[發明專利]并聯式混合動力汽車下坡安全輔助控制試驗臺及試驗方法

有效

• 申請號: 201110311072.4
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102393730A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 羅禹貢;韓云武;趙峰;李克強;連小珉;鄭四發;楊殿閣;王建強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種并聯式聯混合動力汽車下坡安全輔助控制試驗臺，其特征在于：包括駕駛員控制單元、執行單元、傳感單元、阻力模擬單元和仿真控制單元，其中，

所述駕駛員控制單元包括加速踏板和制動踏板，加速踏板上安裝有加速踏板位移傳感器；制動踏板上安裝有制動踏板位移傳感器；

所述執行單元包括用于模擬車輛驅動電機的第一電機，模擬發動機的第二電機，用于模擬車輛傳動系統的齒輪箱和變速器，用于模擬車輪的飛輪，用于模擬車輛制動系統的輪缸壓力調節機構、制動主缸、制動油壺、制動鉗、制動盤、真空泵及相應的聯接管路；第一電機與齒輪箱相連，第二電機與變速器相連，制動鉗安裝在底座上制動盤上方，制動鉗與輪缸壓力調節機構相連；

所述傳感單元包括輪缸壓力傳感器、所述加速踏板位移傳感器、所述制動踏板位移傳感器和含轉矩轉速傳感器的扭矩儀，輪缸壓力傳感器固定在制動鉗上，扭矩儀通過聯軸器一側與所述飛輪相連，另一側與測功機相連；

所述測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器被固定在一條軸線上，并可繞該軸線轉動；

所述阻力模擬單元包括所述測功機，用于模擬車輛行駛過程中可能受到的各種阻力；

所述仿真控制單元包括一計算機、一實時仿真系統、一驅動濾波電路、一測功機控制器和一驅動電機控制器；其中，計算機內預置有實車采集的坡路的坡度數據，車輛驅動及制動控制模塊，下坡輔助的電機、發動機、液壓復合制動控制模塊；實時仿真系統與計算機通過網線相聯，并與驅動濾波電路相連；驅動濾波電路同時與所述傳感單元、測功機控制器和驅動電機控制器相連；測功機控制器與所述測功機相連；驅動電機控制器與第一電機、第二電機相連；所述實時仿真系統接收并處理傳感單元輸入的信息和坡度數據信息，計算出驅動第一電機、第二電機、測功機和輪缸壓力調節機構的轉矩，并經驅動濾波電路傳送給各所述控制器。

2.一種基于權利要求1所述試驗臺的并聯式混合動力汽車下坡安全輔助控制試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)上電，將計算機中實車采集的坡路的坡度數據，車輛驅動及制動控制模塊，下坡輔助的電機、發動機、液壓復合制動控制模塊下載至實時仿真系統內，打開真空泵，在計算機內部設定輪速的最高值V_max，給定駕駛員目標車速范圍V₀～V₀’，V₀’＜V_max；

(2)起始時駕駛員踩加速踏板，加速踏板傳感器將信號通過驅動濾波電路傳給實時仿真系統，系統開始工作，實時仿真系統根據加速踏板的位移信號計算出驅動力矩及力矩分配方式，經驅動濾波電路發送至驅動電機控制器，驅動電機控制器根據指令驅動第一電機，或第二電機，或同時驅動第一電機、第二電機，使由所述測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸開始轉動；

(3)與步驟(2)同步，扭矩儀實時測得飛輪的轉速并經驅動濾波電路將信號傳送到實時仿真系統，實時仿真系統根據飛輪的轉速計算出車速、車輛加速度及車輛行駛的里程，并根據車輛里程所對應的坡度計算出車輛行駛過程中所受的總阻力矩，經驅動濾波電路發送到測功機控制器，驅動測功機向開始旋轉的由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸提供阻力矩；

(4)當車速達到V₀～V₀時，

a)如當前車輛所受阻力矩T_f大于零，則可分別進行如下三種情況的試驗：

I)駕駛員踩加速踏板，加速踏板位移傳感器將加速踏板位移信號經驅動濾波電路傳送到實時仿真系統，實時仿真系統根據加速踏板的位移信號計算出驅動力矩T_des及力矩分配方式，并經驅動濾波電路發送至驅動電機控制器，驅動電機控制器根據指令驅動第一電機，或第二電機，或同時驅動第一電機、第二電機，其力矩作用在由第二電機、變速器、齒輪箱、制動盤、飛輪、扭矩儀、測功機通過聯軸器組成的軸上，當T_des-T_f＞0時該軸加速，T_des-T_f＜0時該軸減速，T_des-T_f＝0時該軸維持現有速度；

II)駕駛員踩制動踏板，制動踏板位移傳感器將制動踏板位移信號經驅動濾波電路傳送到實時仿真系統，實時仿真系統根據制動踏板的位移信號計算出制動力矩及力矩分配方式，并經驅動濾波電路分別或同時發送至驅動電機控制器及輪缸壓力調節機構，使得第一電機及制動主缸同時或分別對由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸施加制動力矩，使飛輪減速；

III)駕駛員不踩加速及制動踏板，由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸在測功機提供阻力矩的作用下減速；

b)如當前車輛所受阻力矩T_f小等于零，則可分別進行如下三種情況的試驗：

I)駕駛員踩加速踏板，加速踏板位移傳感器將加速踏板位移信號經驅動濾波電路傳送到實時仿真系統，實時仿真系統根據加速踏板的位移信號計算出驅動力矩及力矩分配方式，并經驅動濾波電路發送至驅動電機控制器，驅動電機控制器根據指令驅動第一電機，或第二電機，或同時驅動第一電機、第二電機，使由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸加速；

II)駕駛員踩制動踏板，制動踏板位移傳感器將制動踏板位移信號經驅動濾波電路傳到實時仿真系統，實時仿真系統根據制動踏板的位移信號計算出制動力矩T_des‘及力矩分配方式，并經驅動濾波電路發送至驅動電機控制器及輪缸壓力調節機構，第一電機及制動主缸的力矩分別或同時作用在由第二電機、變速器、齒輪箱、制動盤、飛輪、扭矩儀、測功機通過聯軸器組成的軸上，當T_des‘-T_f＞0時該軸加速，T_des‘-T_f＜0時該軸減速，T_des‘-T_f＝0時該軸維持現有速度；

III)駕駛員不踩加速及制動踏板，實時仿真系統將啟動下坡輔助的電機、發動機、液壓復合制動控制模塊，取兩個踏板均為零的起始時刻的輪速為初速度，根據扭矩儀測得并經驅動濾波電路送至實時仿真系統的實時飛輪轉速，實時仿真系統計算出總制動力矩，當總制動力矩小于第一電機所能提供的最大制動力矩時，實時仿真系統向驅動電機控制器發出指令，驅動電機控制器驅動第一電機，制動力矩經齒輪箱作用在由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、第二電機通過聯軸器組成的軸上，使軸的轉速不增加；

當總制動力矩逐漸達到第一電機所能提供的最大制動力矩時，實時仿真系統向驅動電機控制器發出指令，驅動電機控制器驅動第二電機，力矩作用在由測功機、扭矩儀、飛輪、制動盤、齒輪箱、變速器、模擬發動機的驅動電機通過聯軸器組成的軸上，在模擬離合器結合過程中，實時仿真系統將根據實時飛輪轉速，以保證離合器接合過程中軸的轉速平穩為目標計算第一電機的動態協調轉矩，并向驅動電機控制器發出指令，驅動電機控制器驅動第一電機，保證此時飛輪轉速的不增加及此動態過程的平穩；

當總制動力矩逐漸大于第一電機及第二電機所能提供的最大制動力矩之和時，實時仿真系統將起動液壓制動系統，根據實時及初速度計算出目標制動壓力，經驅動濾波電路向輪缸壓力調節機構發出制動指令，液壓調節機構啟動，經液壓管路向制動輪缸提供壓力，并通過制動鉗及制動盤對軸施加制動力矩。