[发明专利]一种动力舱的负载模拟装置与模拟方法

摘要

本发明涉及一种动力舱的负载模拟装置与模拟方法，属于自动化检测技术领域。本发明包括机械台体、加载模块以及计算机监控系统，采用电涡流测功机模拟动力舱在不同地形不同工况下的负载，有效的复现了动力舱的实际的工作负载，避免了动力舱必须装车后进行道路行驶测试的困难，导致的测试效率低、测试成本高、出现问题后维修困难等缺点；同时本发明采用的双闭环+前馈的控制策略,能够根据设定精确的给出各种负载而不受转动速度和转动方向的影响，采用的二维负载模拟策略和同步控制策略保证了测试条件的准确性提高了加载的有效性，适用于装甲车辆生产与维修等相关领域。

主权项

一种动力舱的负载模拟装置，其特征在于：包括：机械台体、加载模块以及计算机监控系统；机械台体包括铸铁平台以及多种不同类型的支架；铸铁平台作为底座，支架的种类包括动力舱支架、电涡流测功机支架、轴承支架以及扭矩转速传感器支架；铸铁平台用来固定动力舱、支架和加载模块，机械台体使整套设备有一个安装基准，同时也可以使发动机和变速箱工作时的振动起到减振的作用；加载模块包括电涡流测功机、扭矩转速传感器、转动轴承、电涡流测功机控制器、电涡流测功机冷却系统以及动力舱；其中电涡流测功机用来模拟动力舱的负载，通过电缆线与计算机监控系统连接；扭矩转速传感器对动力舱的输出信号进行实时的检测，以便于电涡流测功机的加载控制；电涡流测功机冷却系统对电涡流测功机模拟动力舱的负载过程中生成的大量热能进行有效的挥发，保证整套系统可以长时间可靠运行；电涡流测功机通过联轴器与扭矩转速传感器相连，扭矩转速传感器通过万向节和法兰与变速箱的输出轴相连；电涡流测功机控制器通过电缆线分别与计算机监控系统和电涡流测功机连接；电涡流测功机控制器用来是实现电涡流测功机的驱动与控制，包括嵌入式处理单元，信号采集单元，信号驱动单元以及通讯单元；嵌入式处理单元、信号采集单元、信号驱动单元以及通讯单元相互间通过电缆相互连接；嵌入式处理单元作为硬件平台完成对电涡流测功机的控制算法的运行；信号采集单元完成对电涡流测功机转速、扭矩、电流、电压信号的采集、输入隔离和预处理；信号驱动单元完成对电涡流测功机控制信号输出隔离和驱动；通讯单元通过电涡流测功机与计算机监控系统通讯并接收计算机监控系统的控制指令，同时将电涡流测功机的相关参数实时传送给计算机监控系统；计算机监控系统包括动力舱控制单元、动力舱信号处理单元和测控计算机；其中动力舱控制单元可以分为发动机控制单元和变速箱控制单元；动力舱信号处理单元包括发动机信号处理单元ECU和变速箱信号处理单元TCU；ECU为待测试车型的发动机配套控制装置，按照动力舱实际工况完成对动力舱中发动机的控制；发动机信号处理单元在不影响ECU控制的前提下，对发动机自带传感器信号进行处理，获得发动机的实际工作参数；TCU为待测试车型的变速箱配套控制装置，按照动力舱实际工况实现对动力舱中变速箱的控制；变速箱信号处理单元在不影响TCU控制的前提下，对变速箱自身已有的传感器信号进行处理，获得变速箱的实际工作参数；测控计算机完成整个加载过程中的全部信号的采集和相关控制；计算机监控系统完成动力舱的运行控制、电涡流测功机加载信号的给定、动力舱运行参数的实时监测的功能；该系统根据试验要求，建立包含路面坡度、不平度及变化规律参数在内的车辆运行路面信息，并根据此信息生成相应的加载指令发送给电涡流测功机控制器的通讯单元，由其完成动力舱负载模拟方法的具体实现；动力舱包括发动机和变速箱，动力舱和电涡流测功机分别通过动力舱支架和电涡流测功机支架安装于机械台体之上；电涡流测功机控制器位于电涡流测功机一侧；模拟方法如下：1)针对待测不同类型动力舱的所属车辆，综合车辆的纵向受力和横向受力对所属车辆进行受力分析与建模；2)对车辆实际运行中的不同类型典型路面进行分组；3)分析每组路面包括横向和纵向在内的二维路面信息，结合1)中所建数据模型对其进行受力分析，并根据受力分析的结果，将车辆载荷分解到动力舱输出轴上；4)对每组测试路面的载荷变化情况进行聚类，选取其中有代表性的载荷变化曲线作为测试过程中动力舱的加载曲线；每组加载曲线包含两条曲线，分别对应动力舱输出轴两端的负荷情况；这两条曲线可以一致，也可以不同，从而能够真实反映动力舱输出轴两端对应的各种载荷变化；5)通过电涡流测功机控制器的信号驱动单元根据加载曲线的变化输出驱动信号，同步控制使两台电涡流测功机为动力舱施加与加载曲线相一致的加载转矩，即两台电涡流测功机充分模拟路面的二维信息；其中两台电涡流测功机的加载转矩可以不同，从而模拟车辆在不同路面的不同行驶状态。