门和挡位模拟行车功能 台架挡位设定为前进挡油门根据需要自适应模拟行车功能电池模拟器给定相当于 值为 的模拟电压值观察发动机是否正常启动 由图 可知在 值达到 时启动正常并按照设定程序的发电功率进行且 稳定在特定的区间内未出现其他报警及限功率等异常情况完成发动机启动逻辑验证图 发动机启动验证客 车 技 术 与 研 究 年 月 比油耗测试及结果分析为了真实地模拟整车状况测试台架利用电池模拟器提供和实车一样的 电压平台使其工作在高效低排放的工况内 试验发现增程式控制器在执行(控制逻辑驱动为正发电为负)发电功率时比油耗最低故发电功率设为 能达到最佳状态且满足整车功率设计需求 从能量转化角度来看该混合车型与匹配较好的常规车差别不大测试结果见表 表 系统发电测试结果发电功率/油耗/发电率/()比油耗/()增程式动力系统整车性能试验及结果分析增程式动力系统模拟整车进行测试采用 开发的 测功机控制系统在控制系统里输入整车整备质量、最大设计质量、速比、迎风面积及标准要求试验质量的国标推荐阻力系数、值等信息控制系统根据输入整车信息控制测功机模拟整车阻力达到整车性能测试目的 整车部分参数见表 表 整车信息参数主要参数数值整备质量/最大设计质量/迎风面积/车轮滚动半径/传动速比 经济性测试测试 方 法:参 考/测 试 标准采用控制系统录入的实地采集的路况路谱在纯电模式下模拟工况能量消耗率测试其车速跟随曲线如图 所示 由图 可知目标车速与实际车速的偏差在允许的误差范围内跟随性符合要求未发现报警信息 结果显示工况能量消耗率为 /实 车 道 路 工 况 能 量 消 耗 率 为 /考虑到驾驶员操作等误差测试台架与实车的测试值偏差在 之内数据有效图 工况目标车速与实际车速跟随曲线 动力性测试)爬坡性能 爬坡性能主要取决于动力系统的峰值扭矩、传动速比测试结果见表 表 增程式动力系统动力性测试结果测试项目测试值实车值备注坡道起步能力/车型 车型/加速时间/车型/加速时间/车型通过试验发现该套动力系统 车型的坡道起步能力为 车型的坡道起步能力为 车型未能满足客户要求(不小于)故需要对驱动系统进行优化或建议更换该车型的驱动系统规格)加速性能 加速性能主要取决于驱动系统的峰值扭矩、峰值功率试验得出 /加速时间为 /加速时间为 均满足整车设计要求完成系统模拟整车性能匹配验证 第 期 刘 雷 李 超 孟昭阳 等:增程式动力系统测试台架开发及应用 结 论基于增程式动力系统测试台架开发完成电机、发电机及发动机的耦合试验发现安装问题二十余项设计问题十余项并在装车前进行了问题封闭大大减少了装车后的质量问题降低了开发周期可以得出如下结论:)测试台架实现增程式动力系统高压上下电、制动能量回馈逻辑验证试验充分验证了既定的控制策略)测试台架验证了增程式动力系统发动机启动逻辑确定系统最低比油耗的发电功率值相比传统燃油车在同等工况下能大幅度降低整车油耗)通过台架测试发现该增程式动力系统能满足 车型的整车动力需求但应用到 车型上动力性不足为整车动力系统匹配提供了数据支撑参考文献:王家校.新能源汽车电驱和电机测试台架系统设计与应用.电气传动():.姚学松.一种增程式电动汽车动力系统能耗分析.电子产品世界():.汪双柱.纯电动客车三电系统台架联调测试研究.汽车实用技术():.高龙强同磊.增程式电动汽车的整车控制系统研究.汽车制造业():.孔维峰刘继红邵强等.插电增程式混合动力客车用动力电池系统性能分析.客车技术与研究():.王笑乐干频陈凌珊.增程式电动汽车发动机多工作点控制策略.江南大学学报(自然科学版)():.周苏牛继高陈凤祥等.增程式电动汽车动力系统设计与仿真研究.汽车工程():.聂立新刘同乐刘涛等.增程式电动汽车动力参数选择及控制策略研究.客车技术与研究():.黎程杜志良张有.某增程式电动城市客车车性能开发与试验研究.汽车实用技术():.中华人民共和国工业和信息化部.电动汽车 能量消耗率和续驶里程 试验方法:/.北京:中国标准出版社:.邓智辉陈勇霍为炜.增程式电动城市客车车能量管理策略及能耗分析.计算机仿真():.客 车 技 术 与 研 究 年 月