| 专利名称： | 整体式交流发电机可变加载试验系统及其试验方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Integral AC generator variable loading test system and its test method | ||
| 专利号： | CN201610081955.3 | 申请时间： | 20160205 |
| 公开号： | CN105699895A | 公开时间： | 20160622 |
| 申请人： | 重庆长安汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 400023 重庆市江北区建新东路260号 | ||
| 发明人： | 谭鑫; 江宝宇; 林绍峰; 阳耀衡; 朱红红; 郭亮 | ||
| 分类号： | G01R31/34 | 主分类号： | G01R31/34 |
| 代理机构： | 重庆华科专利事务所 50123 | 代理人： | 何悦 |
| 摘要： | 本发明公开了一种整体式交流发电机可变加载试验系统及其试验方法，所述系统包括发动机台架测试装置、数据采集模块和数据处理实施模块，本发明能够根据发动机实时运行工况对搭载的发电机加载量按要求自动调整加载值。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an integrated AC generator variable loading test system and its test method, the system comprises an engine bench test device, the data acquisition module and the data processing implementation module, this invention can be according to the working conditions for the real-time running of the engine the generator load value the overrunning clutch is automatically adjusted according to the requirements. | ||
1.一种整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：包括发动机台架测试装置、数据采集模块和数据处理实施模块，其中， 所述数据采集模块的输入端与发动机台架测试装置的输出端口连接，采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度； 所述数据处理实施模块包括工控机和可编程电子负载，数据采集模块的输出端与数据处理实施模块的工控机连接，工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况向可编程电子负载发送命令信号； 所述可编程电子负载根据收到的命令信号对所述发动机台架测试装置进行加载。
2.根据权利要求1所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：还包括保护模块，所述保护模块包括监测可编程电子负载内部工作温度的温度传感器，所述温度传感器的信号传送至工控机。
3.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述数据采集模块包括CAN信号采集端口和CAN信号分析仪，所述CAN信号采集端口接入发动机台架测试装置，CAN信号分析仪的CAN接口串联CAN信号采集端口，CAN信号分析仪的USB接口接入工控机。
4.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述数据处理实施模块还包括网络适配器和RS232网络转换器，所述工控机的网络端口连接网络适配器，网络适配器的输出网口串联RS232网络转换器，所述RS232网络转换器通过线路连接可编程电子负载，所述可编程电子负载的正负极连接发动机台架测试装置。
5.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述保护模块还包括数字万用表和声光报警器，所述温度传感器采集的温度信号输入数字万用表，数字万用表经网络适配器将温度信号反馈至工控机，所述声光报警器与工控机连接。
6.一种整体式交流发电机可变加载试验方法，其特征在于： 数据采集模块中的CAN信号采集端口采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度，CAN信号分析仪将采集到的发动机实时运行信号通过CAN总线与USB协议转换输出USB信号至工控机， 工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况对网络适配器发送命令信号，网络适配器将命令信号发送至RS232网络转换器，RS232网络转换器将信号转换为可编程电子负载能识别的232信号，可编程电子负载根据收到的命令信号对发动机台架测试装置作出相应的加载量大小动作， 同时，可编程电子负载把发动机台架测试装置的电压值通过网络回路反馈至工控机，且温度传感器将可编程电子负载内部温度传送至工控机，若发动机台架测试装置电压值超过允许范围，或者可编程电子负载的温度高于允许值时，工控机控制可编程电子负载停止加载并通过声光报警器进行报警， 其中所述工控机中的控制逻辑是指按照转速、扭矩、功率和油门开度设置多组工况，若采集到的转速、扭矩、功率和油门开度均满足某组工况中所述各参数判定时，工控机发出加载对应电流的命令，若只要有一项参数不满足判定时，工控机则发出加载缺省电流命令。
1.一种整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：包括发动机台架测试装置、数据采集模块和数据处理实施模块，其中， 所述数据采集模块的输入端与发动机台架测试装置的输出端口连接，采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度； 所述数据处理实施模块包括工控机和可编程电子负载，数据采集模块的输出端与数据处理实施模块的工控机连接，工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况向可编程电子负载发送命令信号； 所述可编程电子负载根据收到的命令信号对所述发动机台架测试装置进行加载。
2.根据权利要求1所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：还包括保护模块，所述保护模块包括监测可编程电子负载内部工作温度的温度传感器，所述温度传感器的信号传送至工控机。
3.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述数据采集模块包括CAN信号采集端口和CAN信号分析仪，所述CAN信号采集端口接入发动机台架测试装置，CAN信号分析仪的CAN接口串联CAN信号采集端口，CAN信号分析仪的USB接口接入工控机。
4.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述数据处理实施模块还包括网络适配器和RS232网络转换器，所述工控机的网络端口连接网络适配器，网络适配器的输出网口串联RS232网络转换器，所述RS232网络转换器通过线路连接可编程电子负载，所述可编程电子负载的正负极连接发动机台架测试装置。
5.根据权利要求1或2所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，其特征在于：所述保护模块还包括数字万用表和声光报警器，所述温度传感器采集的温度信号输入数字万用表，数字万用表经网络适配器将温度信号反馈至工控机，所述声光报警器与工控机连接。
6.一种整体式交流发电机可变加载试验方法，其特征在于： 数据采集模块中的CAN信号采集端口采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度，CAN信号分析仪将采集到的发动机实时运行信号通过CAN总线与USB协议转换输出USB信号至工控机， 工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况对网络适配器发送命令信号，网络适配器将命令信号发送至RS232网络转换器，RS232网络转换器将信号转换为可编程电子负载能识别的232信号，可编程电子负载根据收到的命令信号对发动机台架测试装置作出相应的加载量大小动作， 同时，可编程电子负载把发动机台架测试装置的电压值通过网络回路反馈至工控机，且温度传感器将可编程电子负载内部温度传送至工控机，若发动机台架测试装置电压值超过允许范围，或者可编程电子负载的温度高于允许值时，工控机控制可编程电子负载停止加载并通过声光报警器进行报警， 其中所述工控机中的控制逻辑是指按照转速、扭矩、功率和油门开度设置多组工况，若采集到的转速、扭矩、功率和油门开度均满足某组工况中所述各参数判定时，工控机发出加载对应电流的命令，若只要有一项参数不满足判定时，工控机则发出加载缺省电流命令。
翻译：技术领域
本发明涉及汽车台架试验技术领域，具体为一种整体式交流发电机可变加载试验系统及其试验方法。
背景技术
现有的整体式交流发电机进行加载试验时，使用加载设备对发电机只能进行固定值加载，即发电机加载量大小不能根据发动机实时运行工况进行调节，这样的加载试验方法存在以下不足：1）用户在实际用车过程中，长时间消耗固定加载量不符合汽车实际使用情况；2）加载试验中，对整体式交流发电机只按照固定值加载不能考核其变电流输出能力；3）在发动机整机台架可靠性试验过程中，固定加载设备不能设定最高/最低工作电压，不具有过/欠电压、超温报警及保护功能；4）在由车载电瓶供电的台架试验室里，当发动机停止运转时，固定加载试验设备持续消耗台架试验系统电量不利于供电系统维持稳定。
发明内容
本发明的目的在于针对现有加载试验设备的不足，提供一种能够根据发动机实时运行工况对搭载的发电机加载量按要求自动调整加载值的试验系统及其方法。
本发明所述的整体式交流发电机可变加载试验系统，包括发动机台架测试装置、数据采集模块和数据处理实施模块，其中，所述数据采集模块的输入端与发动机台架测试装置的输出端口连接，采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度；所述数据处理实施模块包括工控机和可编程电子负载，数据采集模块的输出端与数据处理实施模块的工控机连接，工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况向可编程电子负载发送命令信号；所述可编程电子负载根据收到的命令信号对所述发动机台架测试装置进行加载。
优选的，还包括保护模块，所述保护模块包括监测可编程电子负载内部工作温度的温度传感器，所述温度传感器的信号传送至工控机。
优选的，所述数据采集模块包括CAN信号采集端口和CAN信号分析仪，所述CAN信号采集端口接入发动机台架测试装置，CAN信号分析仪的CAN接口串联CAN信号采集端口，CAN信号分析仪的USB接口接入工控机。
优选的，所述数据处理实施模块还包括网络适配器和RS232网络转换器，所述工控机的网络端口连接网络适配器，网络适配器的输出网口串联RS232网络转换器，所述RS232网络转换器通过线路连接可编程电子负载，所述可编程电子负载的正负极连接发动机台架测试装置。
优选的，所述保护模块还包括数字万用表和声光报警器，所述温度传感器采集的温度信号输入数字万用表，数字万用表经网络适配器将温度信号反馈至工控机，所述声光报警器与工控机连接。
本发明所述的整体式交流发电机可变加载试验方法，在于数据采集模块中的CAN信号采集端口采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度，CAN信号分析仪将采集到的发动机实时运行信号通过CAN总线与USB协议转换输出USB信号至工控机，工控机接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况对网络适配器发送命令信号，网络适配器将命令信号发送至RS232网络转换器，RS232网络转换器将信号转换为可编程电子负载能识别的232信号，可编程电子负载根据收到的命令信号对发动机台架测试装置作出相应的加载量大小动作，同时，可编程电子负载把发动机台架测试装置的电压值通过网络回路反馈至工控机，且温度传感器将可编程电子负载内部温度传送至工控机，若发动机台架测试装置电压值超过允许范围，或者可编程电子负载的温度高于允许值时，工控机控制可编程电子负载停止加载并通过声光报警器进行报警，其中所述工控机中的控制逻辑是指按照转速、扭矩、功率和油门开度设置多组工况，若采集到的转速、扭矩、功率和油门开度均满足某组工况中所述各参数判定时，工控机发出加载对应电流的命令，若只要有一项参数不满足判定时，工控机则发出加载缺省电流命令。
本发明的优点在于：
（1）接入发动机台架测试装置的数据通信协议为开放的CAN信号，适用范围广，避免重复开发数据输出软件/端口，节约成本；
（2）创新性的选取转速、扭矩、功率和油门作为判定发动机实时运行工况的依据，做到了数据少、判断准的特点，简化了判断控制逻辑；
（3）整个系统采用技术成熟的Ethernet数据网络，响应速度快，能及时根据发动机运行工况变化做出相应的加载量大小调节；
（4）系统具有过/欠电压、超温报警及保护功能，做到在特殊情况下，及时保护可编程电子负载使用安全；
（5）安全可靠、实用性强及操作简单等。
附图说明
图1是本系统的框架结构示意图；
图2是本试验方法中控制逻辑图表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示的整体式交流发电机可变加载试验系统，包括发动机台架测试装置13、数据采集模块1、数据处理实施模块4和保护模块9。
所述数据采集模块1包括CAN信号采集端口2和CAN信号分析仪3，所述CAN信号采集端口的2、7针脚接入包含开放CAN串口通信协议的发动机台架测试装置13的CAN信号输出端口，主要采集发动机实时工况运行数据，包括转速、扭矩、功率和油门开度。CAN信号分析仪3的CAN接口串联CAN信号采集端口，CAN信号分析仪3的USB接口接入工控机5。
所述数据处理实施模块4包括工控机5、网络适配器6、RS232网络转换器7和可编程电子负载8，所述工控机5的网络端口连接网络适配器6，该网络适配器6为一路由器，网络适配器的任一输出网口串联RS232网络转换器7，所述RS232网络转换器7通过RS232线路连接可编程电子负载8，所述可编程电子负载8的正负极连接发动机台架测试装置13。
所述保护模块9包括温度传感器10、数字万用表11和声光报警器12，温度传感器10用于检测可编程电子负载内部工作温度，所述温度传感器10采集的温度信号输入数字万用表11，数字万用表11经网络适配器6将温度信号反馈至工控机5，所述声光报警器12与工控机5连接。
在利用上述系统进行试验时，数据采集模块1中的CAN信号采集端口2采集发动机实时运行时的转速、扭矩、功率和油门开度，CAN信号分析仪3将采集到的发动机实时运行信号通过CAN总线与USB协议转换输出USB信号至工控机5。
工控机5接收到信号后根据控制逻辑判定发动机实时运行工况，并根据实时工况对网络适配器6发送命令信号，网络适配器6将命令信号发送至RS232网络转换器7，利用RS232网络转换器的232信号与Ethernet信号转换功能，把信号转换为可编程电子负载能识别的232信号，可编程电子负载8根据收到的命令信号对发动机台架测试装置13作出相应的加载量大小动作。
与此同时，可编程电子负载把发动机台架测试装置的电压值通过网络回路反馈至工控机，且温度传感器将可编程电子负载内部温度传送至工控机，若发动机台架测试装置电压值超过允许范围（10～16V），或者可编程电子负载的温度高于允许值（40℃）时，工控机控制可编程电子负载停止加载并通过声光报警器进行报警，提醒相关人员。
图2为本实施例中工控机的控制逻辑表，该控制逻辑是指按照转速、扭矩、功率和油门开度设置多组工况，若采集到的转速、扭矩、功率和油门开度均满足某组工况中所述各参数判定时，工控机发出加载对应电流的命令，若只要有一项参数不满足判定时，工控机则发出加载缺省电流命令。以下对其中几组进行详细阐述。
参见表中第一行（序号1），当工控机采集到的发动机转速、扭矩、功率和油门开度任一一项不符合下面各行中的设定时，且可编程电子负载温度未超过40℃，此时工控机命令可编程电子负载加载30A电流，可编程电子负载执行加载命令后，把发动机台架测试装置电压值反馈给工控机，当此电压位于10～16V区间时，可编程电子负载持续执行加载30A命令。
参见逻辑图表中第二行，其中判定“是”表示需要进行判定，“否”表示不对该参数进行判定。当工控机采集到发动机转速符合3000r/min时（其中识别允差为10，即转速在2990-3010范围），可编程电子负载内温度信号未超过40℃，此时工控机对可编程电子负载发生运行命令信号，命令其加载40A电流。可编程电子负载执行加载命令后，把发动机台架测试装置电压值反馈给工控机，当此电压位于10～16V区间时，可编程电子负载持续执行加载40A命令。
参见逻辑图表中第三行，当工控机通过数据采集模块采集到发动机转速符合4000r/min时（即3990-4010范围），油门开度符合50%（其中油门开度的识别允差为2，即油门开度在48%-52%范围），反馈给工控机的可编程电子负载内温度信号未超过40℃，此时工控机对可编程电子负载发生运行命令信号，命令其加载70A电流。可编程电子负载执行加载命令后，把发动机台架测试装置电压值反馈给工控机，当此电压位于10～16V区间时，可编程电子负载持续执行加载70A命令。
参见逻辑图表中第四行，当工控机通过数据采集模块采集到发动机转速符合5000r/min时（即4990-5010范围），油门开度符合70%（即68%-72%范围），扭矩符合100N·m（其中扭矩的识别允差为5，即在95N·m-105N·m范围内），功率符合80kW（功率的识别允差为3，即77kW-83kW范围内），可编程电子负载内温度信号未超过40℃，此时工控机对可编程电子负载发生运行命令信号，命令其加载60A电流。可编程电子负载执行加载命令后，把发动机台架测试装置电压值反馈给工控机，当此电压位于10～16V时，可编程电子负载持续执行加载60A命令。
上述控制逻辑图表中，发动机转数、扭矩、功率和油门开度的识别允差根据实际情况可任意调整，超温报警温度和欠压/过压报警电压也可根据实际情况任意调整。
