Po co testować cały układ napędowy — nie tylko silnik
Silnik, który osiąga 95% wydajność na samodzielnym stanowisku testowym może zapewnić tylko 88% wydajność systemu zamontowanego w pojeździe — ze względu na straty w skrzyni biegów, straty różnicowe, straty przełączania falownika, oraz interakcje termiczne między komponentami, których nie można przewidzieć na podstawie samych testów poszczególnych komponentów.
System badania układu napędowego pojazdów elektrycznych (wiceprezes) rozwiązuje ten problem poprzez połączenie całego układu napędowego z silnikiem, falownik, skrzynia redukcyjna, i mechanizm różnicowy – do dynamometru na osi lub od strony koła. Jest to jedyna konfiguracja, która oddaje rzeczywistą wydajność systemu, Zachowanie NVH, i wydajność cieplną przed integracją z pojazdem.
Układ napędowy EV vs. Stanowisko do testowania silników elektrycznych: Kluczowe różnice
| Parametr | Test silnika elektrycznego (EVM) | Test układu napędowego pojazdu elektrycznego (wiceprezes) |
|---|---|---|
| Obiekt testowy | Silnik + tylko falownik | Silnik + falownik + skrzynia biegów + różnicowy |
| Interfejs mechaniczny | Wał wyjściowy silnika | Kołnierze osi / piasty kół |
| Pomiar momentu obrotowego | Wał silnika (wejście do skrzyni biegów) | Koniec osi (wyjście z układu napędowego) |
| Pomiar efektywności | Silnik + wydajność systemu inwertera | Całkowita wydajność układu napędowego, łącznie ze skrzynią biegów |
| Źródła NVH przejęte | Silnik elektromagnetyczny NVH | Silnik + siatka przekładni skrzyni biegów + różnicowy |
| Integracja chłodzenia | Tylko obwód chłodzenia silnika | Silnik + obwód chłodzenia oleju skrzyni biegów |
| Złożoność systemu | Średni | Wysoki |
Co sprawdza system testowy układu napędowego pojazdu elektrycznego?
Testy wydajności
System EVP obejmuje wszystkie testy wydajności na poziomie silnika oraz elementy specyficzne dla układu napędowego:
- Ciągły wyjściowy moment obrotowy i moc — mierzone na końcu osi
- Szczytowy wyjściowy moment obrotowy i moc — zdolność przyspieszania na poziomie pojazdu
- Skuteczność hamowania regeneracyjnego — energia odzyskana na końcu osi zwrócona do szyny prądu stałego
- Krzywa charakterystyczna T-N — wyjściowy moment obrotowy układu napędowego vs. prędkość wyjściowa
- Przełożenie skrzyni biegów i wydajność przekładni — sprawność mechaniczna przekładni redukcyjnej w każdym punkcie pracy
- Różnicowy rozkład momentu obrotowego — w przypadku systemów dwusilnikowych lub systemów aktywnego wektorowania momentu obrotowego
Testy NVH
- Hałas siatki przekładni — analiza częstotliwości hałasu skrzyni biegów przy każdej prędkości i obciążeniu
- Analiza kolejności skomleń — identyfikacja kolejności zazębień kół zębatych i ich harmonicznych
- Wibracje przenoszone przez konstrukcję — wibracje przenoszone ze skrzyni biegów na obudowę silnika i ramę montażową
- Hałas powietrzny — pomiar poziomu ciśnienia akustycznego w pozycjach znormalizowanych
- Grzechotać i stukać — przejściowe zdarzenia NVH podczas odwracania obciążenia i włączania
Testy termiczne
- Mapa termiczna silnika — kręte, łożysko, i temperatury obudowy przy ciągłym obciążeniu
- Wzrost temperatury oleju w skrzyni biegów — równowaga termiczna smaru przekładniowego
- Walidacja obwodu chłodziwa — natężenie przepływu chłodziwa, temperatury na wlocie/wylocie, wydajność chłodzenia
- Charakterystyka obniżenia parametrów termicznych — o ile moc zostaje zmniejszona, gdy temperatury zbliżają się do wartości dopuszczalnych
Testy wytrzymałości i trwałości
- Symulacja cyklu jazdy — WLTP, N.E.D.C, lub niestandardowe profile cykli jazdy replikowane na stanowisku testowym
- Cykl termiczny — powtarzane cykle nagrzewania i schładzania w celu naprężenia powierzchni styku termicznego
- Wytrzymałość na przeciążenia — działanie z utrzymującym się szczytowym momentem obrotowym powyżej czasu znamionowego w celu przyspieszenia starzenia
Ekran symulacji cyklu jazdy przedstawiający profil momentu obrotowego i prędkości w cyklu WLTP z nałożoną reakcją silnika w czasie rzeczywistym
Architektura systemu: Seria EVP
Zasada projektowania modułowego
System EVP wykorzystuje architekturę modułową, którą można skonfigurować dla różnych układów układu napędowego:
- Jednosilnikowy, reduktor jednobiegowy — najczęstsza konfiguracja pojazdu elektrycznego dla pasażerów
- System dwusilnikowy - przód + oś tylna badana jednocześnie lub niezależnie
- Przekładnia wielobiegowa — do komercyjnych zastosowań pojazdów elektrycznych z 2-biegową lub 3-biegową skrzynią biegów
- e-oś (zintegrowany zespół silnik-skrzynia biegów-mechanizm różnicowy) — rosnący segment kompaktowych pasażerskich pojazdów elektrycznych
Kluczowe komponenty
Jednostka dynamometryczna
Do badania końca osi, dwa zsynchronizowane hamownie łączą się z lewym i prawym kołnierzem osi. Każda hamownia jest niezależnie sterowana, umożliwiając symulację wektorowania momentu obrotowego i testowanie asymetrycznego obciążenia. Moc znamionowa dynamometru od 100 kW do 400 kW na oś pokrywa wszystkie zastosowania w pojazdach pasażerskich i lekkich pojazdach komercyjnych.
Zasilacz wysokiego napięcia
Dwukierunkowy zasilacz prądu stałego (100–1000 V, aż do 500 A) zasila testowany falownik, symulując akumulator pojazdu. Zasilacze regenerują energię z powrotem do sieci podczas testów hamowania regeneracyjnego – co ma kluczowe znaczenie dla efektywności energetycznej przy dużych poziomach mocy.
Precyzyjny pomiar momentu obrotowego — podwójna pozycja
System EVP instaluje czujniki momentu obrotowego w dwóch pozycjach jednocześnie:
- Położenie wału silnika — mierzy wyjściowy moment obrotowy silnika przed skrzynią biegów
- Położenie końcowe osi — mierzy wyjściowy moment obrotowy układu napędowego za skrzynią biegów i mechanizmem różnicowym
Stosunek momentu obrotowego na końcu osi do momentu obrotowego na wale silnika, skorygowany o współczynnik prędkości, bezpośrednio zapewnia wydajność mechaniczną skrzyni biegów — w sposób ciągły i w czasie rzeczywistym we wszystkich punktach pracy.
Izba Ekologiczna (Fakultatywny)
Zintegrowana komora termiczna otacza zespół układu napędowego i może kontrolować temperaturę otoczenia w zakresie od -40°C do +120°C. Umożliwia to testowanie wydajności przy zimnym rozruchu (krytyczne dla rynków WNP i krajów nordyckich) oraz testy wytrzymałościowe w wysokiej temperaturze otoczenia (istotne dla zastosowań na Bliskim Wschodzie).
Odniesienie do specyfikacji systemu EVP
| Parametr | Specyfikacja |
|---|---|
| Zakres mocy silnika | 50 kW – 800 kW |
| Maksymalna prędkość silnika | 20,000 obr./min |
| Maksymalny moment obrotowy osi | 10,000 N·m |
| Napięcie szyny DC | 200 V – 1,000 V |
| Dokładność czujnika momentu obrotowego silnika | ±0,1% pełnej skali |
| Dokładność czujnika momentu obrotowego osi | ±0,1% pełnej skali |
| Dokładność analizatora mocy | ±0,05% |
| Dynamiczne kanały sygnałowe | 16–32 kanały, 24-fragment, 51.2 kS/s |
| Konfiguracja hamowni | Pojedyncza lub podwójna oś |
| Odzysk energii | AFE, >95% efektywność |
| Symulacja cyklu jazdy | WLTP, N.E.D.C, profile niestandardowe |
| Zakres komór środowiskowych | -40°C do +120°C (fakultatywny) |
| Standardy zgodności | GB/T 18488, GB/T 19752, IEC 60034 |
Aplikacja w świecie rzeczywistym: Walidacja eAxle
eAxle — zintegrowana jednostka łącząca silnik, falownik, i jednobiegowa przekładnia redukcyjna w jednej obudowie — to dominująca architektura w nowych programach pasażerskich pojazdów elektrycznych. Wymagane jest przetestowanie osi eAxle w systemie EVP:
- Montaż zespołu eAxle w uchwycie badawczym z czopami osi podłączonymi do lewego i prawego hamowni
- Podłączenie zacisków falownika WN do dwukierunkowego zasilania prądem stałym
- Montaż obiegów płynu chłodzącego do chłodzenia silnika i skrzyni biegów
- Podłączenie wszystkich kabli sygnałowych: czujniki momentu obrotowego, termopary, akcelerometry wibracyjne, sygnał rezolwera/enkodera
- Uruchamianie automatycznej sekwencji testowej: mapę wydajności, Przemiatanie NVH, wygrzewanie termiczne, symulacja cyklu jazdy
Kompletny program walidacji eAxle w systemie EVP zajmuje zazwyczaj 5–10 dni testowych nowego projektu, 1–2 dni na badania akceptacyjne partii produkcyjnej.
Często zadawane pytania
Czy system EVP może testować konfiguracje z napędem na przednie i na tylne koła??
Tak. Adaptery interfejsów mechanicznych umożliwiają obsługę różnych konfiguracji osi. Dla AWD (napęd na wszystkie koła) systemy z niezależnymi silnikami przednimi i tylnymi, każdy zespół silnik-przekładnia jest badany niezależnie, chyba że dostępna jest tandemowa komora testowa z czterema dynamometrami.
Jaka jest różnica między testowaniem eAxle a testowaniem oddzielnego silnika? + skrzynia biegów?
eAxle to wstępnie zintegrowana jednostka ze wspólną obudową — łączy się ją tylko na kołnierzach osi. Oddzielny silnik + skrzynia biegów wymaga dwóch interfejsów mechanicznych (wał silnika i wał wyjściowy skrzyni biegów) i pośredni sprzęt sprzęgający. Testowanie eAxle jest ogólnie prostsze w konfiguracji, ale wymaga hamowni osi o większym momencie obrotowym, ponieważ zintegrowane jest już multiplikowanie skrzyń biegów.
W jaki sposób mierzona jest wydajność skrzyni biegów w systemie EVP?
Jednocześnie: moment obrotowy wału silnika × prędkość obrotowa wału silnika = moc mechaniczna wprowadzona do skrzyni biegów. Moment obrotowy osi × prędkość osi = moc mechaniczna wyjściowa ze skrzyni biegów (uwzględnienie współczynnika prędkości). Sprawność skrzyni biegów = moc wyjściowa / moc wejściowa. Obliczenia te są wykonywane w sposób ciągły w oprogramowaniu testowym w każdym punkcie pracy.
Czy system testowy obejmuje możliwość testowania falownika??
Tak. Analizator mocy mierzy zarówno szynę DC (wejście do falownika) i 3-fazowe zaciski prądu przemiennego (wyjście z falownika do silnika), umożliwiając obliczenie wydajności falownika oddzielnie od sprawności silnika. Ogólna wydajność systemu = (moc wyjściowa mechaniczna osi) / (Wejście elektryczne szyny DC).
Jakie rynki napędzają popyt na systemy testowania układów napędowych pojazdów elektrycznych?
Największym rynkiem pozostają Chiny, napędzany przez GB/T 18488 wymagania dotyczące homologacji typu. Bliski Wschód szybko się rozwija wraz z wejściem w życie regionalnych przepisów dotyczących pojazdów elektrycznych. Azja Południowo-Wschodnia (Tajlandia, Indonezja, Wietnam) wyłania się jako centrum produkcyjne zarówno chińskich, jak i zachodnich marek pojazdów elektrycznych, tworzenie zapotrzebowania na lokalne możliwości testowania. Rynki WNP (Rosja, Kazachstan) zwiększają popularność pojazdów elektrycznych ze względu na lokalne wymagania dotyczące zawartości, które wymagają możliwości walidacji w danym kraju.
Wniosek
System testowania układu napędowego pojazdów elektrycznych jest niezbędnym narzędziem do sprawdzania kompletnych elektrycznych układów napędowych przed integracją z pojazdem. Mierząc efektywność, NVH, i wydajność cieplną na poziomie systemu — a nie tylko na poziomie silnika — inżynierowie identyfikują problemy z integracją, które w przeciwnym razie ujawniłyby się dopiero podczas kosztownych testów na poziomie pojazdu.
Seria EVP firmy EconoTest obejmuje konfiguracje od jednego do dwóch silników 50 kW do 800 kW, z możliwością pełnej symulacji cyklu jazdy i zgodnością z chińskimi i międzynarodowymi normami dotyczącymi pojazdów elektrycznych.
→ Skontaktuj się z nami aby omówić konfigurację układu napędowego i wymagania programu testowania.
Powiązane artykuły
- Przewodnik po stanowisku testowym silnika napędowego EV
- Testowanie silnika motocykla elektrycznego
- Stanowisko do testowania silników rowerów elektrycznych ze średnim napędem
Porozmawiaj z Inżynierem
Potrzebujesz pomocy w wyborze sprzętu testowego?
Podaj nam typ swojego silnika, zakres mocy i wymagania testowe — zalecimy odpowiednią konfigurację stanowiska badawczego 24 godziny.
