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作者：Brock Benefiel，Ball Systems, Inc. 挑戰 一級汽車(chē)供應商要求設計和交付多個(gè)基于測功機的耐用性測試站，用于測試專(zhuān)為P0混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)新設計的電動(dòng)發(fā)電機。 解決方案 Ball Systems使用商業(yè)現成(COTS)子系統、定制的機械夾具、工業(yè)機電/電子組件以及基于網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放式架構(包含LabVIEW、LabVIEW Real-Time模塊和CompactRIO硬件)設計、構建并驗證了六個(gè)基于測功機的獨立型通用皮帶驅動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機耐用性測試站。該解決方案不僅節省了測試時(shí)間，可適應未來(lái)的測試需求，并且比競爭對手的方法更經(jīng)濟實(shí)惠。 借助新技術(shù)的東風(fēng)，打破混合動(dòng)力車(chē)(HEV)產(chǎn)業(yè)中的障礙 隨著(zhù)消費者需求的增加、燃油效率的提高、環(huán)境影響的加劇以及全球汽車(chē)排放政策日益嚴格，混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)正在不斷壯大。本案例的客戶(hù)是一家跨國公司，屬于一級汽車(chē)供應商。該公司新研發(fā)了一款用于P0高壓電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)發(fā)電機產(chǎn)品，并需要設計和制造加速壽命測試儀。這些新型電動(dòng)發(fā)電機給供應商帶來(lái)了多項新技術(shù)挑戰，但Ball Systems團隊已將其逐一解決。 新測試站的功能 HEV電動(dòng)發(fā)電機耐用性測試系統在設計上具備可擴展能力，可以滿(mǎn)足新型號的各種測試要求和未來(lái)HEV旋轉電氣設備的需求。源代碼和其他源設計文檔和文件隨系統一起提供，以便客戶(hù)的團隊可以在未來(lái)根據需要修改測試序列系統的功能和順序。 除了使用LabVIEW和LabVIEW Real-Time開(kāi)發(fā)開(kāi)放的可擴展軟件架構外，我們還為被測設備(DUT)設計、構建并驗證了剛性結構框架和定制連接系統。該系統具有一個(gè)高性能傳動(dòng)系統，支持兩個(gè)旋轉方向的四象限電機驅動(dòng)和發(fā)電，并能夠在最大扭矩、最大加速/減速、高轉速、高溫、低溫、電子負載等各種極端條件下持續運行。 該傳動(dòng)系在DUT和負載電機之間裝有一個(gè)獨特的多軸承主軸系統。該系統不僅將驅動(dòng)電機輸出的軸向旋轉和扭矩耦合到DUT(反之亦然)，而且由于測試系統執行嚴苛的DUT耐用性重復測試會(huì )引起費用高昂的驅動(dòng)電機改裝，該傳動(dòng)系統還用作可犧牲的磨損部件，以最大限度降低改裝成本。 大型測試儀面臨的技術(shù)和機械挑戰 該測試系統解決了以下工程挑戰： 80-100馬力的四象限（扭矩/轉速）測功機工作范圍 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙極端熱條件和電氣條件下的仿真 生成可配置測試文件(方法)，且具有強大的數據采集和報告功能 皮帶自動(dòng)張緊系統，且具有輪轂負載測量功能 商業(yè)支持的標準軟件環(huán)境 使用盡可能多的COTS組件 可互換連接件系統，適用于多種DUT機械設計 保持驅動(dòng)皮帶輪、驅動(dòng)皮帶和DUT皮帶輪對齊的結構剛性框架 貼合客戶(hù)指定的安全和安裝要求 測試期間，先將DUT固定在熱室中。然后通過(guò)結構堅固且可編程的自動(dòng)化皮帶張緊系統，將皮帶安裝到DUT電機皮帶輪和傳動(dòng)系皮帶輪之間。通過(guò)DUT逆變器向DUT電機供電，或從驅動(dòng)電機逆變器向驅動(dòng)電機供電，驅動(dòng)連接軸旋轉。動(dòng)力通過(guò)驅動(dòng)皮帶從DUT電機傳輸到驅動(dòng)電機，反之亦然。同時(shí)，驅動(dòng)電機通過(guò)驅動(dòng)皮帶吸收動(dòng)力，并通過(guò)驅動(dòng)電機逆變器將其傳遞回電網(wǎng)，或者在DUT電機吸收動(dòng)力的情況下，通過(guò)DUT逆變器經(jīng)由電池模擬器返回電網(wǎng)�；贜I CompactRIO的控制系統可管理所有系統級設備操作，并在測試序列執行期間收集DUT和系統數據。 
軟件方法對耐用性測試站至關(guān)重要 對于我們的客戶(hù)來(lái)說(shuō)，針對特定應用、能夠根據新產(chǎn)品類(lèi)別進(jìn)行擴展且簡(jiǎn)單易用的序列生成系統對于確保其成功至關(guān)重要。 大多數基于LabVIEW的系統都包含測試步驟序列生成功能。借助此功能，最終用戶(hù)可以在每個(gè)步驟中基于已定義的參數編譯操作列表，進(jìn)而創(chuàng )建測試序列。 在此案例中，客戶(hù)打算創(chuàng )建一次可運行數周的測試，所以如果獨立進(jìn)行開(kāi)發(fā)，測試序列將會(huì )包含數千個(gè)步驟。為了將這些冗長(cháng)的測試序列進(jìn)行模塊化，我們添加了一些了功能，使我們可以在測試序列中調用子序列，并能夠對這些子序列進(jìn)行任意次數的迭代。這是軟件工程中的常用技術(shù)，但在測試系統編程環(huán)境中卻不常見(jiàn)。 我們的軟件工程師并沒(méi)有開(kāi)發(fā)數千個(gè)單獨的操作步驟，而是部署了一種配方式方法(recipe approach)，可以幫助用戶(hù)以更少的步驟完成相同測試序列。在創(chuàng )建和修改測試序列時(shí)，此模塊化功能可幫助最終用戶(hù)節省大量的時(shí)間。這些“配方”可以保存以供未來(lái)使用，也可以對其進(jìn)行修改來(lái)創(chuàng )建新“配方”。
前端附件傳動(dòng)裝置上的HEV P0架構，其中電機或BiSG通過(guò)皮帶連接到內燃機(ICE)。 如需了解有關(guān)基于NI平臺的耐久性測試站的更多信息，請聯(lián)系info@ballsystems.com 。 關(guān)于NI NI (ni.com)一直致力于開(kāi)發(fā)高性能的自動(dòng)化測試和自動(dòng)化測量系統，幫助您解決當前和未來(lái)的工程挑戰。我們軟件定義的開(kāi)放平臺結合了模塊化硬件和龐大的生態(tài)系統，可幫助您將各種可能性轉變成真實(shí)的解決方案。 |
