專利名稱：一種混合動力汽車控制器壽命測試系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車控制器測試系統，特別涉及一種混合動力汽車控制器壽 命測試系統。
背景技術：
目前，高效、節能、環保的清潔汽車就成為汽車行業發展新趨勢。為此，
混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle,縮寫HEV)因其兼有電動車的低排放優 點與內燃機汽車的高比能量優點而越來越受到關注，成為目前階段竟相研發的 新型車輛之一。混合動力車的一種是弱度混合動力(BSG)，發動機通過皮帶與 啟動/發電電機相連接的車輛，由于其結構相對簡單，對原車的改動最小，因此 最易實現。其關鍵部分是將原來單純的發電機用集發電與電動于一體的電機代 替，以實現發動機怠速時停止和自動重新啟動發動機的功能，從而達到降低發 動機油耗的目的。因此在弱度混合動力車上，電機及混合動力控制器性能將直 接影響混合動力汽車動力性和燃油經濟性。在控制器設計和生產階段需要對混 合動力控制器的潛在壽命進行測試，這樣可以在控制器裝車之前，通過對少量 的控制器設計驗證和生產驗證能夠分析出其潛在工作壽命，潛在故障和潛在風 險在早期就能被發現，降低混合動力車運行的風險。
控制器的壽命測試屬于控制器DV (設計驗證)測試和PV (生產驗證)測試 中的非常重要的一項。加速壽命測試是一種常用的控制器壽命測試方法。目前 國內外針對混合動力車開發的壽命測試系統主要集中在電池壽命測試方面，控 制器的壽命測試部分廠商是通過搭載在實驗車上來完成。
上述對混合動力汽車控制器的要求，是現有技術需要解決的技術問題。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種混合動力汽車控制器壽命測試 系統，以達到在控制器設計和生產階段通過嚴格的壽命測試方法，對混合動力 控制器的潛在壽命進行測試和驗證，將混合動力控制器產品的風險降到最低。 通過加速壽命測試方法，用相對較短的測試時間完成混合控制器的潛在壽命測 試和分析的目的。
為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是一種混合動力汽車控制器
壽命測試系統，其特征在于所述的控制器壽命測試系統中設有BSG控制器和BSG 電機、BSG控制器接口箱、程控電源和輔助電容箱、機械負載所組成的電動模式 測試臺架和BSG控制器和BSG電機、BSG控制器接口箱、調速電機、功率阻性負載 所組成的發電模式測試臺架，中央控制計算機通過CAN總線與所述發電模式測 試臺架和電動模式測試臺架中BSG控制器進行通訊，傳送控制信號實現測試指令
的發送和測試狀態的反饋，并監測測試過程中系統狀態和采集測試結果；所述 中央控制計算機通過GBIB接口總線分別與程控電源和輔助電容箱、機械負載電 連接、通過RS-485串行通訊總線分別與環境倉控制器、交流調速電機電連接。
本實用新型中的壽命測試系統根據弱混合動力控制器的特性專門設計的一 套壽命測試系統。本壽命測試系統完全模擬真實BSG (皮帶驅動啟動發電電機) 混合動力車上的工作條件而設計的，測試系統能夠模擬控制器外部工作條件讓 控制器工作在發電模式和電動模式下，并對被測試控制器的運行狀態和失效模 式進行記錄分析。混合動力控制器壽命測試系統按照結構可為三部分發電模 式測試臺架，電動模式測試臺架和中控計算機及環境倉。在測試系統中共有IO 套BSG控制器同時接收壽命測試，其中5套BSG系統工作在發電模式下，5套BSG控 制器工作在電動模式下。在測試過程中，這10套BSG控制器被放置在環境倉中， 通過電纜與兩個臺架分別相連。中央控制計算機通過電纜分別控制5套BSG控制 器及發電模式臺架工作在發電模式下，另外5套BSG控制器及電動模式臺架工作 在電動模式下，同時控制環境倉進行高低溫溫度循環和設定惡劣的濕度條件。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述程控電源和輔助電容箱依次通 過BSG控制器接口箱、BSG控制器與BSG電機的輸入端相連，BSG電機輸出軸通 過皮帶輪與機械負載相連接。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述機械負載由電控磁滯剎車、主 軸、連接法蘭、主軸皮帶輪所組成，電控磁滯剎車通過連接法蘭與主軸同軸連 接；主軸皮帶輪設在與BSG電機皮帶輪對應的位置上。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的BSG電機與機械負載的速比 為h 1。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的發電模式測試臺架中BSG控 制器通過BSG控制器接口箱接收中央控制計算機發電模式的測控信號；BSG電機 通過BSG控制器與功率阻性負載電連接，BSG電機輸出軸通過皮帶輪與交流調速 電機相連接。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的交流調速電機與BSG電機的 速比為2.5: 1。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的中央控制計算機的型號為 Capax工業計算機。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統的測試方法，該方法包含下例步驟；
a) 設置步驟用于通過中央控制計算機設置控制器壽命測試系統機械負載、 交流調速電機、環境倉控制器、程控電源和輔助電容箱初始工況；
b) 啟動步驟中央控制計算機同時發出機械負載、調速電機啟動信號，并通 過電動模式測試臺架中的BSG控制器控制BSG電機工作在電動模式下；通過發
電模式測試臺架中的BSG控制器控制BSG電機工作在發電模式下；
C)測試步驟1;中央控制計算機根據預先設定好的交流調速電機速度曲線和
機械負載的扭矩曲線來分別控制被測BSG控制器工作在發電模式下和電動模式 下，以及在兩種工作模式下的負載特性，并監測測試過程中BSG控制器的主要 特性參數和主要失效模式(發電模式下不能正常發電或者不同轉速和負載條件 下發電電壓不穩；電動模式下，在不同的供電電壓下不能正常驅動BSG電機正 常啟動；以及測試過程中任何信號端口功能喪失等)。
d)測試步驟2:中央控制計算機控制電動模式測試臺架中BSG控制器和發電 模式測試臺架中的BSG控制器，通過BSG控制器接口箱進行輸入、輸出端口的自 我壽命測試，并記錄每個BSG控制器輸入輸出通道的工作狀態和失效狀態。中央 控制計算機通過預先存儲的測試序列，對BSG控制器的電動模式、發電模式和控 制器的輸入輸出口進行壽命測試。BSG控制器要接受1000小時的溫度/濕度/供電 電壓的循環測試。
混合動力汽車控制器壽命測試系統的測試方法，所述的機械負載初始工況設 定最大允許負載限值，交流調速電機初始工況設定最大安全轉速，過壓和過流 保護限值，過溫度保護限制等保護參數、環境倉控制器初始工況設定溫度和濕 度的上下限值、程控電源和輔助電容箱初始工況設定最大允許輸出電壓和最大 允許輸出電流值；
混合動力汽車控制器壽命測試系統的測試方法，所述的測試序列，包括溫度、 濕度、供電狀態控制序列，電機轉速控制序列，發電負載控制序列，控制器供
電電壓控制序列。
一種混合動力汽車控制器壽命測試系統及測試方法，由于采用上述的結構 和測試方法，采用中央控制計算機集中控制并監測測試中的所有設備，通過CAN
網絡與混合動力控制進行通訊實現測試指令的發送和測試狀態的反饋，所有的 測試指令下達、測試過程中系統狀態監測和測試結果采集都有中央控制計算機
完成。BSG控制器被置于高濕度和高低溫溫度循環的環境中接受壽命測試，BSG 控制器的供電電壓也將在一個很寬的范圍內進行循環波動。對BSG控制器進行 連續不間斷的測試，這樣，通過對BSG控制器一個相對較短時間的測試，能夠 估算出BSG控制器的潛在工作壽命。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明；
圖1為本實用新型一種混合動力汽車控制器壽命測試系統結構框圖2為圖1所示電動模式測試臺架結構示意圖3為圖1所示發電模式測試臺架結構示意圖4為溫度、濕度、供電狀態控制序列曲線圖5為電機轉速控制序列曲線圖6為發電負載控制序列曲線圖7為控制器供電電壓控制序列曲線在圖1 圖3中，1、電動模式測試臺架；2、發電模式測試臺架；3、中央控 制計算機；4、 BSG控制器；5、 BSG控制器接口箱；6、 BSG電機；7、程控電源 和輔助電容箱；8、機械負載；9、環境倉控制器；10、交流調速電機；11、功 率阻性負載；12、 CAN總線；13、磁滯剎車；14、連接法蘭；15、主軸；16、 皮帶輪；17、主軸皮帶輪。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實例的描述，對本實用新型的具體實施方式
，如所 涉及的各控制系統之間的相互位置及連接關系、各系統的作用及工作原理、測
試方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域的技術人員對本實用新型的實 用新型構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖1所示， 一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的控制器壽命測
試系統中設有BSG控制器4和BSG電機6、 BSG控制器接口箱5、程控電源和輔 助電容箱7、機械負載8所組成的電動模式測試臺架1和BSG控制器4和BSG電 機6、 BSG控制器接口箱5、交流調速電機10、功率阻性負載11所組成的發電 模式測試臺架2，配有數據采集卡的中央控制計算機3通過CAN總線12與所述 發電模式測試臺架2和電動模式測試臺架1中BSG控制器4進行通訊，傳送控 制信號實現測試指令的發送和測試狀態的反饋，并監測測試過程中系統狀態和 采集測試結果;所述中央控制計算機3通過GBIB接口總線分別與程控電源和輔 助電容箱7、機械負載8電連接、通過RS-485串行通訊總線分別與環境倉控制 器9、交流調速電機10電連接。
圖l中描述了一種混合動力控制器壽命測試系統的結構框圖及各部分之間 的連接關系。混合動力控制器壽命測試系統主要由三部分組成，電動模式測試 臺架l，發電模式測試臺架2以及環境倉控制器9。在測試系統中共有10套BSG控 制器4同時接收壽命測試，其中5套BSG系統工作在發電模式下，5套BSG系統工作 在電動模式下。在測試過程中，這10套BSG控制器4被放置在環境倉中，通過電 纜與兩個臺架分別相連。中央控制計算機3通過電纜分別控制5套BSG控制器及發 電模式測試臺架2工作在發電模式下，另外5套BSG控制器及電動模式測試臺架1 工作在電動模式下，同時控制環境倉控制器9控制環境倉進行高低溫溫度循環和 設定惡劣的濕度條件。
中央控制計算機3通過RS-485總線控制環境倉控制器9，并監測環境倉的 溫度和濕度。在電動模式測試臺架1中，中央控制計算機3通過GPIB通用接口
總線控制程控電源7和磁滯剎車13的輸出阻力扭矩。在發電模式測試臺架2中， 中央控制計算機3通過RS-485工業串行通訊總線控制交流調速電機10輸出不 同的轉速來驅動BSG電機6運轉工作在不同的轉速下。同時通過BSG控制器接 口箱5控制連接到每個BSG控制器4直流側的功率阻性負載11的大小來選擇發 電模式下的負載電流大小。在系統中，中央控制計算機3通過BSG控制器接口 箱5與BSG控制器4連接實現對BSG控制器4進行電動模式控制，同時控制 BSG控制器實現BSG控制器4的輸入輸出端口自我測試。通過將電動模式測試 臺架l中BSG控制器與發電模式測試臺架2中BSG控制器調換，使BSG控制 器4工作在不同的工作模式。
參見圖2，程控電源和輔助電容箱7依次通過BSG控制器接口箱5、 BSG控制器 4與BSG電機6的輸入端相連，BSG電機6輸出軸通過皮帶輪16與機械負載8相連接。 所述機械負載8由電控磁滯剎車13、主軸15連接法蘭14、主軸皮帶輪17所組成， 電控磁滯剎車13通過連接法蘭14與主軸15同軸連接；主軸皮帶輪17設在與BSG電 機皮帶輪16對應的位置上。在電動模式臺架中，5套BSG電機通過一根主軸與一 個磁滯剎車相耦合。磁滯剎車能夠輸出一定的阻力扭矩來模擬BSG電機在混合動 力車上啟動時/怠速時發動機負載特性。在電動模式測試臺l架上，BSG控制器之 間和BSG電機之間通過接口箱進行連接；5套BSG系統是逐個進行電動模式測試 的。中央控制計算機控制磁滯剎車輸出一定的阻力扭矩模擬每臺BSG電機啟動時 /發動機怠速時的發動機負載。程控電源和輔助電容箱(輔助電容箱7主要是模 擬汽車蓄電池的電容特性，此外就是在BSG電機6啟動時緩沖因電流過大導致電 源電壓衰減)模擬車上蓄電池通過接口箱為BSG控制器直流母線供電，BSG控 制器4驅動BSG電機運轉，BSG電機通過一根主軸耦合到電控磁滯剎車上對電機 運轉時的機械能進行消耗。電動模式臺架實現模擬BSG控制器電動模式的工作條件。中央控制計算機3通過CAN總線12控制器BSG控制器4與BSG控制器接口箱5 共同完成BSG控制器4輸入輸出端口的壽命測試并把測試結果反饋給中央控制計 算機3進行測試結果分析。
參見圖3，發電模式測試臺架2中BSG控制器4通過BSG控制器接口箱5接 收中央控制計算機3發電模式的測控信號；BSG電機6通過BSG控制器4與功率 阻性負載11電連接，BSG電機6輸出軸通過皮帶輪與交流調速電機10相連接。 交流調速電機10與BSG電機6的速比為2.5: 1。
發電模式測試臺架2將為BSG控制器發電模式測試提供測試的外圍條件以及 模擬車上電氣負載特性。發電模式測試臺架2中， 一臺7.5KW調速交流電機10同 時拖動5臺BSG電機運轉發電，這5臺BSG電機分別與在環境倉中的5個工作在發電 模式下的BSG控制器通過電纜相連接，分別經過BSG控制器4整流后變成直流電， 每個BSG控制器4的直流側輸出的直流電分別通過安裝在發電模式測試臺架2上 的可控功率阻性負載消耗掉。中央控制計算機3將通過BSG控制器接口箱5選擇連 接到每一個BSG控制器直流側的功率電阻大小，來控制每個工作在發電模式下得 BSG控制器直流母線的電氣負載特性。在測試過程，中央控制計算機3控制調速 交流電機1的轉動速度來改變BSG電機6的轉動速度，同時控制每套BSG系統匹配 的功率電阻的阻值來模擬BSG控制器發電模式輸出的負載特性。發電模式測試臺 架2能夠模擬在不同的發動機轉速和不同的車載電氣負載特性對BSG控制器的發 電模式功能測試。在對BSG控制進行發電模式測試的同時，中央控制計算機3通 過C認總線12控制器BSG控制器4與BSG控制器接口箱5共同完成BSG控制器4輸入 輸出端口的壽命測試并把測試結果反饋給中央控制計算機3進行測試結果分析。
混合動力汽車控制器壽命測試系統的測試方法；該方法包含下例步驟；a)設 置步驟用于通過中央控制計算機3設置控制器壽命測試系統機械負載8、交流
調速電機IO、環境倉控制器9、程控電源和輔助電容箱7初始工況；機械負載8 初始工況，設定最大允許負載限值，交流調速電機10初始工況，設定最大安全 轉速，過壓和過流保護限值，過溫度保護限制等保護參數、環境倉控制器9初 始工況，設定溫度和濕度的上下限值、程控電源和輔助電容箱7初始工況，設 定最大允許輸出電壓和最大允許輸出電流值。b)啟動步驟中央控制計算機3同 時發出機械負載8、交流調速電機10啟動信號，并通過電動模式測試臺架1中 的BSG控制器4控制BSG電機6工作在電動模式下；通過發電模式測試臺架2 中的BSG控制器4控制BSG電機6工作在發電模式下；c)測試步驟1;中央控 制計算機3根據預先設定好的調速電機速度曲線和機械負載8的扭矩曲線來分 別控制被測BSG控制器4工作在發電模式下和電動模式下，以及在兩種工作模 式下的負載特性，并監測測試過程中BSG控制器4的主要特性參數和主要失效 模式(發電模式下不能正常發電或者不同轉速和負載條件下發電電壓不穩；電 動模式下，在不同的供電電壓下不能正常驅動BSG電機正常啟動；以及測試過 程中任何信號端口功能喪失等)。；d)測試步驟2:中央控制計算機3控制電動 模式測試臺架1中BSG控制器4和發電模式測試臺架2中的BSG控制器4，通過 BSG控制器接口箱5進行輸入、輸出端口的自我壽命測試，并記錄每個BSG控制 器4輸入輸出通道的工作狀態和失效狀態。參見圖4、圖5、圖6、圖7，中央 控制計算機通過預先存儲的測試序列，所述的測試序列包括溫度、濕度、供電 狀態控制序列，電機轉速控制序列，發電負載控制序列，控制器供電電壓控制 序列對BSG控制器4的電動模式、發電模式和控制器的輸入輸出口進行壽命測 試。BSG控制器4要接受1000小時的溫度/濕度/供電電壓的循環測試。
本實用新型中的混合動力控制器壽命測試系統，采用中央控制計算機集中控 制并監測測試中的所有設備，通過CAN網絡與混合動力控制進行通訊實現測試 指令的發送和測試狀態的反饋，所有的測試指令下達、測試過程中系統狀態監 測和測試結果采集都有中央控制計算機完成。完全模擬混合動力車運行條件。
上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現 并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的 各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于 其它場合的，均在實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其特征在于所述的控制器壽命測試系統中設有BSG控制器(4)和BSG電機(6)、BSG控制器接口箱(5)、程控電源和輔助電容箱(7)、機械負載(8)所組成的電動模式測試臺架(1)和BSG控制器(4)和BSG電機(6)、BSG控制器接口箱(5)、交流調速電機(10)、功率阻性負載(11)所組成的發電模式測試臺架(2)，中央控制計算機(3)通過CAN總線(12)與所述發電模式測試臺架(2)和電動模式測試臺架(1)中BSG控制器(4)進行通訊，傳送控制信號實現測試指令的發送和測試狀態的反饋，并監測測試過程中系統狀態和采集測試結果；所述中央控制計算機(3)通過GBIB接口總線分別與程控電源和輔助電容箱(7)、機械負載(8)電連接、通過RS-485串行通訊總線分別與環境倉控制器(9)、交流調速電機(10)電連接。
2、 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其特征 在于所述程控電源和輔助電容箱(7)依次通過BSG控制器接口箱(5)、 BSG 控制器(4)與BSG電機(6)的輸入端相連，BSG電機(6)輸出軸通過皮帶輪(16)與機械負載(8)相連接。
3、 根據權利要求1或2所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其 特征在于所述機械負載(8)由電控磁滯剎車(13)、主軸(15)連接法蘭(14)、 主軸皮帶輪(17)所組成，電控磁滯剎車(13)通過連接法蘭(14)與主軸(15) 同軸連接；主軸皮帶輪(17)設在與BSG電機皮帶輪(16)對應的位置上。
4、 根據權利要求1或2所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其 特征在于所述的BSG電機(6)與機械負載(8)的速比為l: 1。
5、 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其特征 在于所述的發電模式測試臺架(2)中BSG控制器(4)通過BSG控制器接口 箱(5)接收中央控制計算機(3)發電模式的測控信號；BSG電機(6)通過BSG 控制器(4)與功率阻性負載(11)電連接，BSG電機(6)輸出軸通過皮帶輪與 交流調速電機(10)相連接。
6、 根據權利要求5所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其特征 在于所述的交流調速電機(10)與BSG電機(6)的速比為2.5: 1。
7、 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，其特征 在于所述的中央控制計算機(3)的型號為Capax工業計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種混合動力汽車控制器壽命測試系統，所述的控制器壽命測試系統中設有BSG控制器和BSG電機、BSG控制器接口箱、程控電源和輔助電容箱、機械負載所組成的電動模式測試臺架和BSG控制器和BSG電機、BSG控制器接口箱、調速電機、功率阻性負載所組成的發電模式測試臺架，中央控制計算機通過CAN總線與所述發電模式測試臺架和電動模式測試臺架中BSG控制器進行通訊，傳送控制信號實現測試指令的發送和測試狀態的反饋，并監測測試過程中系統狀態和采集測試結果；BSG控制器被置于高濕度和高低溫溫度循環的環境中接受壽命測試，BSG控制器的供電電壓也將在一個很寬的范圍內進行循環波動。這樣，通過對BSG控制器一個相對較短時間的測試，能夠估算出BSG控制器的潛在工作壽命。
文檔編號G01M17/007GK201193984SQ20082011139
公開日2009年2月11日 申請日期2008年4月18日 優先權日2007年12月27日
發明者野 王 申請人:奇瑞汽車股份有限公司