弗吉尼亚理工大学枪击案动力传动试验台技术方案说明书110620最新

,

鼓励根据本技术条件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版

< br>本。凡是不注日期的引用文件

,

其最新版本适用于本技术条件。

4

环境条件

以下是混合动力系统传动试验台主要使用环境要求

:

< br>电源电压

:380V±

10%;220V±

10%;0-3 0V

直流可调电源

,

功率为

900W;5V

直流电

源模块

,

功率

>500W ;

环境温度

:0~40

℃

;

≤70dB;

相对湿度

≤90%;

海拔高 度

≤1000m;

冷却水要求

:

汽车通用冷却液

,

含乙二醇

,

温度

≤70

℃

;

自来水

,

冷却 水压

≥0.15Mpa;

整车气压环境

;

接地要求

:

有独立的接地地线

;

供电系统连接

:

手动操作的分断设备

;

电网频率

:

额定频率

50Hz,

频率变化范围

49Hz~51Hz;

安装条件

:

厂房内

,

有独立控制室

(

厂房要求 良好通风。

5

试验台主要功能

混合动力系统传动试验台应具备以下功能

:

试 验台可模拟混合动力汽车的道路行驶工况

,

完成混合动力电动汽车的多工况

性能试验。

试验台可进行混合动力汽车的电机性能参数测试及电机控制器的测试。

试验台可实现离合器自动控制、选换挡控制功能和性能分析

,

AMT

系统

动力性、经济性换挡试验以及

AMT

与其他部件的匹配试验。

试验台可进行发动机的性能试验。

试验台可完成混合动力传动系统性能试验。

试验台可完成混合动力部件之间的耦合分析并进行匹配试验。

试验台可进行

11t~18t

范围内的不同质量的混合动力系统的 模拟试验。

试验台可进行混合动力系统控制策略的验证及优化试验。

试验台可进行关键部件的可靠性试验。

试验台测控系统可对试验过程中的试验数据进行采集、显示及记录。

6

试验台方案原理说明

通过前期对吉林大学、法士特及重庆大学传动试验台的调研< /p>

,

最终确定通过与

重庆大学合作共同开发混合动力系统传动 试验台

,

初步确定该试验台的方案如下

:

图

1

混联式混合动力客车试验台方案

图

2 AMT

并联式混合动力客车试验台方案

该混合动力试验台系统原理框图如图所示。

交流电源直流电源冷却水

图

3

混联式混合动力试验台原理图

混联式混合动力客车试验 台原理如上图所示

,

该试验台分为机械连接部分和电

气连 接部分

,

机械连接部分主要有发动机、传感器、

ISG

性飞轮、测功机以及联轴器

,

电气连接部分主要有传感器和试验过程中所需的各控

制单元

(

发动机控制单元、电机控制器、

dspace

等。对于电气连接部分

,

各控制单元

之间的通信方式为

CAN

通信

,

各信号的采集采用专用数据采集设备

,

测功机采用

380V

交流电驱动

,

各传 感器和控制单元采用直流电

(0~30V

直流可调电源

,

功率为

900W

驱动。对于

ISG

电机和电机

,

可采用直流电源或动力电池驱动

,

待 具体实施方

式确定后

,

再另加。

交流电源直流电源冷却水

图

4 AMT

并联式混合动力客车试验台原理图

AMT

,

该试验台分为机械连接

部分和电气连接部分

,

机械连接部分主要有发动机、传感器、 离合器、电机、

AMT

、惯性飞轮、测功机以及联轴器

,

电气连接部分主要有传感器和试验过程中所

需的各控制单元

发动机控制单元、电机控制器、变速器控制单元、

dspace

等。对

于电气连接部分

,

各控制单元之间的通信方 式为

CAN

通信

,

各信号的采集采用专用

数据采集设备

,

测功机采用

380V

交流电驱动

,

各传感器和控制单元采用直流电

(0 ~30V

直流可调电源

,

功率为

900W

驱动。对于电机

,

可采用直流电源或动力电池驱

动

,

待具体实施方式确定后

,

再另加。

7

方案分析

7.1

整车加载需求分析

在典型城市工况下依据表

、表

2

的整车参数

,

根据各 时刻的对应车速

,

计算得

到加载过程中所需加载力和加载 功率

,

加速过程计算公式如下

:

15.21/2Au C mgf F D += (1 g

i Fr T /= (2

/3600P F u =

?

(3

其中

m

为质量

,f

为滚动阻力系数

,

D

C

为风阻系数

,A

为风阻面积

,r

为轮胎半径

(

取最大值

0.523,

g

i

为后桥传动比

,u

为车速。

在减速过程中

,

各计算公式如下

:

13.6

n n

v v a +-=

(4

F ma = (5

g

i Fr T /= (6

/3600P F u =

?

,

其中

n v

为第

n

个时刻的车速

,m

为质量

,r

为轮胎半径

(

取最大值

0.523,g i

为

后桥传动比

,u

为车速。

0200

412001400

时间

(t

车速

(K m /h

公交车城区工况瞬态车速

0200400

601400

1

2

3

时间

(t

加速度

公交车城区工况瞬态加速度

图

5

典型城市工况曲线

通过处理分析得出表

1

、表

2

车型在整 备质量及满载质量情况下的转矩、功率

需求如下图

:

转速

(rpm

转矩

(n m

图

6 10

米、

12

米车典型城市工况下转矩需求

转速

(rpm

功率

(K w

图

7 10

米、

12

米车典型城市工况下功率需求

可见选用额定功率

450Kw

、额定转速

1000r/min

测功机

,

可以满足典型城市工

况下的加载需求。

7.2

不同稳定车速下加载需求

是为了验证客车台架试验的性 能

,

及不同车速下的加载特性

,

根据式

(1

、

(2

、

(3

及汽车动力学

,

g i rn u /377.0

其中

:

u

为车速

; n

为转速

; r

为车轮半径

;

g i

为后桥传动比

;

现从车速从

0

增加到

100,

其对应的后桥前负载扭矩

,

及功率

,

和对应的转速如下

表

4,

表

其不同车速所对应的扭 矩

,

功率及其转速曲线

,

如图

2< /p>

所示

:

050

100150

车速

km/h

需求转矩

N *m

50

100150

车速

km/h

需求功率

K w

图

8

不同车速下对应的转矩、功率图

可见选用额定功率

450Kw ,

额定转速

1000r/min

的电机完全可以满足要求。

7.3

惯性飞轮设计

整车参数如下表

:

7.3.1 10

米车惯量计算

若后桥传动比为

5. 571,

根据轮胎半径的取值范围

,

选取轮胎半径

r =0.523m ,

则试

验台飞轮所需模拟的最大转动惯量为

:

2

2

22021.145.42571

.5523.016500m kg i mr J =

?

==

由两部分组成

:

整备质量当量转动惯量

:22

2

11.95.96571.5523.011000m kg J =

?

=

载重质量当量转动惯量

:2

2

212.47.48571

.5523.(m kg J

?

-=

根据飞轮的当量转动惯量可以得出飞轮半径与

:

l r J f 42

1

ρπ=

式中

,ρ

为飞轮密度

,f r

为飞轮半径

,l

为飞轮厚度。

惯性飞轮组半径与质量对比

2

2

2'1

.142.3963

.5523.016500m kg J =

?

=

由两部分组成

:

整备质量当量转动惯量

:2

2

2'11

.93.9463

.5523.011000m kg J =

?

=

载重质量当量转动惯量

:22

2

'12

.46.4763

.5523.(m kg J

?

-

=

7.3.2 12

米车惯量计算

根据轮胎半径的取值范围

选取轮胎半径

r =0.523m ,

则试验台飞轮所需模拟的

最大转动惯量为

2

2

22.119.0843

.6523.018000m kg J =

?

=

由两部分组成

:

整备质量当量转动惯量

:2

2

221.33.7843

.6523.013200m kg J =

?

=

载重质量当量转动惯量

:2

2

222.75.1343

.6523.(m kg J =

?

-=

结论

根据以上计算可以得出

,

在轮胎半径为

0. 523m

时

,10

米车和

12

米 车的飞轮

的当量转动惯量范围为

87.33~145.42 Kg.m 2

之间。为了设计出来的飞轮能够模拟

两种车型的整车惯量

,

采用飞轮组的形式

,

飞轮组由一个固定飞轮部分和多个可动飞

轮部分组成。

7.3.3

飞轮组设计

根据计算的飞轮当量转动惯量范围

,

可以设计成固定飞轮 部分和可动飞轮部分

的形式

,

假设固定飞轮部分的当量转 动惯量为

100 Kg.m 2,

取飞轮半径为

0.5m ,

则固

定部分的厚度和质量为

:

m r J l s s 1298.

05

.01416.378505.0100

5.04

4=

???

==

ρπ kg l r m s s 26.8001298.05.01416.3785022=

???

==ρπ

由上表可以选取可动飞轮部分的半径为

r =300mm 8

试验台主要技术参数

8.1

电源参数

供电电源

:AC380V±< /p>

10%,220V±

10%,50Hz, 0~30v

直流电源模块

,

功率

900w,5V

直流电源模块

,

功率

>500W

。

8.2

数据采集模块

FC2 022

数据采集模块在

FC2000

发动机、电机自

动测控系统里是一个

CAN

节点

,< /p>

用于接入各种形式的

传感器

,

CAN

总线上

,

通过

FC2023

数据显示单元显示或由 计算机显示。

●

技术参数

电源

DC24V

通道数

16/

台

温度测量精度

±

0.5FS

压力测量精度

±

0.5FS

通讯方式

CAN

可测量

:

不超过

10V

的直流电压信号

不超过

20mA

的直流电流信号

不超过

2500

欧姆的电阻信号

使用条件

:

环境温度

: 0

–

40 °

C

环境湿度

:

≤85RH

●

供货范围

检定记录

1

份

FC2022

数据采集模块

1

个

CAN

通讯线

1

根

3

芯信号线

100m

1

3

2

4

CANIN

1

3

2

4

CANOUT

3

芯插座

16

个

5A

保险丝管

1

个

8.3

测功机参数

吸收

/

驱动额定功率

:470kW;

吸收

/

驱动额定扭矩

:4156Nm;

驱动、吸收持续最高工作转速

:≥2800r/min;

基速

:1080 r/min;

系统控制精度

:

扭矩精度

:≤±1N·m,

转速精度

转速传感器测量范围

:≥ 12000 r/min;

转速传感器速度分辨率

:≤1 r/min;

转速传感器转速测量精度

:≤± 1 r/min;

< /p>

电力测功机转动惯量

(

不带传动轴

:≤0. 35kg

㎡

;

过载能力

:≥120%< /p>

额定负荷过载

(

每

10

分钟

1

分钟

;

扭矩响应时间

:≤50ms;

扭矩、转速采集频率

:≥100Hz;

冷却方式

:

强制空气冷却或水冷

;

测功机在转速

0~2800r/min

范围内空载运行

,

距离测功机

1

米处测量的噪声均不

得超过

90dB(A;

8.4

控制系统

控制系统采用工控机集中控制实现相应的功能

,

设备控制信号的传递采用上位

机来实现

,

包括与控制相关的检测数据传送等。控制系统与电机控制器之间采用

CAN

总线通讯。与测试系统其他部件的数据 传送采用

CAN BUS

或者

RS485

通讯

方式。

8.5

测试系统

测试电压参考范围

:0~±< /p>

800V,

精度

:<1%

测试电流参考范 围

:0~±

300A,

精度

:<1%

8.6

辅助系统

控制电源< /p>

:

隔离变压器提供

AC220V,

容量

2kV A,

满足控制箱工作的需要

;

UPS:

容量

1kV A(

满足逆变器控 制电源工作的需要

,

确保控制电源不间断工作至

少

3

分钟

;

水冷系统

: