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. 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

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 + F1V^X + F2Vⁿ + I dv/dt + mg * (Grad/100)

其中：

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。