Por el equipo de ingeniería de EconoTest · Fabricante del banco de pruebas, Llevar a la fuerza
Conclusiones clave
- Un eje electrónico integra motor, inversor, y caja de cambios en una sola unidad, por lo que su validación debe cubrir los, mecánico, térmico, y dominios acústicos simultáneamente, no secuencialmente.
- La arquitectura del banco central es uno o dos dinamómetros de salida (uno por lado de la rueda) con Simulación de carga en carretera e inercia., a emulador de bateria en el lado de CC, e instrumentación sincronizada de potencia/par/NVH.
- Bloques de validación de claves: mapeo de desempeño (esfuerzo de torsión, fuerza, eficiencia en todo el espectro), eficiencia del ciclo de conducción (WLTP/CLTC), Análisis de pedidos NVH, resistencia térmica, y durabilidad para 200,000+ km espectros de carga equivalente.
- Las pruebas diferenciales requieren Control independiente del dinamómetro izquierdo/derecho. — los bancos de un solo banco de pruebas no pueden ejercer la vectorización del par ni los casos de desgaste diferencial.
Por qué E-Axles cambió los requisitos de prueba
El eje electrónico (unidad de accionamiento eléctrico, Edu) ganó la guerra del embalaje en vehículos eléctricos: combinación de motor de tracción, inversor, y el reductor de una sola velocidad en una sola carcasa ahorra masa, costo, y cableado. Pero la integración también fusionó lo que solían ser tres programas de validación separados.. Una prueba de banco de pruebas solo de motor no puede detectar la excitación del engranaje de engranajes retroalimentando el control del motor.; un equipo HIL inversor no puede ver cómo aparece la ondulación del bus de CC en el volante; una plataforma de caja de cambios no puede reproducir la ondulación del par del motor real. Por lo tanto, la validación del eje E se realiza a nivel de unidad., en bancos construidos para cargar los ejes de salida reales mientras se alimenta la entrada real de HV CC.
Arquitectura del banco de pruebas
Un banco completo de validación de ejes eléctricos consta de:
- Dinamómetros de salida: un dinamómetro AC de cuatro cuadrantes por eje de salida. Se requieren dos bancos de pruebas independientes para los ejes E con diferenciales abiertos o con vectorización de par: permiten que el banco mantenga velocidades desiguales izquierda/derecha (simulación de curvas) y divisiones de par. Las clasificaciones de velocidad deben cubrir el rango de velocidad de las ruedas con margen. (normalmente de 0 a 3000 rpm en la salida para vehículos de pasajeros, con un par de varios miles de Nm).
- Emulador de batería (Fuente/disipador de CC): una fuente de CC programable bidireccional, 400 Clase V/800 V, que reproduce curvas de voltaje versus SOC, Se hunde bajo carga como una mochila real., y absorbe la energía regenerada. La prueba desde un emulador en lugar de paquetes de baterías elimina la deriva del estado de carga de cada medición y elimina el riesgo de incendio del paquete de la celda..
- Simulación de carga en carretera: El controlador del banco de pruebas calcula la dinámica longitudinal del vehículo en tiempo real: resistencia aerodinámica, resistencia a la rodadura, calificación, e inercia del vehículo, por lo que el eje electrónico experimenta la misma trayectoria de carga que tendría en el vehículo. La simulación de inercia eléctrica reemplaza los volantes físicos.
- Cadena de medición: Analizador de energía HV en CC y (si es accesible) Lados de CA, bridas de torsión en ambas salidas, Acondicionamiento del refrigerante con medición de caudal/temperatura., Interfaz CAN/automotriz-Ethernet al inversor, además de acelerómetros y micrófonos para NVH.
- Acondicionamiento térmico: circuitos de refrigerante que controlan la temperatura de entrada desde –30 °C (plataformas de arranque en frio) a +90 °C, Dado que la eficiencia y la reducción de potencia son funciones importantes de la temperatura del aceite y del refrigerante..
Nuestro banco de pruebas de eje electrónico La página muestra configuraciones de referencia.; Los diseños de tren motriz completo con acoplamiento de buje se tratan en la sección banco de pruebas de tren motriz.
Los cinco bloques de validación
1. Mapeo de desempeño y eficiencia
Barrer toda la envolvente par-velocidad en ambas direcciones. (conducir y regenerar), registrar la potencia de entrada de CC y la potencia de salida del eje en cada punto estabilizado (generalmente entre 200 y 600 puntos ensamblados en mapas de contorno de eficiencia). El mapa es la ficha comercial del eje electrónico.: máxima eficiencia (Las unidades de última generación superan 92% conjunto), la forma de la isla de alta eficiencia, y límites de par continuo frente a pico con curvas de reducción térmica.
2. Pruebas de ciclo de conducción
Reproducir WLTP, CLTC, EPA, o ciclos específicos del cliente a través de la simulación de carga en carretera e integrar flujos de energía. Esto produce el número de contratos de compra de OEM en realidad: Wh/km atribuibles a la unidad motriz, separado en motor, inversor, y pérdidas de engranajes donde la instrumentación lo permite. La validación de la estrategia de regeneración pertenece aquí: verificar la combinación suave en el cruce por cero del par, que también es un evento NVH (vea abajo).
3. NVH y análisis de pedidos
Los ejes E reemplazaron el ruido del motor con un fondo silencioso en el que son notorios los chirridos de los engranajes y el ruido del inversor.. Las pruebas de NVH en banco realizan barridos a baja velocidad mientras registran vibraciones y acústica., descomponiendo el espectro en órdenes: pedidos de malla de engranajes (número de dientes × velocidad del eje), órdenes de paso de polos del motor, y bandas laterales de conmutación del inversor. Los mapas de orden identifican si un tono objetable es un problema de macrogeometría del engranaje, un problema electromagnético del motor, o un artefacto de control. El contragolpe y el ruido sordo de inversión de par reciben pruebas de cruce por cero dedicadas. Requisitos: dinamómetros de bajo ruido (o aislamiento acústico entre dyno y DUT), y medición de par con un ancho de banda muy por encima de la frecuencia de engranaje más alta de interés. Vea nuestro Guía de pruebas EV NVH para detalles de medición.
4. Pruebas térmicas
Capacidad de potencia continua en la peor temperatura del refrigerante, perfiles de subida de colinas (par máximo a baja velocidad: el peor caso térmico tanto para el motor como para el inversor), verificación de la curva de reducción térmica, y entrega de par de arranque en frío a –30 °C. Porque la caja de cambios comparte aceite con la refrigeración del motor en muchos diseños., La estabilización de la temperatura del aceite domina los presupuestos de tiempo de prueba..
5. Durabilidad y resistencia
Las pruebas de espectro de carga comprimen la vida útil del campo en semanas de laboratorio: Histogramas de par, velocidad y tiempo estandarizados o patentados por OEM que se reproducen continuamente, normalmente equivalente a 200.000-300.000 km. Modos de falla buscados: picaduras y micropicaduras de engranajes, erosión eléctrica del rodamiento (Corrientes del eje inducidas por el inversor: verificadas mediante la inspección de las pistas de rodamiento en el momento del desmontaje.), spline trasteando, desgaste del sello, y envejecimiento del aislamiento. Carrera en bancos de resistencia 24/7 durante meses, lo que hace recuperación de energía regenerativa y sistemas de seguridad de operación desatendida (detección de incendios, Enclavamientos de alta tensión, monitoreo remoto) Requisitos estándar en lugar de opciones..
Presupuesto de precisión de instrumentación
| Canal | Requisito | Impulsado por |
|---|---|---|
| Par de salida | ±0,1–0,2% de la lectura | Mapas de eficiencia: 0.2% error de par ≈ 0.2 error de eficiencia pt |
| alimentación CC | Clase 0.1 analizador de energía | Eficiencia combinada >92% deja pequeñas pérdidas por resolver |
| Velocidad | ±0,05%, resolución alta | Análisis de pedidos y cálculos dependientes del deslizamiento. |
| Flujo/temperatura del refrigerante | ±2% / ±0,5K | Segregación de pérdidas mediante verificación cruzada de calorimetría |
| Vibración/acústica | Para ISO 3745 clase para la celda | Correlación de aprobación de NVH con el vehículo |
La calibración de la cadena de torsión frente a referencias trazables a intervalos programados es lo que mantiene comparables las campañas de prueba con meses de diferencia: nuestra guía de calibración cubre el procedimiento.
Preguntas frecuentes
¿Se puede probar un eje eléctrico con un solo dinamómetro??
Sólo parcialmente. El bloqueo o la suma de las salidas a través de un dispositivo de bloqueo del diferencial permite realizar pruebas de rendimiento y eficiencia en línea recta.. Cualquier cosa que involucre el propio diferencial: velocidades de rueda desiguales, vectorización de par, Durabilidad diferencial: requiere dinamómetros izquierdo y derecho independientes.. Comprar un banco de pruebas único ahora y actualizarlo más tarde generalmente cuesta más que especificar salidas duales inicialmente.
Emulador de batería o paquete de batería real para pruebas en banco?
Emulador, para casi todos los trabajos de validación: comportamiento de voltaje repetible, curvas SOC programables, tiempo de inactividad de gestión sin cargo, No hay riesgo de fuga térmica en la celda., y absorbe regeneración indefinidamente. Los paquetes reales ingresan a las pruebas de integración del sistema donde la interacción del paquete BMS es en sí misma el tema de prueba..
¿Qué incluye realmente la eficiencia del eje electrónico??
Eficiencia combinada = potencia mecánica en el lado de la rueda / entrada CC, captura de pérdidas del inversor, perdidas motoras, y pérdidas de engranajes en un solo número. Las unidades de velocidad única de última generación alcanzan un máximo superior al 92-94 %; La eficiencia promedio del ciclo de conducción es siempre menor. (normalmente entre 82% y 88%) porque los ciclos pasan tiempo con cargas ligeras donde dominan las pérdidas fijas. Pregunte siempre si un número citado es pico o promedio de ciclo.
¿Cuánto tiempo lleva un programa completo de validación del eje electrónico??
Para un nuevo diseño: mapeo de desempeño y eficiencia 2 a 4 semanas; Caracterización de NVH 2 a 3 semanas; calificación térmica 3–6 semanas; durabilidad 3 a 6 meses de funcionamiento continuo (el camino crítico). Los programas superponen bloques en múltiples bancos para comprimir el calendario, razón por la cual los fabricantes de equipos originales (OEM) y los de nivel 1 realizan pruebas de tamaño en torno a la flota de durabilidad., no el laboratorio de rendimiento.
¿Qué clasificación de velocidad necesitan los dinamómetros de salida??
Las velocidades de las ruedas de los vehículos eléctricos de pasajeros alcanzan su punto máximo entre 2000 y 2500 rpm (250 clase km/h), pero los bancos de pruebas necesitan margen para casos de exceso de velocidad más capacidad de torsión para mantener la torsión máxima del eje en el lanzamiento. (normalmente entre 3.000 y 6.000 Nm). Los dinamómetros de alto par y accionamiento directo evitan el mantenimiento de la caja de cambios en el propio banco; Las soluciones de dinamómetro orientadas intercambian el costo con el NVH de banco adicional que complica las mediciones acústicas..
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