1. 試驗臺系統(tǒng)架構

該試驗臺由動力區(qū)、試驗區(qū)和監(jiān)控區(qū)組成。動力區(qū)主要由電機控制變頻器、電氣控制柜等組成；試驗區(qū)主要由電力測功機，測量傳感器，電力測功機冷卻系統(tǒng)、被測變速箱、臺架、工裝和減震安裝平臺等組成；監(jiān)控區(qū)主要由主控計算機、電控柜等組成。

動力區(qū)的變頻器負責對測功機進行驅(qū)動電機和負載電機進行控制，驅(qū)動電機模擬被測變速箱的動力源（電機或發(fā)動機），負載電機模擬道路負載。驅(qū)動電機作為轉(zhuǎn)速控制時，一般處于電動狀態(tài)，負載電機處于發(fā)電狀態(tài)，負載電機產(chǎn)生的電能通過變頻器的直流母線，回饋到驅(qū)動電機，構成內(nèi)部電封閉結(jié)構。當遇到緊急狀態(tài)時，可以通過制動電阻消耗掉電機的動能。驅(qū)動電機和負載電機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)動控制，也可以做負載控制。

試驗區(qū)用于被試件的試驗，試驗區(qū)的測功機可以進行轉(zhuǎn)速和扭矩控制，用于模擬道路負載，負載模擬方式包括：恒扭控制、道路譜輸入、計算道路譜，以及用戶自定義載荷譜等方式。

監(jiān)控區(qū)由主控計算機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器信號處理系統(tǒng)、實時控制器、操作臺等組成。主控計算機與測功機驅(qū)動器通過以太網(wǎng)等通訊方式進行通訊，實現(xiàn)負載模擬。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負責現(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)實時傳輸?shù)缴衔粰C中，主控計算機實時從實時控制器中讀取數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行保存、顯示和各種計算處理。系統(tǒng)通過振動傳感器實時監(jiān)測被測電機、試驗臺軸承座、測功機的振動狀態(tài)一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，主控計算機采取相應措施，停止測功機和被測電機，防止發(fā)生深度故障損壞，同時記錄停機前的所有數(shù)據(jù)，用戶可以調(diào)用分析。主控計算機預留4個CAN總線接口，與被測變速箱的TCU通訊，系統(tǒng)對用戶開發(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)，對被試件進行早期失效故障診斷分析，可以對試件的齒輪、軸承等旋轉(zhuǎn)件進行早期失效預警和分析。

三臺測功機可以獨立控制，既可以滿足減速器測試，也可以脫開驅(qū)動端測功機，實現(xiàn)動力總成測試（加入電池模擬器）；還可以拓展為混動減速器四測功機試驗臺。

2、關鍵技術指標

1)      扭矩測量精度：±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)      測功機最大振動速度值（RSM）：≤2mm/s（獨立），≤3.5mm/s（加載）

6)      中間軸承座溫升：≤35℃

7)      中間軸承座最大振動速度值（RSM）：≤2mm/s（獨立），≤3.5mm/s（加載）

8)      試驗電機電流測量通道：4/6路

9)      試驗電機電壓測量通道：4/6路

10)   功率分析儀測量精度：±（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)   溫度測量范圍：-50℃~200℃

14)   振動傳感器測量范圍（RSM）：0~20mm/s

3、試驗臺主要試驗項目

1) 超速測試

2) 傳動效率測試

3) 差速試驗性能測試

4) 差速可靠性測試

5) 轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩特性測試

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

7) 轉(zhuǎn)速控制精度測試（針對EV動力總成/混動）

8) 轉(zhuǎn)矩控制精度測試（針對EV動力總成/混動）

9) 轉(zhuǎn)速響應時間測試（針對EV動力總成/混動）

10) 轉(zhuǎn)矩響應時間測試（針對EV動力總成/混動）

11) 加速性能測試

12) 電動工況測試（配套直流雙向電源和功率分析儀，針對動力總成/混動）

13) 發(fā)電工況測試（配套直流雙向電源和功率分析儀，針對動力總成/混動）

14) 振動檢測

15) 噪音檢測

16) 路譜模擬測試

17) 疲勞試驗

18) 完成動態(tài)密封性試驗

19) 試驗臺檢測對象：額定輸入功率不大于250kw的純電動乘用車用減速器、乘用車AT、DCT、AMT、CVT自動變速箱。

4. 試驗臺關鍵技術描述

4.1 高性能電力測功機

驅(qū)動電機采用了小中心高的高速低慣量電機，中心高最小可達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。

加載測功機采用了低慣量同步電機或異步電機，如果需要滿足高動態(tài)測試，則建議選擇極低慣量的同步電機作為加載測功機。

測功機的前后軸承側(cè)均設計有振動監(jiān)控，電機的三相繞組和軸承均設計有溫度監(jiān)控。

4.2 高動態(tài)實時控制系統(tǒng)

試驗臺的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式實時控制器控制，EtherCAT通訊，可以實現(xiàn)高動態(tài)控制，系統(tǒng)空載動態(tài)響應時間可達到10ms以內(nèi)，可以滿足復雜變工況測試。

4.3 精密機械結(jié)構

機械結(jié)構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，彈簧預緊，軸承溫升不超過35℃，最高轉(zhuǎn)速時振動速度低于2.5mm/s(RSM)，脂潤滑，免維護，可連續(xù)運轉(zhuǎn)20000小時。

4.5空間位置可調(diào)

• 驅(qū)動電機位置調(diào)整

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

• 加載測功機位置調(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：手動調(diào)整；鎖緊方式：螺栓鎖緊。

4.6完善的安全防護措施

1.    測功機前后軸承和溫度實時監(jiān)控，測功機的電流和電壓實時監(jiān)控，測功機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩實時監(jiān)控。

2.    中間高速軸承支承的軸承溫度和振動實時監(jiān)控。

3.    被測電機的振動實時監(jiān)控。

4.    安全防護罩閉合檢測，與測功機形成連鎖保護。

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

6.    系統(tǒng)軟件具備安全檢測功能，當監(jiān)測值超出閾值，立即報警。系統(tǒng)具備三級防護功能。

7.    對耐久性測試，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控的振動等歷史數(shù)據(jù)，自動進行趨勢預測，當預測會出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會提示用戶注意。

4.7完善的監(jiān)控軟件

電機試驗臺軟件采用模塊化設計架構，用戶可以自定義試驗流程和工況參數(shù)，實現(xiàn)對電機的轉(zhuǎn)速和扭矩控制。系統(tǒng)對用戶進行分級，并開不同功能模塊。系統(tǒng)具備開機零點自動標定功能。軟件具備專門的傳感器標定模塊，用戶可以定期對傳感器進行標定。預留與EUT通訊接口，可實現(xiàn)對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.    具有標準的與上位機軟件通訊的接口

7.    可以進行被測件與測試臺的限制監(jiān)控，確保被測件轉(zhuǎn)速、異常時可在極短的時間

8.    內(nèi)恢復至安全狀態(tài)

9.    速度、扭矩的開環(huán)與閉環(huán)控制

10. 道路模擬

實時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現(xiàn)在臺架上實現(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)可提供各系列測功機電慣量模擬，并且根據(jù)方程式模擬道路負載：

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標定系統(tǒng)通訊控制接口；

• 四路CAN總線，可以與試驗件通訊；

• 一路以太網(wǎng)通訊接口；

• 提供相應的電纜。