晏濤，晏飄，陳宗林，羅瑞雪

（中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司，重慶401122）

汽車后橋差速試驗(yàn)臺(tái)電控及軟件部分設(shè)計(jì)

晏濤，晏飄，陳宗林，羅瑞雪

（中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司，重慶401122）

目前國(guó)內(nèi)汽車后橋試驗(yàn)中很少進(jìn)行差速試驗(yàn)，大多采用單純加載方式進(jìn)行，這樣無(wú)法完全且真實(shí)地模擬汽車的實(shí)際運(yùn)行工況。設(shè)計(jì)汽車后橋差速試驗(yàn)臺(tái)的電控及軟件部分，用軟件模擬路譜，直接通過(guò)控制輪邊轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)差速，能夠較好地模擬驅(qū)動(dòng)橋的使用工況，系統(tǒng)可控性好、控制精度高。

路譜；差速器；可編程邏輯控制器

0　引言

目前，國(guó)內(nèi)汽車后橋試驗(yàn)中很少進(jìn)行差速試驗(yàn)，大多采用單純加載方式進(jìn)行。這樣無(wú)法完全且真實(shí)地模擬汽車的實(shí)際運(yùn)行工況，也會(huì)增加汽車上市時(shí)間。此次設(shè)計(jì)采用軟件模擬路譜，完成后橋差速試驗(yàn)，真實(shí)模擬汽車后橋在實(shí)際道路中的運(yùn)行情況。

1　差速器工作原理

汽車差速器是驅(qū)動(dòng)橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，以減少輪胎與地面的摩擦。圖1是一個(gè)典型的差速器結(jié)構(gòu)圖。

2　差速器作用

汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪走的弧線比左側(cè)輪長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。

3　電控部分設(shè)計(jì)

3.1驅(qū)動(dòng)、加載

要模擬差速器在實(shí)際工況下的工作情況，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行模擬，道路載荷通過(guò)2臺(tái)加載電機(jī)進(jìn)行模擬。

3.2電機(jī)選型

由于考慮到了樣品多樣性和樣品的特殊性（重載荷），所以電機(jī)功率選擇較大。這樣如果選擇常規(guī)的AC 380 V電機(jī)勢(shì)必造成電流較大，電纜布置較為復(fù)雜。所以，這次電機(jī)選擇AC 690 V電壓等級(jí)。電機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　電機(jī)基本參數(shù)

由于此系統(tǒng)功率較大，選用模塊式變頻器組合的方式完成。選用艾默生公司旗下英國(guó)CT品牌SP系列變頻器，采用整流、回饋、逆變的模塊化組合方式完成。該方式中，整流回饋電氣圖如圖2所示。

由于要采集變頻器中重要數(shù)據(jù)，在逆變器控制模塊中加入了DP通信模塊，這樣可以更加方便控制變頻器。

3.4可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制采用了西門子公司S7 300系列中的S7 315 2DP，該P(yáng)LC帶有DP（兼容MPI）接口和以太網(wǎng)接口，模塊配置見(jiàn)圖3。

3.5力矩傳感器

力矩傳感器選用北京中航和HBM公司的產(chǎn)品。在傳感器數(shù)據(jù)接口類型選擇上，由于是變頻調(diào)速系統(tǒng)，模擬量在長(zhǎng)距離傳輸中受干擾可能性極大，而差分頻率方式可以大大提高可靠性，所以考慮到線纜傳輸距離、抗干擾等問(wèn)題，采用了差分頻率接口方式，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中這點(diǎn)也得到了充分證明。

3.6系統(tǒng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖4所示。

本文介紹的是基于BGP的域間二維路由設(shè)計(jì)方案，它可以利用路徑屬性（如本地優(yōu)先級(jí)和多出口分辨器）實(shí)現(xiàn)二維路由策略。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，域間二維路由為所有可達(dá)的目的地址前綴設(shè)置一套默認(rèn)的路徑屬性，然后再為<目的地址前綴，源地址前綴> 這樣的前綴對(duì)兒設(shè)置專門的路徑屬性，這種設(shè)置只作用于對(duì)應(yīng)的前綴對(duì)兒，這樣就可以生成一條區(qū)別于默認(rèn)方式的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。目的地址前綴，源地址前綴

4　軟件設(shè)計(jì)

4.1控制策略

模擬差速試驗(yàn)路譜方式一般有2種：一種是通過(guò)控制后橋輪邊載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一種是通過(guò)控制后橋輪邊轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一種方式由于采用輪邊直接加載方式，控制精度較差，實(shí)現(xiàn)過(guò)程較危險(xiǎn)；而第二種方式直接通過(guò)控制輪邊轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)差速，系統(tǒng)可控性好、控制精度高，所以采用方式二進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2程序主界面

設(shè)計(jì)的重型傳動(dòng)試驗(yàn)程序主界面如圖5所示。

4.3算法實(shí)現(xiàn)

試件輸出端連接2臺(tái)電機(jī)，該輸出端電機(jī)通過(guò)設(shè)置工作在速度控制方式實(shí)現(xiàn)車輪速度的不一致；輸入電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制方式，模擬路面載荷情況。在調(diào)試過(guò)程中，必須保證輸出端2臺(tái)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致，否則被測(cè)工件將會(huì)立即損壞。在模擬路譜加載過(guò)程中，也必須保證輸入電機(jī)加載力矩方向和實(shí)際方向一致，在調(diào)試過(guò)程中可以通過(guò)功率計(jì)算來(lái)判斷加載方向是否正確。

4.4 路譜

路譜數(shù)據(jù)可以采用理論計(jì)算、實(shí)車采集等方式進(jìn)行編輯。此系統(tǒng)中路譜數(shù)據(jù)自動(dòng)生成專用格式文件導(dǎo)入到程序中。上位機(jī)程序通過(guò)VS.NET完成，在試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示、記錄采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)采集數(shù)據(jù)可以分析產(chǎn)品是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

4.5采集數(shù)據(jù)

采集的差速試驗(yàn)中的輸出載荷和給定車輪側(cè)轉(zhuǎn)速分別如圖6、7所示。

5　總結(jié)

此次設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的，數(shù)據(jù)采樣精度完全滿足系統(tǒng)需要，控制方式可靠，充分考慮了誤操作、試驗(yàn)工件損壞等因素，在程序上做到了最大程度的安全保護(hù)。

與傳統(tǒng)疲勞耐久試驗(yàn)相比較，差速路譜疲勞試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地模擬驅(qū)動(dòng)橋的實(shí)際使用工況，從而更加科學(xué)、準(zhǔn)確地考核產(chǎn)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

晏濤，男，本科，從事汽車檢測(cè)臺(tái)軟件設(shè)計(jì)工作。E-mail:yantao828828@163.com。