汽车后桥差速试验台电控及软件部分设计

晏涛，晏飘，陈宗林，罗瑞雪

（中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122）

汽车后桥差速试验台电控及软件部分设计

晏涛，晏飘，陈宗林，罗瑞雪

（中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122）

目前国内汽车后桥试验中很少进行差速试验，大多采用单纯加载方式进行，这样无法完全且真实地模拟汽车的实际运行工况。设计汽车后桥差速试验台的电控及软件部分，用软件模拟路谱，直接通过控制轮边转速实现差速，能够较好地模拟驱动桥的使用工况，系统可控性好、控制精度高。

路谱；差速器；可编程逻辑控制器

0　引言

目前，国内汽车后桥试验中很少进行差速试验，大多采用单纯加载方式进行。这样无法完全且真实地模拟汽车的实际运行工况，也会增加汽车上市时间。此次设计采用软件模拟路谱，完成后桥差速试验，真实模拟汽车后桥在实际道路中的运行情况。

1　差速器工作原理

汽车差速器是驱动桥的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，以减少轮胎与地面的摩擦。图1是一个典型的差速器结构图。

2　差速器作用

汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮走的弧线比左侧轮长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。

3　电控部分设计

3.1驱动、加载

要模拟差速器在实际工况下的工作情况，发动机运行通过驱动电机旋转进行模拟，道路载荷通过2台加载电机进行模拟。

3.2电机选型

由于考虑到了样品多样性和样品的特殊性（重载荷），所以电机功率选择较大。这样如果选择常规的AC 380 V电机势必造成电流较大，电缆布置较为复杂。所以，这次电机选择AC 690 V电压等级。电机基本参数见表1。

表1　电机基本参数

由于此系统功率较大，选用模块式变频器组合的方式完成。选用艾默生公司旗下英国CT品牌SP系列变频器，采用整流、回馈、逆变的模块化组合方式完成。该方式中，整流回馈电气图如图2所示。

由于要采集变频器中重要数据，在逆变器控制模块中加入了DP通信模块，这样可以更加方便控制变频器。

3.4可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制采用了西门子公司S7 300系列中的S7 315 2DP，该PLC带有DP（兼容MPI）接口和以太网接口，模块配置见图3。

3.5力矩传感器

力矩传感器选用北京中航和HBM公司的产品。在传感器数据接口类型选择上，由于是变频调速系统，模拟量在长距离传输中受干扰可能性极大，而差分频率方式可以大大提高可靠性，所以考虑到线缆传输距离、抗干扰等问题，采用了差分频率接口方式，在系统实际运行中这点也得到了充分证明。

3.6系统拓扑图

系统拓扑图如图4所示。

本文介绍的是基于BGP的域间二维路由设计方案，它可以利用路径属性（如本地优先级和多出口分辨器）实现二维路由策略。简单来说，域间二维路由为所有可达的目的地址前缀设置一套默认的路径属性，然后再为<目的地址前缀，源地址前缀> 这样的前缀对儿设置专门的路径属性，这种设置只作用于对应的前缀对儿，这样就可以生成一条区别于默认方式的转发路径。目的地址前缀，源地址前缀

4　软件设计

4.1控制策略

模拟差速试验路谱方式一般有2种：一种是通过控制后桥轮边载荷来实现，另一种是通过控制后桥轮边转速来实现。第一种方式由于采用轮边直接加载方式，控制精度较差，实现过程较危险；而第二种方式直接通过控制轮边转速实现差速，系统可控性好、控制精度高，所以采用方式二进行设计。

4.2程序主界面

设计的重型传动试验程序主界面如图5所示。

4.3算法实现

试件输出端连接2台电机，该输出端电机通过设置工作在速度控制方式实现车轮速度的不一致；输入电机工作在转矩控制方式，模拟路面载荷情况。在调试过程中，必须保证输出端2台电机旋转方向一致，否则被测工件将会立即损坏。在模拟路谱加载过程中，也必须保证输入电机加载力矩方向和实际方向一致，在调试过程中可以通过功率计算来判断加载方向是否正确。

4.4 路谱

路谱数据可以采用理论计算、实车采集等方式进行编辑。此系统中路谱数据自动生成专用格式文件导入到程序中。上位机程序通过VS.NET完成，在试验过程中实时显示、记录采集到的数据，通过采集数据可以分析产品是否达到预期设计效果。

4.5采集数据

采集的差速试验中的输出载荷和给定车轮侧转速分别如图6、7所示。

5　总结

此次设计达到了预期目的，数据采样精度完全满足系统需要，控制方式可靠，充分考虑了误操作、试验工件损坏等因素，在程序上做到了最大程度的安全保护。

与传统疲劳耐久试验相比较，差速路谱疲劳试验能够较好地模拟驱动桥的实际使用工况，从而更加科学、准确地考核产品的可靠性。

Design of Electric Control and Software for Automobile Rear Axle Differential Speed Tester

YAN Tao，YAN Piao，CHEN Zonglin，LUO Ruixue
（China Automotive Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China）

At present，in the domestic automobile rear axle test，the differential test is seldom used，most of which are simply loaded. This can not completely and turly simulate the operation of the vehicle in actual situation.Electric control and software were designed for automobile rear axle differential speed tester.The software was used to simulate road spectrum，and differential speed was achieved by directly controlling of rotational speed of wheel rim.The car rear axle in the actual road running situation can be quite well simulated，and the system is well controlled with high precision.

Road spectrum；Differential mechanism；Programmable logic controller

2015-09-06

晏涛，男，本科，从事汽车检测台软件设计工作。E-mail:yantao828828@163.com。