基于AVL台架的变速器台架试验研究

路 勇 代玉虎 刘 磊 马允普

(奇瑞汽车股份有限公司 动力总成技术中心，安徽 芜湖 241009)

基于AVL台架的变速器台架试验研究

路 勇 代玉虎 刘 磊 马允普

(奇瑞汽车股份有限公司 动力总成技术中心，安徽 芜湖 241009)

本文基于AVL台架，介绍了AVL变速器试验台架的类型及其组成，分析了台架控制功能和工作原理，指出了各种控制模式所适用的变速器试验，并对汽车变速器的性能开发及可靠性台架试验的开展流程进行了简明扼要的概括。

AVL台架 变速器 台架试验

0 引言

随着汽车行业的飞速发展，对整车性能的要求越来越高，因此对汽车动力总成的性能开发及可靠性试验要求也越来越严格。但整车实车道路试验的试验周期较长、成本较高，而且整车空间有限，汽车动力总成的性能参数采集数量也受到了限制，因此，多采用台架试验模拟整车实车道路试验，台架试验可根据试验要求增加相应硬件，信息采集量大，试验周期也大大缩短，且成本较低。目前，台架试验越来越受到广大汽车制造单位的青睐[1-2]。本文基于AVL台架，通过对台架工作原理及控制功能的介绍，对汽车变速器的性能开发及可靠性试验方法进行了详细的阐述。

1 AVL变速器试验台架方案设计

AVL变速器试验台架一般分为两种，动力总成台架和电机台架。

1.1 AVL变速器试验动力总成台架

AVL变速器试验动力总成台架是由汽车发动机和两台负载测功机组成，发动机为变速器提供输入动力，两台负载测功机连接变速器的左、右输出轴端。图1为AVL变速器试验动力总成台架组成示意图。

图1 AVL变速器试验动力总成台架组成Fig.1

如图1所示，试验过程中发动机要外接553(发动机冷却循环系统)，从而很好地控制发动机的出水温度。对于自动变速器来讲，还需外接554(变速器冷却循环系统)[3]。

AVL变速器试验动力总成台架以发动机作为输入动力源，无需进行模拟发动机的设计参数和运转特性参数设置，台架模拟整车道路试验时只需设置整车参数和道路载荷，总的来讲，台架试验就相当于是整车道路试验的实体仿真。图2为整车参数和道路载荷设置界面。

图2 整车参数和道路载荷设置Fig.2

1.2 AVL变速器试验电机台架

AVL变速器试验电机台架是由三台测功机组成，一台电力驱动测功机和两台负载测功机，驱动测功机为变速器提供输入动力，两台负载测功机连接变速器的左、右输出轴端。图3为AVL变速器试验电机台架组成示意图。

如图3所示，AVL变速器试验电机台架使用电力驱动测功机模拟发动机，因此试验过程中不需要外接553(发动机冷却循环系统)，但还需要外接测功机冷却循环系统。

图3 AVL变速器试验电机台架组成Fig.3

电机台架模拟整车道路试验时，首先需要设置电机模拟发动机的设计参数和运转特性参数，如图4所示。

图4 发动机特性参数设置Fig.4

与动力总成台架一样，电机台架模拟整车道路试验时也需设置整车参数和道路载荷。

2 AVL变速器试验台架控制模式

AVL变速器试验台架控制模式一般有六种：Rg/alpha(油门坡度控制模式)、Rg/v(车速坡度控制模式)、N/T(输入转速/输出扭矩控制模式)、T/N(输入扭矩/输出转速控制模式)、N/alpha(油门转速控制模式)、T/alpha(油门扭矩控制模式)。

2.1 Rg/alpha控制模式

一般情况下，台架模拟整车平坦道路试验，因此AVL变速器试验台架Rg/alpha控制模式状态下，台架试验只调节油门执行器控制油门踏板位置，进而改变变速器输入转速和输出转速。Rg/alpha控制模式，最能直观地模拟整车实车道路试验，常用于动力总成台架变速器可靠性试验，而对于输入扭矩来讲，动力总成台架试验时输入扭矩由ECU根据油门踏板位置信号确定，而输出扭矩可由负载测功机测得。图5为Rg/alpha控制模式下某型号变速器可靠性试验工况示意图。

图5 某型号变速器可靠性试验工况Fig.5

2.2 Rg/v控制模式

AVL变速器试验台架Rg/v控制模式与Rg/alpha控制模式相同，常用于动力总成台架变速器可靠性试验，一般情况下台架试验只调节负载测功机转速从而控制车速，然后由ECU根据车速信号合理匹配发动机转速和扭矩。对于自动变速器来讲，TCU根据车速信号匹配速比并将速比信号发给ECU，再确定发动机转速和扭矩。

2.3 N/T控制模式

AVL变速器试验台架N/T控制模式常用于电机台架变速器传动效率试验，可同时控制输入转速和输出扭矩，输入扭矩可由电力驱动测功机测得，输出转速可由负载测功机测得。传动效率计算公式如下：

式中：T′为输出扭矩；N′为输出转速；T为输入扭矩；N为输入转速；η为传动效率；

公式中输出扭矩T′为左、右负载测功机扭矩之和，在N/T控制模式下，通过台架控制左、右负载测功机转速一致，这样会导致左、右负载测功机扭矩会有一些偏差。

2.4 T/N控制模式

AVL变速器试验台架T/N控制模式与N/T控制模式相同，常用于电机台架变速器传动效率试验，可同时控制输入扭矩和输出转速，输入转速可由电力驱动测功机测得，输出扭矩可由负载测功机测得，变速器传动效率试验时，在N/T控制模式下，台架优先控制转速，有时会出现扭矩波动现象，这时常采用T/N控制模式代替N/T控制模式。

2.5 N/alpha控制模式

AVL变速器试验台架N/alpha控制模式常用于动力总成台架变速器可靠性试验，根据试验要求，调节负载测功机转速从而控制车速，同时通过调节油门执行器控制油门踏板位置，然后由ECU根据车速和油门踏板位置信号合理匹配发动机转速和扭矩，但是，需要注意的是，在N/alpha控制模式下，台架优先控制车速，即控制负载测功机(输出)转速，如果发动机(输入)端发生异常，仍能达到试验车速要求，不便于监控试验状态是否正常。图6为N/alpha控制模式下某型号变速器可靠性试验工况示意图。

图6 某型号变速器可靠性试验工况Fig.6

2.6 T/alpha控制模式

在现有的变速器试验中，AVL变速器试验台架T/alpha控制模式最不常用，可用于动力总成台架变速器扭矩特性试验，不过扭矩特性试验一般在专用的性能台架进行，台架布置和操作较为简单，且成本较低。

3 AVL变速器台架试验流程

以手动变速器传动效率试验为例，选择N/T控制模式，按照试验规范要求测量不同转速、不同扭矩下的各档位传动效率。

试验所需物资包括：变速器、离合器、曲轴工装、传动轴及其工装、油温传感器。

变速器试验台架布置完成后，按照试验规范要求添加测量参数并设定报警值，对于变速器传动效率，可在台架系统内编写公式，直接显示出传动效率的值，便于试验状态监控及数据记录。

台架启动无异常后，进入暖机工况，待变速器油温达到试验要求，按照试验规范操作进行变速器传动效率试验。

试验结束后，通过数据查看确认完成试验且数据无异常后，变速器下台架并将试验设备恢复至试验前状态。

4 总结

在进行变速器台架试验时，首先要明确试验工况要求，根据试验工况要求选择台架类型及控制模式，而后筹备试验物资，包括试验所需要的软、硬件[4]。

物资准备完成后开始进行台架布置，布局应合理，且满足操作方便、空间合理的要求。台架布置完成后，根据试验要求，确定测量参数，选择合适的传感器，并完成与台架的通讯连接。最后进行台架调试，调试完成并确保功能正常后，便可开始试验。

综上所述，变速器台架试验开展流程如图7所示。

图7 变速器台架试验开展流程Fig.7

试验过程中应实时记录相关参数，并设置相应报警值，以免试验样机因试验条件异常而受损。

[1] 张 博, 姚 烈, 孙 明. 整车道路试验和整车台架试验的相关分析[J]. 测试技术学报, 2012,26(4):348-353.

[2] 赵熙俊, 王洪亮, 陈慧岩. AMT可靠性台架试验方法研究[J]. 汽车工程, 2009,31(9):882-886.

[3] 杨天鸿. DCT台架试验方法研究[J]. 技术导向, 2015,(7):37-39.

[4] 黄铸荣, 贺 萍. 汽车自动变速器综合性能台架试验项目设计[J]. 汽车技术, 2007,(7):31-33.

Research on Test Methods of Transmission Based on AVL Test Bed

LuYongDaiYuhuLiuLeiMaYunpu

(PowertrainTechnologyCenter,CheryMotorJoint-stockCo.,Ltd.,Wuhu241009,China)

This paper introduced the type and component of test bed based on AVL test bed, analysed the control function and working principle, indicated the related test of transmission for each control model, and stated the test process of transmission simply.

AVL test bed transmission experiment of test bed

1006-8244(2016)04-034-04

1993年生，男，汉族，河南周口人，试验工程师，硕士研究生，主要从事发动机/变速器试验开发工作。

U467.3

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