[发明专利]车辆无级变速器低功耗硬件在环试验台及试验方法

说明书

技术领域

 本发明涉及变速器试验装置，具体涉及一种车辆无级变速器低功耗硬件在环试验台。

背景技术

常规车辆无级变速器试验台的设计目标是尽可能模仿车辆实际行驶工况，试验台由发动机、变速器、飞轮、加载设备等组成，其中发动机可由功率相当的电机代替，飞轮和加载设备可由满足要求的电机代替，这种试验台结构复杂，成本高，运行过程中能耗较大。

目前国内对无级变速器研究的一个重点是控制系统和液压系统，由于无级变速器的变速机构自身具有的受力平衡关系，液压系统的运行状况几乎不受变速器负载的影响，在空载或轻载工况也能够进行正常的速比控制和夹紧力控制。

为了降低试验建设及运行成本，在不对无级变速器的效率和钢带寿命进行研究时，则不需要施加与实际工况相同的负载，而只要保证转速及速比变化等与真实情况接近皆可。将动力源改为小功率电机，只需保证变速器能够在空载或轻载工况运行即可，加载设备亦改为小功率电机，同时减小或取消惯量飞轮，从而大大降低了试验台建设成本。

快速控制原型是现在控制策略和控制算法研究的趋势，商业平台比较昂贵，因此利用MATLAB软件的xPC target功能设计车辆无级变速器低功耗硬件在环试验台是一种值得考虑的低成本方法，而目前未有基于空载/轻载的无级变速器硬件在环试验台。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种车辆无级变速器低功耗硬件在环试验台，利用无级变速器中变速机构自身具有的受力平衡关系，在进行控制系统和液压系统性能研究时，采用小功率驱动电机及负载电机代替发动机和大功率加载设备，大大降低了试验台的建设成本；本发明的目的之二是提供了一种车辆无级变速器低功耗硬件在环试验方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该车辆无级变速器低功耗硬件在环试验台，所述试验台包括目标机、宿主机、数据采集单元和硬件单元；

所述硬件单元包括依次连接的驱动电机、无级变速器和负载电机，所述宿主机内建立simulink车辆传动模型，所述车辆传动模型的仿真参数通过宿主机进行输入，运行时，利用RTW编译模型下载至目标机；

所述目标机通过不同的通信接口分别与驱动电机和负载电机控制连接，通过对车辆传动模型的仿真参数的设置，目标机使驱动电机具有和发动机相同的转速特性，同时使负载电机的运转情况接近于实车运行；

所述数据采集单元通过传感器采集真实CVT的夹紧力和主、从动轮转速信号，输入车辆传动仿真模型，用于研究夹紧力控制算法和速比控制算法的控制效果，并用于计算车速和发动机转速，所得数据保存至目标机或上传至宿主机。

进一步，所述控制单元分别通过变频器I和变频器II实现对驱动电机和负载电机的转速控制；

进一步，所述数据采集单元包括采集卡与CVT接口板，所述CVT接口板与无级变速器上的传感器输出端相连接，并将采集的运行数据通过采集卡输出至目标机；

进一步，所述simulink车辆传动模型包括驾驶员、发动机、控制器、行驶阻力、行驶动力学、运动控制模块。

进一步，所述仿真参数包括发动机、CVT和路况参数，计算发动机转矩、行驶阻力、速比和系统压力，并进一步计算目标车速和目标发动机转速。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该车辆无级变速器低功耗硬件在环试验方法，包括以下步骤：

1）将驱动电机、无级变速器和负载电机依次联接，组成硬件单元；

2）在宿主机内建立simulink车辆传动模型，并输入车辆传动模型的仿真参数，利用RTW编译模型下载至目标机；

3）运行目标机程序，硬件单元开始运转，驱动电机具有和发动机相同的转速特性，同时使负载电机的运转情况接近于实车运行；

4）数据采集单元通过传感器采集真实CVT的夹紧力和主从动轮转速信号，输入车辆传动仿真模型，用于研究夹紧力控制算法和速比控制算法的控制效果，并用于计算车速和发动机转速，所得数据保存至目标机或上传至宿主机。

本发明的有益效果是：

1．利用无级变速器中变速机构自身具有的受力平衡关系，在进行控制系统和液压系统性能研究时，采用小功率驱动电机及负载电机代替发动机和大功率加载设备，变速器处于空载/轻载状态运行，大大降低了试验台的建设成本；

2．相对于纯模型仿真系统而言，本发明将变速器包含在硬件在环之中，提高运行精度；

3．本发明采用基于xPC的宿主机—目标机结构，保证系统运行的实时性。