重型車用增程器臺(tái)架測(cè)試研究

李浪 萬方贏 魯守卿

摘要：增程式電動(dòng)車的工作原理，就是在純電動(dòng)車上再搭載一臺(tái)增程器，當(dāng)電池續(xù)航不足時(shí)，通過增程器發(fā)電，提供能量給驅(qū)動(dòng)電機(jī)或動(dòng)力電池，滿足車輛繼續(xù)行駛需求。增程器是由發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)組成的，目前國內(nèi)不僅有小排量汽油機(jī)，而且有大排量柴油機(jī)作為增程器的發(fā)動(dòng)機(jī)。在開發(fā)增程器過程中，需要做大量的前期標(biāo)定及測(cè)試。由于增程器試驗(yàn)中不僅要測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控參數(shù)，還需要測(cè)量電機(jī)、電機(jī)控制器的電參數(shù)，同時(shí)測(cè)試臺(tái)架還需控件增程器，因此傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架無法勝任。為了更好地開展增程器的性能及可靠性開發(fā)試驗(yàn)，需將傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行必要的改造。本文主要介紹如何改造傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架，滿足增程器的臺(tái)架試驗(yàn)開發(fā)要求。

關(guān)鍵詞：重型車;增程器;臺(tái)架測(cè)試

1 試驗(yàn)對(duì)象及測(cè)試設(shè)備

試驗(yàn)對(duì)象及測(cè)試設(shè)備見表1和表2。

2 增程器的測(cè)試要求

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架能滿足增程器中發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，但還需要發(fā)電機(jī)測(cè)試的要求。主要從兩個(gè)方面來改造，一是增加發(fā)電機(jī)測(cè)試附屬設(shè)備，主要包括電池模擬器、電機(jī)冷卻器、功率分析儀;二是實(shí)現(xiàn)臺(tái)架系統(tǒng)與RCU、功率分析儀的CAN通信。

根據(jù)此次試驗(yàn)測(cè)試對(duì)象，選取合適的電池模擬器和功率分析儀。電池模擬器主要是模擬動(dòng)力電池的充放電過程，在增程器的試驗(yàn)中主要是吸收增程器發(fā)出的電能，同時(shí)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，給電機(jī)提供電能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。功率分析儀主要采集發(fā)電過程中發(fā)電機(jī)輸出和電池模擬器吸收的電功率，分析電能轉(zhuǎn)換過程中的效率。

當(dāng)所有設(shè)備就位后，主要工作為調(diào)設(shè)備間的CAN通信，在臺(tái)架控制軟件中編寫RCU、功率分析儀驅(qū)動(dòng)程序。其包括控制、數(shù)據(jù)采集及狀態(tài)參數(shù)顯示等。

3 臺(tái)架總體架構(gòu)

圖1中電機(jī)到電機(jī)控制器、電機(jī)控制器到電池模擬器的粗體連線為高壓電力線，其他虛線為采集和通信線路。臺(tái)架控制系統(tǒng)設(shè)定中冷溫度、循環(huán)水冷卻溫度，并向RCU發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)需求轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

臺(tái)架控件系統(tǒng)同時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫度、壓力、燃油消耗量數(shù)據(jù)，RCU反饋的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)及電機(jī)控制器的數(shù)據(jù)，以及功率分析儀采集的電壓、電流、電功率數(shù)據(jù)，并以1 Hz的頻率記錄所有數(shù)據(jù)。

4 試驗(yàn)測(cè)試

此增程器采用特殊工況點(diǎn)運(yùn)行策略，分別為：怠速、效率最高發(fā)電點(diǎn)、標(biāo)定發(fā)電點(diǎn)、峰值發(fā)電點(diǎn)、最高轉(zhuǎn)速標(biāo)定發(fā)電點(diǎn)、最高轉(zhuǎn)速峰值發(fā)電點(diǎn)，如圖2。直流側(cè)最大發(fā)電功率為120 k W，峰值發(fā)電功率為95 k W。最高發(fā)電效率為4 k Wh/L，標(biāo)定發(fā)電點(diǎn)和效率最高發(fā)電點(diǎn)的發(fā)電效率最高，怠速的發(fā)電效率最低。

5 總結(jié)

發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架增加電池模擬器、功率分析儀和電機(jī)冷卻器，改造出滿足增程器測(cè)試驗(yàn)臺(tái)架。通過組建CAN通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制增程器及采集所有參數(shù)的功能。通過硬件和軟件的改造，在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上完成一款重型車用增程器的性能開發(fā)及驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部. 2018年中國機(jī)動(dòng)車環(huán)境管理年報(bào)[R/OL]. http：//www.gov.cn/guoqing/2019-04/09/content_5380744.htm，2019-04-09

[2]周揚(yáng)勝，袁盈，紀(jì)亮，等.機(jī)動(dòng)車（船）污染控制標(biāo)準(zhǔn)體系研究報(bào)告[R].北京：中國環(huán)境科學(xué)研究院，2005

[3]司康.國內(nèi)外中重型商用車排放法規(guī)演變及對(duì)比[J].交通世界（運(yùn)輸·車輛），2010（10）：50-57+12

[4]王昕.中外重型車排放標(biāo)準(zhǔn)研究[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2014（5）：22-25+33

[5]Kumar P，Morawska L，Birmili W，et al. Ultrafine particles in cities[J]. Environmental International，2014，66：1-10

重慶交通職業(yè)學(xué)院 重慶江津 402247