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变速箱试验台

高速减速器试验台由低惯量负载模拟测功机,高速紧凑型驱动电机,变频器,环境仓,冷却系统,高精度传感器,振动监控预警系统,机械系统,测功机实时控制系统,主控系统等部分组成。对电驱动动力总成试验台,无需高速驱动电机,仅低惯量负载模拟电机即可。实时动态控制系统通过实时控制器可实现转速和扭矩控制,模拟实际负载。主控系统可以与环境仓,功率分析仪,冷却系统,EUT等通讯,并实现控制。数据采集系统采集扭矩传感器,振动传感器,温度传感器,压力传感器,以及其它传感器的信号,并高速传输到主控系统中,传感器数据可在软件界面中显示,保存和处理。
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高速减速器试验台由低惯量负载模拟测功机,高速紧凑型驱动电机,变频器,环境仓,冷却系统,高精度传感器,振动监控预警系统,机械系统,测功机实时控制系统,主控系统等部分组成。对电驱动动力总成试验台,无需高速驱动电机,仅低惯量负载模拟电机即可。实时动态控制系统通过实时控制器可实现转速和扭矩控制,模拟实际负载。主控系统可以与环境仓,功率分析仪,冷却系统,EUT等通讯,并实现控制。数据采集系统采集扭矩传感器,振动传感器,温度传感器,压力传感器,以及其它传感器的信号,并高速传输到主控系统中,传感器数据可在软件界面中显示,保存和处理。


1、高速减速器测试系统

高速减速器试验台(测试系统)针对新能源汽车纯电动汽车的高速电机后端的减速器,或混合动力汽车的减速器进行测试试验,可选用紧凑型的高速驱动电机模拟车载电机,低惯量紧凑型电机模拟混合动力变速箱的发动机,低惯量负载电机模拟车辆路面负载。对混合动力变速箱试验台,一般需两台高速型电机,一台模拟车载电机,一台模拟发动机;两台负载电机模拟车辆负载。纯电动汽车减速器一般由一台高速紧凑型驱动电机模拟车载电机,两台负载电机模拟车辆负载。高速减速器试验台配置电池模拟器,功率分析仪,冷却系统,也可进行电动总成测试。


测功机选型规格

汽车变速器试验台包括驱动电机和加载电机,驱动电机模拟发动机或新能源汽车车载输入电机;加载电机模拟轮边负载。

驱动电机选型:


加载电机选型:



2、电动总成测试系统

电动总成试验台(测试系统)针对新能源汽车纯电动汽车的电动总成,或混合动力汽车的动力总成进行测试试验,可选用低惯量紧凑型电机模拟混合动力变速箱的发动机,低惯量负载电机模拟车辆路面负载。系统还包括电池模拟器(或直流双向电源),高精度功率分析仪,车载电机及控制器冷却系统等。


测功机选型规格

电动总成或混合动力总成的轮边负载模拟电机推荐选型如下



1. 试验台系统架构

该试验台由动力区、试验区和监控区组成。动力区主要由电机控制变频器、电气控制柜等组成;试验区主要由电力测功机,测量传感器,电力测功机冷却系统、被测变速箱、台架、工装和减震安装平台等组成;监控区主要由主控计算机、电控柜等组成。


动力区的变频器负责对测功机进行驱动电机和负载电机进行控制,驱动电机模拟被测变速箱的动力源(电机或发动机),负载电机模拟道路负载。驱动电机作为转速控制时,一般处于电动状态,负载电机处于发电状态,负载电机产生的电能通过变频器的直流母线,回馈到驱动电机,构成内部电封闭结构。当遇到紧急状态时,可以通过制动电阻消耗掉电机的动能。驱动电机和负载电机可以有多种控制方式,各种控制方式之间可以灵活切换,既可以做驱动控制,也可以做负载控制。


试验区用于被试件的试验,试验区的测功机可以进行转速和扭矩控制,用于模拟道路负载,负载模拟方式包括:恒扭控制、道路谱输入、计算道路谱,以及用户自定义载荷谱等方式。


监控区由主控计算机、数据采集系统、传感器信号处理系统、实时控制器、操作台等组成。主控计算机与测功机驱动器通过以太网等通讯方式进行通讯,实现负载模拟。数据采集系统负责现场的各传感器数据采集,数据采集系统将数据实时传输到上位机中,主控计算机实时从实时控制器中读取数据。监控系统对数据进行保存、显示和各种计算处理。系统通过振动传感器实时监测被测电机、试验台轴承座、测功机的振动状态一旦系统出现异常,主控计算机采取相应措施,停止测功机和被测电机,防止发生深度故障损坏,同时记录停机前的所有数据,用户可以调用分析。主控计算机预留4个CAN总线接口,与被测变速箱的TCU通讯,系统对用户开发CAN通讯协议,用户可以自定编辑。


此外,系统还配置了早期故障诊断系统,对被试件进行早期失效故障诊断分析,可以对试件的齿轮、轴承等旋转件进行早期失效预警和分析。


三台测功机可以独立控制,既可以满足减速器测试,也可以脱开驱动端测功机,实现动力总成测试(加入电池模拟器);还可以拓展为混动减速器四测功机试验台。



2、关键技术指标

1)      扭矩测量精度:±0.05%FS~±0.1%FS

2)      转速传感器脉冲分辨率:1024/600pprppr

3)      扭矩控制精度:±0.5%~±1%

4)      转速控制精度:±0.01%FS

5)      测功机最大振动速度值(RSM):≤2mm/s(独立),≤3.5mm/s(加载)

6)      中间轴承座温升:≤35℃

7)      中间轴承座最大振动速度值(RSM):≤2mm/s(独立),≤3.5mm/s(加载)

8)      试验电机电流测量通道:4/6路

9)      试验电机电压测量通道:4/6路

10)   功率分析仪测量精度:±(读数的0.05%/01%+量程的0.05%/0.1%)

11)   数据采集系统采样率:1kHz

12)   用户数据采集系统通道:可选配

13)   温度测量范围:-50℃~200℃

14)   振动传感器测量范围(RSM):0~20mm/s


3、试验台主要试验项目

1) 超速测试

2) 传动效率测试

3) 差速试验性能测试

4) 差速可靠性测试

5) 转速—转矩特性测试

6) 动力总成效率测试(效率MAP图,配套直流双向电源和功率分析仪,针对EV动力总成/混动)

7) 转速控制精度测试(针对EV动力总成/混动)

8) 转矩控制精度测试(针对EV动力总成/混动)

9) 转速响应时间测试(针对EV动力总成/混动)

10) 转矩响应时间测试(针对EV动力总成/混动)

11) 加速性能测试

12) 电动工况测试(配套直流双向电源和功率分析仪,针对动力总成/混动)

13) 发电工况测试(配套直流双向电源和功率分析仪,针对动力总成/混动)

14) 振动检测

15) 噪音检测

16) 路谱模拟测试

17) 疲劳试验

18) 完成动态密封性试验

19) 试验台检测对象:额定输入功率不大于250kw的纯电动乘用车用减速器、乘用车AT、DCT、AMT、CVT自动变速箱。


4. 电机试验台关键技术描述

4.1 高性能电力测功机

驱动电机采用了小中心高的高速低惯量电机,中心高最小可达132mm,可以满足几乎所有的变速器输入轴与输出轴间距的要求。


加载测功机采用了低惯量同步电机或异步电机,如果需要满足高动态测试,则建议选择极低惯量的同步电机作为加载测功机。


测功机的前后轴承侧均设计有振动监控,电机的三相绕组和轴承均设计有温度监控。


4.2 高动态实时控制系统

电机试验台的监控系统嵌入式实时控制器控制,EtherCAT通讯,可以实现高动态控制,系统空载动态响应时间可达到10ms以内,可以满足复杂变工况测试。



4.3 精密机械结构

机械结构件采用高精度加工中心加工,具备非常高的加工精度,轴系同轴度优于0.02mm。


4.4 精密高速轴承支承

高速轴承支承采用高速角接触球轴承,弹簧预紧,轴承温升不超过35℃,最高转速时振动速度低于2.5mm/s(RSM),脂润滑,免维护,可连续运转20000小时。


4.5空间位置可调

  • 驱动电机位置调整

调整方向:高度;调整范围:±50mm;调整方式:手动调整;锁紧方式:螺栓锁紧。


  • 加载测功机位置调整

调整方向:高度;调整范围:±100mm;水平轴向±200mm;水平径向;调整范围:±80mm;调整方式:手动调整;锁紧方式:螺栓锁紧。


4.6完善的安全防护措施

1.    测功机前后轴承和温度实时监控,测功机的电流和电压实时监控,测功机的转速和转矩实时监控。

2.    中间高速轴承支承的轴承温度和振动实时监控。

3.    被测电机的振动实时监控。

4.    安全防护罩闭合检测,与测功机形成连锁保护。

5.    电控系统具备短路、漏电、断电、过流、过压等防护功能。

6.    系统软件具备安全检测功能,当监测值超出阈值,立即报警。系统具备三级防护功能。

7.    对耐久性测试,系统根据监控的振动等历史数据,自动进行趋势预测,当预测会出现故障,系统会提示用户注意。

4.7完善的监控软件

电机试验台软件采用模块化设计架构,用户可以自定义试验流程和工况参数,实现对电机的转速和扭矩控制。系统对用户进行分级,并开不同功能模块。系统具备开机零点自动标定功能。软件具备专门的传感器标定模块,用户可以定期对传感器进行标定。预留与EUT通讯接口,可实现对EUT的控制。具备以下功能:

1.    速度控制

2.    扭矩控制

3.    温度监控

4.    速度监控

5.    安全功能

6.    具有标准的与上位机软件通讯的接口

7.    可以进行被测件与测试台的限制监控,确保被测件转速、异常时可在极短的时间

8.    内恢复至安全状态

9.    速度、扭矩的开环与闭环控制

10. 道路模拟

实时控制器中集成了整车道路模拟功能。整车道路模拟功能用于实现在台架上实现整车的道路阻力、坡度阻力模拟和惯量模拟,这些阻力模拟可用如下公式表示:


系统可提供各系列测功机电惯量模拟,并且根据方程式模拟道路负载:

RL = F0 + F1VX + F2Vn + I dv/dt + mg * (Grad/100)

其中:

3-1


参数F0、F1、F2、n和 x(如果有)组成道路负载模型,他们可通过多种方法获得。


11、系统接口

  • 与环境仓通讯控制接口;

  • 与冷却系统通讯控制接口;

  • 与电池模拟器通讯控制接口;

  • 与变频器通讯控制接口;

  • 与INCA标定系统通讯控制接口;

  • 四路CAN总线,可以与试验件通讯;

  • 一路以太网通讯接口;

  • 提供相应的电缆。


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