新能源汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)概述

息偉

采埃孚（天津）風(fēng)電有限公司 天津 300402

1 能源動(dòng)力總成測(cè)試系統(tǒng)功能分析

在混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，研究了混合動(dòng)力汽車(chē)各部件的性能特點(diǎn)、各部件組成的系統(tǒng)性能、各部件的控制策略、動(dòng)力總成系統(tǒng)的總體控制策略以及車(chē)輛控制策略。經(jīng)過(guò)理論分析和離線計(jì)算機(jī)仿真，該實(shí)驗(yàn)是開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)不可缺少的過(guò)程。它不僅為理論和仿真研究提供了必要的基本性能數(shù)據(jù)，而且為理論分析和控制策略提供了合理性和實(shí)用性。驗(yàn)證和改進(jìn)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1.1 零部件試驗(yàn)及標(biāo)定

混合動(dòng)力系統(tǒng)改由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)、電池與各種控制器構(gòu)成。于混合動(dòng)力汽車(chē)的研制過(guò)程之中，借以越來(lái)越糟糕地對(duì)應(yīng)與協(xié)調(diào)工作，需認(rèn)識(shí)各部件的特性，所以余能源動(dòng)力總成龍門(mén)機(jī)需具有各部件的測(cè)試與標(biāo)定功能。組件的測(cè)試與校準(zhǔn)于整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程之中起著關(guān)鍵的作用。另一方面可試驗(yàn)組件研發(fā)的實(shí)際效果，評(píng)估組件的優(yōu)缺點(diǎn)，作為組件的改進(jìn)獲取測(cè)試依據(jù)；與此同時(shí)，借以擁護(hù)計(jì)算機(jī)模擬可視化，需透過(guò)組件測(cè)試與校準(zhǔn)來(lái)賺取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2 整車(chē)試驗(yàn)功能

組件測(cè)試與校準(zhǔn)功能僅是混合測(cè)試平臺(tái)的基本功能。另一個(gè)亦是最為關(guān)鍵的功能是仿真整車(chē)測(cè)試，對(duì)于整車(chē)展開(kāi)動(dòng)力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性、廢氣等性能測(cè)試。車(chē)輛控制器控制策略證明和改進(jìn)試驗(yàn)。傳統(tǒng)的汽車(chē)性能測(cè)試流程是先行對(duì)于樣車(chē)展開(kāi)測(cè)試，接著依據(jù)概念設(shè)計(jì)之中提交的各種性能要求，于適當(dāng)?shù)臏y(cè)試場(chǎng)地或是試驗(yàn)鼓上展開(kāi)測(cè)試。傳統(tǒng)的車(chē)輛性能試驗(yàn)必需符合兩個(gè)先決條件，并必需完工原型試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)條件、環(huán)境條件或是設(shè)備條件對(duì)于車(chē)輛性能試驗(yàn)的要求。以此樣車(chē)作為測(cè)試對(duì)象賺取整車(chē)性能測(cè)試結(jié)果的測(cè)試方法工作量小，周期短，成本低，對(duì)于測(cè)試場(chǎng)地與設(shè)備要求低，不易受測(cè)試環(huán)境與測(cè)試條件的影響。

2 案例探討

本文以插電式混合動(dòng)力汽車(chē)為例，介紹了其動(dòng)力總成各階段的測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)。

2.1 某動(dòng)力總成測(cè)試簡(jiǎn)介

（1）動(dòng)力總成系統(tǒng)架構(gòu)。動(dòng)力總成主要由動(dòng)力電池組（包括電池管理系統(tǒng)BMS）、電動(dòng)傳動(dòng)EDU（包括起動(dòng)電源ISG和驅(qū)動(dòng)TM）、電力電子PEB（包括電機(jī)控制器MCU）、車(chē)輛和傳動(dòng)控制器HCU組成。發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)EMS由多個(gè)部分組成。

（2）動(dòng)力總成各測(cè)試階段。汽車(chē)工業(yè)的V型發(fā)展是有一定規(guī)律的。動(dòng)力總成的試驗(yàn)從部件級(jí)開(kāi)始，逐級(jí)上升，從子總成級(jí)和動(dòng)力總成級(jí)上升到整車(chē)級(jí)。雖然大部分測(cè)試仍然遵循或借鑒傳統(tǒng)車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但必須根據(jù)高壓、NVH、EMC等領(lǐng)域的新產(chǎn)品特性，探索新的測(cè)試方法，對(duì)其測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)提出新的要求。

2.2 各階段測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)

（1）控制系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)。傳統(tǒng)汽車(chē)的控制系統(tǒng)大多由供應(yīng)商開(kāi)發(fā)制造，主機(jī)廠的測(cè)試主要以驗(yàn)收為基礎(chǔ)。新能源汽車(chē)控制策略復(fù)雜，需要多系統(tǒng)協(xié)調(diào)，涉及多個(gè)供應(yīng)商共同開(kāi)發(fā)。目前，測(cè)試范圍非常廣泛。測(cè)試設(shè)備種類(lèi)繁多，測(cè)試工作量大，測(cè)試精度高。

（2）動(dòng)力電池測(cè)試平臺(tái)。動(dòng)力電池是全新能源汽車(chē)的核心部件，但是目前非常難有主機(jī)廠自己制造生產(chǎn)電芯，通常而言，他們?cè)O(shè)計(jì)師成熟期的電池（容量、接口尺寸等）來(lái)裝配或是出售整個(gè)電池組。主機(jī)廠的測(cè)試工作重要是根據(jù)系統(tǒng)電氣性能測(cè)試與驗(yàn)收抽樣測(cè)試。通常僅需電子負(fù)載與環(huán)境腔對(duì)于電池展開(kāi)能量、容量、充放電功率、內(nèi)阻、能效、循環(huán)壽命與空載?；旧闲阅軠y(cè)試，如存儲(chǔ)容量損失。除此之外，主機(jī)廠應(yīng)設(shè)多通道電池測(cè)試平臺(tái)（小功率電子負(fù)載與環(huán)境室），用作電池一致性分析與有所不同電池的差異較，尤其是電池產(chǎn)品的選擇。

（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是全新能源電動(dòng)汽車(chē)的核心之一。主機(jī)工廠需展開(kāi)一些獨(dú)立國(guó)家的測(cè)試，特別是在產(chǎn)品篩選階段，或是當(dāng)電機(jī)、電力電子PEB等關(guān)鍵部件源自有所不同供應(yīng)商時(shí)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，測(cè)力計(jì)用來(lái)仿真電動(dòng)機(jī)電壓（扭矩電壓、特定的車(chē)輛速度等），與電子負(fù)載用作仿真動(dòng)力電池（有所不同的SOC，電壓，功率極限，等等），及功率研究?jī)x（AC/DCpower-to-electric轉(zhuǎn)化）輔助工具，如效率、扭矩與速度機(jī)電轉(zhuǎn)化效率、熱成像儀、等?？蛇M(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線、制動(dòng)能量反饋、效率、溫升、超速、高效區(qū)、失速等各種性能測(cè)試。

（4）電驅(qū)動(dòng)變速器測(cè)試平臺(tái)。電動(dòng)傳動(dòng)EDU總成測(cè)試平臺(tái)的主體和傳統(tǒng)的傳動(dòng)總成臺(tái)架相近，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)（drive Prime）仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，兩個(gè)電壓測(cè)功機(jī)（load Dyno．）仿真車(chē)輪。因?yàn)閹交蚴擎渹鲃?dòng)箱等增速機(jī)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致效率或是精度的損失，所以高性能試驗(yàn)通常于間接液壓測(cè)功機(jī)與變速器的龍門(mén)之上展開(kāi)，但是所需的緊湊型驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)成本比較低。

總之，全新能源汽車(chē)也處在工業(yè)化末期，試驗(yàn)方法也處在探索階段。測(cè)試工具與測(cè)試平臺(tái)的功能同意了試驗(yàn)的進(jìn)度、深度與精度，這需用戶(hù)與設(shè)備供應(yīng)商共同開(kāi)發(fā)。本文所述的測(cè)試平臺(tái)是于研發(fā)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)的過(guò)程之中建立的。透過(guò)測(cè)試平臺(tái)的開(kāi)發(fā)建設(shè)，建立與完備了上汽全新能源汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，并且制訂了一系列相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。