1. 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

該試驗(yàn)臺(tái)由動(dòng)力區(qū)、試驗(yàn)區(qū)和監(jiān)控區(qū)組成。動(dòng)力區(qū)主要由電機(jī)控制變頻器、電氣控制柜等組成；試驗(yàn)區(qū)主要由電力測(cè)功機(jī)，測(cè)量傳感器，電力測(cè)功機(jī)冷卻系統(tǒng)、被測(cè)變速箱、臺(tái)架、工裝和減震安裝平臺(tái)等組成；監(jiān)控區(qū)主要由主控計(jì)算機(jī)、電控柜等組成。

動(dòng)力區(qū)的變頻器負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)功機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)模擬被測(cè)變速箱的動(dòng)力源（電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)），負(fù)載電機(jī)模擬道路負(fù)載。驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為轉(zhuǎn)速控制時(shí)，一般處于電動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載電機(jī)產(chǎn)生的電能通過變頻器的直流母線，回饋到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，構(gòu)成內(nèi)部電封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)遇到緊急狀態(tài)時(shí)，可以通過制動(dòng)電阻消耗掉電機(jī)的動(dòng)能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)可以有多種控制方式，各種控制方式之間可以靈活切換，既可以做驅(qū)動(dòng)控制，也可以做負(fù)載控制。

試驗(yàn)區(qū)用于被試件的試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)的測(cè)功機(jī)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速和扭矩控制，用于模擬道路負(fù)載，負(fù)載模擬方式包括：恒扭控制、道路譜輸入、計(jì)算道路譜，以及用戶自定義載荷譜等方式。

監(jiān)控區(qū)由主控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制器、操作臺(tái)等組成。主控計(jì)算機(jī)與測(cè)功機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過以太網(wǎng)等通訊方式進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)負(fù)載模擬。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場的各傳感器數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，主控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)從實(shí)時(shí)控制器中讀取數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、顯示和各種計(jì)算處理。系統(tǒng)通過振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)電機(jī)、試驗(yàn)臺(tái)軸承座、測(cè)功機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，主控計(jì)算機(jī)采取相應(yīng)措施，停止測(cè)功機(jī)和被測(cè)電機(jī)，防止發(fā)生深度故障損壞，同時(shí)記錄停機(jī)前的所有數(shù)據(jù)，用戶可以調(diào)用分析。主控計(jì)算機(jī)預(yù)留4個(gè)CAN總線接口，與被測(cè)變速箱的TCU通訊，系統(tǒng)對(duì)用戶開發(fā)CAN通訊協(xié)議，用戶可以自定編輯。

此外，系統(tǒng)還配置了早期故障診斷系統(tǒng)，對(duì)被試件進(jìn)行早期失效故障診斷分析，可以對(duì)試件的齒輪、軸承等旋轉(zhuǎn)件進(jìn)行早期失效預(yù)警和分析。

三臺(tái)測(cè)功機(jī)可以獨(dú)立控制，既可以滿足減速器測(cè)試，也可以脫開驅(qū)動(dòng)端測(cè)功機(jī)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成測(cè)試（加入電池模擬器）；還可以拓展為混動(dòng)減速器四測(cè)功機(jī)試驗(yàn)臺(tái)。

2、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1)      扭矩測(cè)量精度：±0.05%FS~±0.1%FS

2)      轉(zhuǎn)速傳感器脈沖分辨率：1024/600pprppr

3)      扭矩控制精度：±0.5%~±1%

4)      轉(zhuǎn)速控制精度：±0.01%FS

5)      測(cè)功機(jī)最大振動(dòng)速度值（RSM）：≤2mm/s（獨(dú)立），≤3.5mm/s（加載）

6)      中間軸承座溫升：≤35℃

7)      中間軸承座最大振動(dòng)速度值（RSM）：≤2mm/s（獨(dú)立），≤3.5mm/s（加載）

8)      試驗(yàn)電機(jī)電流測(cè)量通道：4/6路

9)      試驗(yàn)電機(jī)電壓測(cè)量通道：4/6路

10)   功率分析儀測(cè)量精度：±（讀數(shù)的0.05%/01%+量程的0.05%/0.1%）

11)   數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率：1kHz

12)   用戶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通道：可選配

13)   溫度測(cè)量范圍：-50℃~200℃

14)   振動(dòng)傳感器測(cè)量范圍（RSM）：0~20mm/s

3、試驗(yàn)臺(tái)主要試驗(yàn)項(xiàng)目

1) 超速測(cè)試

2) 傳動(dòng)效率測(cè)試

3) 差速試驗(yàn)性能測(cè)試

4) 差速可靠性測(cè)試

5) 轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試

6) 動(dòng)力總成效率測(cè)試（效率MAP圖，配套直流雙向電源和功率分析儀，針對(duì)EV動(dòng)力總成/混動(dòng)）

7) 轉(zhuǎn)速控制精度測(cè)試（針對(duì)EV動(dòng)力總成/混動(dòng)）

8) 轉(zhuǎn)矩控制精度測(cè)試（針對(duì)EV動(dòng)力總成/混動(dòng)）

9) 轉(zhuǎn)速響應(yīng)時(shí)間測(cè)試（針對(duì)EV動(dòng)力總成/混動(dòng)）

10) 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間測(cè)試（針對(duì)EV動(dòng)力總成/混動(dòng)）

11) 加速性能測(cè)試

12) 電動(dòng)工況測(cè)試（配套直流雙向電源和功率分析儀，針對(duì)動(dòng)力總成/混動(dòng)）

13) 發(fā)電工況測(cè)試（配套直流雙向電源和功率分析儀，針對(duì)動(dòng)力總成/混動(dòng)）

14) 振動(dòng)檢測(cè)

15) 噪音檢測(cè)

16) 路譜模擬測(cè)試

17) 疲勞試驗(yàn)

18) 完成動(dòng)態(tài)密封性試驗(yàn)

19) 試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)對(duì)象：額定輸入功率不大于250kw的純電動(dòng)乘用車用減速器、乘用車AT、DCT、AMT、CVT自動(dòng)變速箱。

4. 試驗(yàn)臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)描述

4.1 高性能電力測(cè)功機(jī)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用了小中心高的高速低慣量電機(jī)，中心高最小可達(dá)132mm，可以滿足幾乎所有的變速器輸入軸與輸出軸間距的要求。

加載測(cè)功機(jī)采用了低慣量同步電機(jī)或異步電機(jī)，如果需要滿足高動(dòng)態(tài)測(cè)試，則建議選擇極低慣量的同步電機(jī)作為加載測(cè)功機(jī)。

測(cè)功機(jī)的前后軸承側(cè)均設(shè)計(jì)有振動(dòng)監(jiān)控，電機(jī)的三相繞組和軸承均設(shè)計(jì)有溫度監(jiān)控。

4.2 高動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

試驗(yàn)臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制，EtherCAT通訊，可以實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)控制，系統(tǒng)空載動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到10ms以內(nèi)，可以滿足復(fù)雜變工況測(cè)試。

4.3 精密機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械結(jié)構(gòu)件采用高精度加工中心加工，具備非常高的加工精度，軸系同軸度優(yōu)于0.02mm。

4.4 精密高速軸承支承

高速軸承支承采用高速角接觸球軸承，彈簧預(yù)緊，軸承溫升不超過35℃，最高轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)速度低于2.5mm/s(RSM)，脂潤滑，免維護(hù)，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)20000小時(shí)。

4.5空間位置可調(diào)

• 驅(qū)動(dòng)電機(jī)位置調(diào)整

調(diào)整方向：高度；調(diào)整范圍：±50mm；調(diào)整方式：手動(dòng)調(diào)整；鎖緊方式：螺栓鎖緊。

• 加載測(cè)功機(jī)位置調(diào)整

調(diào)整方向：高度；調(diào)整范圍：±100mm；水平軸向±200mm；水平徑向；調(diào)整范圍：±80mm；調(diào)整方式：手動(dòng)調(diào)整；鎖緊方式：螺栓鎖緊。

4.6完善的安全防護(hù)措施

1.    測(cè)功機(jī)前后軸承和溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)功機(jī)的電流和電壓實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.    中間高速軸承支承的軸承溫度和振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.    被測(cè)電機(jī)的振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.    安全防護(hù)罩閉合檢測(cè)，與測(cè)功機(jī)形成連鎖保護(hù)。

5.    電控系統(tǒng)具備短路、漏電、斷電、過流、過壓等防護(hù)功能。

6.    系統(tǒng)軟件具備安全檢測(cè)功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)值超出閾值，立即報(bào)警。系統(tǒng)具備三級(jí)防護(hù)功能。

7.    對(duì)耐久性測(cè)試，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控的振動(dòng)等歷史數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，當(dāng)預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)提示用戶注意。

4.7完善的監(jiān)控軟件

電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)，用戶可以自定義試驗(yàn)流程和工況參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩控制。系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行分級(jí)，并開不同功能模塊。系統(tǒng)具備開機(jī)零點(diǎn)自動(dòng)標(biāo)定功能。軟件具備專門的傳感器標(biāo)定模塊，用戶可以定期對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。預(yù)留與EUT通訊接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)EUT的控制。具備以下功能：

1.    速度控制

2.    扭矩控制

3.    溫度監(jiān)控

4.    速度監(jiān)控

5.    安全功能

6.    具有標(biāo)準(zhǔn)的與上位機(jī)軟件通訊的接口

7.    可以進(jìn)行被測(cè)件與測(cè)試臺(tái)的限制監(jiān)控，確保被測(cè)件轉(zhuǎn)速、異常時(shí)可在極短的時(shí)間

8.    內(nèi)恢復(fù)至安全狀態(tài)

9.    速度、扭矩的開環(huán)與閉環(huán)控制

10. 道路模擬

實(shí)時(shí)控制器中集成了整車道路模擬功能。整車道路模擬功能用于實(shí)現(xiàn)在臺(tái)架上實(shí)現(xiàn)整車的道路阻力、坡度阻力模擬和慣量模擬，這些阻力模擬可用如下公式表示：

系統(tǒng)可提供各系列測(cè)功機(jī)電慣量模擬，并且根據(jù)方程式模擬道路負(fù)載：

RL = F0 + F1V^X + F2Vⁿ + I dv/dt + mg * (Grad/100)

其中：

參數(shù)F0、F1、F2、n和 x（如果有）組成道路負(fù)載模型，他們可通過多種方法獲得。

11、系統(tǒng)接口

• 與環(huán)境倉通訊控制接口；

• 與冷卻系統(tǒng)通訊控制接口；

• 與電池模擬器通訊控制接口；

• 與變頻器通訊控制接口；

• 與INCA標(biāo)定系統(tǒng)通訊控制接口；

• 四路CAN總線，可以與試驗(yàn)件通訊；

• 一路以太網(wǎng)通訊接口；

• 提供相應(yīng)的電纜。