專利名稱：一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種汽車自動變速箱電控單元硬件測試裝置，尤其是涉及ー種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱。
背景技術：
自動變速箱電控單元(Transmission Control Unit, TCU)是雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission, DCT)的核心部件之一,是其控制策略的載體。專利申請單位自主開發(fā)的雙軸式5速干式電動DCT，其執(zhí)行電機較多(包括兩個離合器電機和三個換擋電機)且電機控制采用PWM控制，功率管的頻繁切換會導致電流(電壓)變化率較大，產(chǎn)生較大的電磁干擾，増加對車載其他電子器件的電磁騷擾，同時對其抗干擾能力也提出了更高的要求。因此，針對上述5速干式DCT開發(fā)的TCU必須充分考慮電磁兼容性(EMC)，并進行必要的EMC測試。 EMC測試是車用電子控制単元的硬件開發(fā)的必要環(huán)節(jié)，g在驗證其騷擾和抗干擾性能。在T⑶硬件EMC性能室內(nèi)測試吋，為較真實地反映實際T⑶的工作情況，必須開發(fā)其模擬負載箱。通過該模擬負載箱給TCU硬件提供輸入傳感模擬信號和輸出驅(qū)動負載，再結合能與TCU實時通訊并能監(jiān)控其工作狀態(tài)的遠程操縱上位PC機，構成TCU硬件電磁兼容性測試平臺。經(jīng)過對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN 201508393U的專利公開了ー種電動汽車主要零部件電磁兼容性的測試平臺，該方案可在電動汽車研發(fā)階段對未來產(chǎn)品的電磁輻射和抗擾性能進行測量。但該方案主要針對電動汽車的主要零部件電磁兼容性測試，且包括電動汽車實車模擬裝置和待測部件安裝平臺。該測試平臺體積大、功能復雜，并非針對傳統(tǒng)汽車自動變速箱電控單元(TCU)電磁兼容性測試。特別是對于雙離合器自動變速器的TCU電磁兼容性測試更是無法完成。而目前尚未有采用本實用新型技術方案開發(fā)出雙離合器自動變速器TCU模擬負載箱。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種成本低、操作簡單、攜帯方便的雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)—種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，該負載箱分別與被測TCU和上位機連接，所述的負載箱包括箱體以及設在箱體內(nèi)部的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路和離合器作動模擬電機，所述的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路及離合器作動模擬電機均與被測TCU連接，所述的TCU上電管理電路連接電池。所述的T⑶上電管理電路包括保險絲、電源上電顯示単元、T⑶単獨控制單元和鑰匙開關控制単元，所述的保險絲一端通過船形開關連接電池，另一端分別連接電源上電顯示単元、T⑶単獨控制單元和鑰匙開關控制単元，所述的T⑶単獨控制單元和鑰匙開關控制單元分別與被測T⑶連接。所述的T⑶単獨控制單元包括T⑶自保繼電器，所述的鑰匙開關控制単元包括上電繼電器和鑰匙開關。所述的開關信號模擬電路由檔桿開關、鑰匙開關和制動開關并聯(lián)而成，所述的檔桿開關、鑰匙開關和制動開關分別與被測TCU連接。所述的位移傳感器信號模擬電路包括依次并聯(lián)的1/3檔位移傳感器、2/4檔位移傳感器、5檔位移傳感器、R檔位移傳感器、I號離合器位移傳感器、2號離合器位移傳感器、加速踏板位移傳感器和節(jié)氣門開度位移傳感器。所述的位移傳感器信號模擬電路還并聯(lián)有兩個電機位移傳感器，所述的位移傳感器信號模擬電路中設有切換開關。 所述的離合器作動模擬電機為帶有位移傳感器的直流電機，所述的位移傳感器與離合器作動模擬電機的輸出軸連接，所述的位移傳感器為旋轉(zhuǎn)式電位器，所述的離合器作動模擬電機上安裝有兩個限位開關。所述的箱體上設有分布多個接口和LED指示燈的負載箱前面板和負載箱后面板。所述的負載箱后面板上設有CAN通訊接ロ，所述的負載箱通過CAN通訊接ロ和CAN總線與上位機通訊連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點I)針對干式雙合器自動變速器TCU硬件的EMC性能測試，使用該模擬負載箱可使TCU的EMC室內(nèi)硬件測試簡易而可行，可節(jié)省EMC測試成本；2)整個模擬負載箱集成度高、重量和體積較小，同時便于攜帯、使用簡單方便且成本低廉。

圖I為本實用新型負載箱的結構示意圖；圖2為本實用新型負載箱用于EMC測試的原理示意圖；圖3為本實用新型實施的T⑶上電管理電路原理圖；圖4為本實用新型實施的擋桿和鑰匙開關信號模擬電路原理圖；圖5為本實用新型實施的位移傳感器信號模擬電路原理圖；圖6為本實用新型實施的離合器作動及換擋模擬電機電氣原理圖；圖7為本實用新型實施的負載箱前面板布局圖；圖8為本實用新型實施的負載箱后面板布局圖；圖9為本實用新型實施的上位機監(jiān)控界面。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖1-2所示，一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，該負載箱通過集成線束與被測T⑶5連接，負載箱包括箱體，以及設在箱體內(nèi)部的T⑶上電管理電路I、開關信號模擬電路2、位移傳感器信號模擬電路3和離合器作動模擬電機4, TCU上電管理電路I、開關信號模擬電路2、位移傳感器信號模擬電路3及離合器作動模擬電機4均與被測T⑶5連接，T⑶上電管理電路I連接電池。通過蓄電池上電后，在進行EMC測試時，該負載箱為待測TCU5提供測試所必需的輸入信號(包括模擬量信號、開關量信號、車速脈沖信號及差分式正弦發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號)及TCU硬件驅(qū)動電路所需要的負載，并檢測負載及TCU驅(qū)動信號狀態(tài)。此外，模擬負載箱可通過CAN光纖盒和CAN總線與上位機6通訊，基于CCP協(xié)議，使用CANape工具，可在上位機OOO軟件中監(jiān)測并記錄相關信號及數(shù)據(jù)，分析T⑶的工作情況及其電磁兼容性并從界面中及時發(fā)現(xiàn)故障。本實用新型實施的T⑶上電管理電路如圖3所示，包括保險絲、電源上電顯示電路、TCU單獨控制電路和鑰匙開關控制電路，12V電源首先通過船型開關SWl接入負載系統(tǒng)中，井串入30A保險絲F1，保護整體供電系統(tǒng)，在電源總開關閉合的情況下可以通過LED顯示電池是否上電，而T⑶上電通過兩路繼電器Kl、K2并聯(lián)供電，一路為鑰匙開關控制電路，另一路為T⑶單獨控制電路。在鑰匙上電后，T⑶立刻上電，并點亮LED顯示出當前T⑶上 電狀態(tài)，另一路由TCU輸出信號控制，防止因誤操作鑰匙開關使TCU斷電從而導致系統(tǒng)故障，同時保證在鑰匙關斷后，TCU能繼續(xù)完成相應指令后并自檢，在無任何錯誤后復位，再自動斷電。表I
f 名稱說明信號類型
1P檔信號治年拽___12V數(shù)字信號，在檔為0電平
2R檔信號倒車檔__12V數(shù)字信號，在檔為0電平
3M檔ね號空檔_I—12V數(shù)字信號，在檔為0電平
M+、M-組合定義D檔、M檔和手動增減檔，
A M+^a M+ M- 檔位說明信號類型
1 V數(shù)字信
II前進檔t
________
_-于動前進 12V數(shù)字倍
00 M檔^^
- ^nt M增磁械 12V數(shù)字信
5 M-信號0I手動增檔P
T 了本實用新型實施的開關信號模擬電路如圖4所示，擋桿開關信號包括P (泊車檔)、R (倒車擋)、N(空擋)信號，信號類型為12V數(shù)字信號，在檔為0電平，由単獨的開關控制。還包括，M+和M-信號，均為12V數(shù)字信號，通過二者的組合定義D檔、M檔和手動增減檔，其組合方式為，信號M+為I且M-為I時為D擋(前進擋);信號M+為O且M-為O時為M擋(手動前進擋)；信號M+為O且M-為I時為M增擋(手動增擋)；信號M+為I且M-為O時為M減擋(手動減擋)；在電路上由D-M轉(zhuǎn)化開關，M+開關及M-開關三個開關實現(xiàn)，具體說明如表I所示。為了更真實模擬操作桿在機械上的互鎖，采用四位6鍵的琴鍵開關，分別對應P擋開關、R擋開關，N擋開關和D-M轉(zhuǎn)換開關。操作吋，毎次只可能ー個開關閉合，其它三個開關必定打開。M+和M-信號是觸發(fā)型脈沖開關信號，考慮實際手動擋桿的操作方式，采用自復式單刀雙擲鈕子開關模擬。除上述擋桿開關外，開關信號模擬電路還包括鑰匙開關S9及制動開關S8，擋桿信號為低有效，其它為高有效。本實用新型實施的位移傳感器信號模擬電路如圖5所示，位移傳感器模擬信號包括離合器、檔位、加速踏板、節(jié)氣門開度的行程位置，主要包括I號離合器行程信號、2號離合器行程信號、1/3檔位行程信號、2/4檔位行程信號、5檔位行程信號、R檔位行程信號、カロ速踏板信號、節(jié)氣門開度信號。上述信號由依次并聯(lián)的I號離合器位移傳感器U4、2號離合器位移傳感器U5、l/3檔位移傳感器Ul、2/4檔位移傳感器U2、5檔位移傳感器U3、R檔位移傳感器U6、加速踏板位移傳感器U8和節(jié)氣門開度位移傳感器U7產(chǎn)生，以上位移傳感器均由 電位器來模擬實現(xiàn)，共有8路模擬信號，均為0 5V模擬信號。由于模擬負載箱內(nèi)部安裝了兩個帶有真實位移傳感器U9、UlO的電機，因此位移傳感器信號模擬電路上設有一切換開關S10、S11，可選擇采集實際傳感器還是模擬傳感器。其中位移傳感器的5V電源由被測T⑶供電，且實際信號范圍為0 5V信號。本實用新型實施的離合器作動模擬電機如圖6所示，為了模擬TCU的真實負載，并且能實現(xiàn)電機控制，在TCU模擬負載箱內(nèi)部安裝了兩個帶位移傳感器的直流電機Ml、M2。其中位移傳感器采用旋轉(zhuǎn)式電位器，電位器的量程為270度電位移角，為了防止電機失控，安裝時在以位移傳感器中心位置的左右110度的位置處安裝兩個限位開關，以I號離合器電機為例，輸出電壓S13為正，S14為負，電機正轉(zhuǎn)，當電機超過極限行程(110度)時，就會碰到限位開關，限位開關動作將S14-2端與ニ極管D13的陽極相連，從而ニ極管反向截止，電機停轉(zhuǎn)。如果要使電機回位必須加方向電壓，即S14為正，S13為負，此時ニ極管D13正向?qū)?，電機反轉(zhuǎn)。使用實際電機可以有效模擬TCU的真實負載。本實用新型實施的模擬負載箱箱體前面板布局圖如圖7所示，前面板主要包括鑰匙啟動開關ST，P擋、R擋、N擋、以及D-M擋琴鍵開關，鑰匙開關0N、制動開關、手動擋M+開關、手動擋M-開關、離合器1、2行程切換開關及兩預留開關。還包括I號離合器行程信號、2號離合器行程信號、1/3檔位行程信號、2/4檔位行程信號、5檔位行程信號、R檔位行程信號、加速踏板信號、節(jié)氣門開度信號調(diào)節(jié)旋鈕及兩預留調(diào)節(jié)旋鈕。12個LED燈分別顯示12V電源上電、鑰匙上電、T⑶上電、制動、P擋在擋、R擋在擋、N擋在擋、D-M擋轉(zhuǎn)換、M+、M-的狀態(tài)。此外還有發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入、車速信號、信號接地及預留的轉(zhuǎn)速信號輸出端ロ。本實用新型實施的模擬負載箱箱體后面板布局如圖8所示，后面板主要包括+12V電源輸入及+12V電源接地，電源開關、離合器I電機切換開關、離合器2電機切換開關，還包括CAN通訊接ロ、SPI通訊接ロ、25接ロ連接器I及25接ロ連接器2，25接ロ連接器I及25接ロ連接器2通過接ロ與兩集成線束相連。此外還包括12個信號輸出端ロ，為離合器電機I輸出端A、B、離合器電機2輸出端A、B、13擋電機輸出端A、B、24擋電機輸出端A、B、5擋電機輸出端A、B、R擋電機輸出端A、B。其中擋位電機信號輸出端A與離合器電機輸出端A相對應,為外部輸出，擋位電機信號輸出端B與離合器電機輸出端B相對應,為負載型內(nèi)置電機的內(nèi)部負載輸出。本實用新型實施的模擬負載箱基于CANape的上位機軟件監(jiān)控界面如圖9所示，基于CCP協(xié)議，通過CAN總線與被測T⑶通訊，進行被測T⑶參數(shù)的測量和標定?；贑ANape工具建立上位機界面，其中第一欄為8個數(shù)字量的測量；第二欄為8個位置行程信號和電機電流信號采集；第三欄為輸入信號的故障診斷結果，若為0則無故障，為I則有故障；第四欄為電機的控制信號的測量；第五欄為標定變量，包括電機的運行模式及PID控制參數(shù)等。通過上述界面，可實現(xiàn)對待測T⑶的監(jiān)測和標定，記錄和保存T⑶在測試中的各個信號，分 析其工作狀況與電磁兼容性并從界面中及時發(fā)現(xiàn)故障。
權利要求1.一種雙離合器自動變速器電控單兀模擬負載箱，該負載箱分別與被測TCU和上位機連接，其特征在于，所述的負載箱包括箱體以及設在箱體內(nèi)部的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路和離合器作動模擬電機，所述的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路及離合器作動模擬電機均與被測TCU連接，所述的T⑶上電管理電路連接電池。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的TCU上電管理電路包括保險絲、電源上電顯示單元、TCU單獨控制單元和鑰匙開關控制單元，所述的保險絲一端通過船形開關連接電池，另一端分別連接電源上電顯示單元、T⑶單獨控制單元和鑰匙開關控制單元，所述的T⑶單獨控制單元和鑰匙開關控制單元分別與被測T⑶連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的TCU單獨控制單元包括TCU自保繼電器，所述的鑰匙開關控制單元包括上電繼電 器和鑰匙開關。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的開關信號模擬電路由檔桿開關、鑰匙開關和制動開關并聯(lián)而成，所述的檔桿開關、鑰匙開關和制動開關分別與被測TCU連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的位移傳感器信號模擬電路包括依次并聯(lián)的1/3檔位移傳感器、2/4檔位移傳感器、5檔位移傳感器、R檔位移傳感器、I號離合器位移傳感器、2號離合器位移傳感器、加速踏板位移傳感器和節(jié)氣門開度位移傳感器。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的位移傳感器信號模擬電路還并聯(lián)有兩個電機位移傳感器，所述的位移傳感器信號模擬電路中設有切換開關。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的離合器作動模擬電機為帶有位移傳感器的直流電機，所述的位移傳感器與離合器作動模擬電機的輸出軸連接，所述的位移傳感器為旋轉(zhuǎn)式電位器，所述的離合器作動模擬電機上安裝有兩個限位開關。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的箱體上設有分布多個接口和LED指示燈的負載箱前面板和負載箱后面板。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，其特征在于，所述的負載箱后面板上設有CAN通訊接口，所述的負載箱通過CAN通訊接口和CAN總線與上位機通訊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種雙離合器自動變速器電控單元模擬負載箱，該負載箱分別與被測TCU和上位機連接，所述的負載箱包括箱體以及設在箱體內(nèi)部的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路和離合器作動模擬電機，所述的TCU上電管理電路、開關信號模擬電路、位移傳感器信號模擬電路及離合器作動模擬電機均與被測TCU連接，所述的TCU上電管理電路連接電池；該負載箱可向被測TCU提供測試所需的輸入信號和模擬負載，還可通過CAN總線與上位機通訊連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有體積小、成本低、便于攜帶等優(yōu)點。
文檔編號G01R31/00GK202649245SQ20122021019
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權日2012年5月10日
發(fā)明者趙治國, 王琪, 胡笑天, 刁威振, 章桐 申請人:同濟大學