Wektorowanie momentu obrotowego i weryfikacja e-osi dwusilnikowych: Testowanie rozkładu momentu obrotowego na osiach

Wektorowanie momentu obrotowego jest teraz podstawową funkcją układu napędowego pojazdów elektrycznych

Kiedy BMW wypuściło i4 M50 z niezależnymi silnikami elektrycznymi z przodu i z tyłu, oraz kiedy Rivian i BYD zbudowały architekturę czterosilnikową, w której każde koło otrzymuje indywidualnie zadany moment obrotowy, Wyzwanie stojące przed inżynierem testowym uległo zasadniczej zmianie. Testowanie mocy pojedynczego silnika przestało już wystarczać, efektywność, i NVH w izolacji. Stało się pytanie: jak sprawdzić interakcję między dwoma lub większą liczbą silników, których polecenia dotyczące momentu obrotowego zmieniają się tysiące razy na sekundę w odpowiedzi na sterownik momentu odchylenia?

Wektorowanie momentu obrotowego — celowy asymetryczny rozkład momentu obrotowego pomiędzy lewym i prawym kołem, lub pomiędzy przednią i tylną osią — zapewnia właściwości jezdne, których nie mogą dorównać mechaniczne mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu. Ale poświadczenie, że e-oś z wektorowaniem momentu obrotowego faktycznie dostarcza zadany moment obrotowy na każde koło, z określonym czasem reakcji i bez nieoczekiwanego sprzężenia pomiędzy obydwoma kanałami, wymaga konfiguracji stanowiska testowego, która znacznie wykracza poza konwencjonalne stanowisko do pomiaru wytrzymałości silników elektrycznych.

Anatomia stanowiska testowego dwusilnikowej osi elektronicznej

Stanowisko badawcze eAxle z wektorowaniem momentu obrotowego musi jednocześnie kontrolować i mierzyć oba wały wyjściowe. Najpopularniejsza architektura wykorzystuje dwa niezależne hamownie obciążeniowe, każdy połączony z jednym wałem wyjściowym badanej osi eAxle. Hamownie są kontrolowane w czasie rzeczywistym przez HIL (Sprzęt w pętli) system symulujący dynamikę pojazdu — prędkości kół przekazywane do sterownika wektorowania momentu obrotowego pojazdu są obliczane na podstawie modelu pojazdu o siedmiu stopniach swobody działającego w czasie rzeczywistym.

• Niezależne hamownie wałowe: Obie hamownie muszą mieć dopasowane pasmo pomiaru momentu obrotowego (≥ 200 Hz), a przetworniki momentu obrotowego muszą być skalibrowane w sposób identyfikowalny. Dryft kalibracyjny pomiędzy dwoma kanałami wynoszący zaledwie 0.5% wprowadzi fałszywy sygnał momentu odchylenia, który zakłóca walidację rozkładu momentu obrotowego.
• Symulacja prędkości koła: Model HIL generuje realistyczne sygnały prędkości kół (MÓC / Flexray) odtwarzające warunki poślizgu pojazdu podczas manewru pokonywania zakrętów – kluczowe dane wejściowe dla obserwatora współczynnika poślizgu sterownika wektorowania momentu obrotowego.
• Reprezentacja sztywności wału napędowego: Rzeczywiste wały napędowe pojazdów mają skończoną sztywność skrętną (zazwyczaj 500–2 000 Nm/rad). Sprzęgło na stanowisku badawczym musi albo odtworzyć tę sztywność za pomocą specjalnie zaprojektowanych zgodnych sprzęgieł, albo kompensować ją w pętli odniesienia momentu obrotowego sterownika hamowni.

Podstawowe elementy testowe do walidacji wektorowania momentu obrotowego

1. Dokładność statycznego rozkładu momentu obrotowego

Ze sterownikiem pojazdu sterującym określonym stosunkiem podziału momentu obrotowego od lewej do prawej (np., 60:40), stanowisko mierzy rzeczywisty moment obrotowy na każdym wale wyjściowym w 10-sekundowym przedziale czasu ustalonego. Próbę powtarza się o godz 10 punkty pracy prędkość-moment obrotowy obejmujące całą obwiednię.

Kluczowe wskaźniki: Bezwzględny błąd momentu obrotowego na każdym wale (Nm); błąd współczynnika podziału momentu obrotowego (% nakazanego stosunku); powtarzalność (P) nad 10 kolejne przebiegi w tym samym punkcie pracy.

2. Dynamiczna reakcja na krok momentu obrotowego

Sterownik otrzymuje polecenie przejścia od układu symetrycznego 50:50 dystrybucja asymetryczna 80:20 (lub pełne jednostronne) podzielone w minimalnym czasie. Stanowisko rejestruje reakcję skokową momentu obrotowego każdego wału, a moment odchylający generowany przez różnicę momentu obrotowego oblicza się na podstawie znanego rozstawu kół pojazdu docelowego.

Kluczowe wskaźniki: Czas narastania od 10% Do 90% docelowej różnicy momentu obrotowego (cel: ≤ 20 ms dla aplikacji wydajnościowych); przekroczenie momentu obrotowego (% docelowej amplitudy kroku); sprzęgło — zmiana momentu obrotowego na wale niezasterowanym podczas kroku.

3. Dokładność generowania momentu odchylenia

Przy określonej prędkości pojazdu (np., 80 km/h na osi), sterownikowi wektorowania momentu obrotowego otrzymuje polecenie wygenerowania określonego momentu odchylenia (np., +500 Nm-m względem środka ciężkości pojazdu). Ławka, w połączeniu z dynamiką pojazdu modelem HIL, sprawdza, czy rzeczywisty moment odchylający wynikający z asymetrii momentu obrotowego odpowiada wartości zadanej w ramach tolerancji specyfikacji (typowo ±5%).

Kluczowe wskaźniki: Błąd momentu odchylenia w stanie ustalonym; gradient momentu odchylenia vs. kąt skrętu większy niż ±20° symulowanego zapotrzebowania na przyspieszenie boczne; niezmienność momentu odchylenia przy zmianach poślizgu opon (symulowane za pomocą modelu HIL).

4. Sprzężenie krzyżowe i odrzucanie zakłóceń

Kiedy następuje szybka zmiana zadanego momentu obrotowego w jednym silniku, wpływ na wyjściowy moment obrotowy drugiego wału musi być niższy od określonego progu zakłóceń. Słabe oddzielenie pomiędzy dwiema pętlami sterowania falownika powoduje: “rozmowa krzyżowa” momentu obrotowego, który kierowca postrzega jako nieoczekiwane zaburzenie odchylenia. Ławka stosuje PRBS (Pseudolosowa sekwencja binarna) zakłóceń momentu obrotowego na jednym wale i mierzy funkcję przenoszenia zanieczyszczeń na drugi wał.

Kluczowe wskaźniki: Wielkość funkcji przenoszenia sprzężenia krzyżowego przy 10 Hz, 50 Hz, 100 Hz; kąt fazowy sprzężenia; szerokość pasma, w której sprzężenie skrośne jest poniżej -40 dB (tj., < 1% contamination).

5. Symetria termiczna przy obciążeniu asymetrycznym

Na przykład utrzymujący się manewr wektorowania momentu obrotowego, okrążenie toru z ciągłym pokonywaniem zakrętów – obciąża jeden silnik znacznie bardziej niż drugi. Stanowisko testowe utrzymuje stałą asymetryczną komendę momentu obrotowego (np., 80% na silniku koła zewnętrznego, 20% na wewnętrznej) przez minimum 10 minut i monitoruje temperaturę uzwojeń po obu stronach. Jeśli obieg chłodzenia jest wspólny (wspólna szyna chłodziwa), temperatura silnika po stronie gorącej musi mieścić się w granicach limitu termicznego, nawet jeśli silnik po stronie zimnej wytwarza minimalną ilość ciepła. Rozkład przepływu chłodziwa pomiędzy obydwoma silnikami należy scharakteryzować przy najgorszym przypadku jednostronnego obciążenia.

Integracja z symulacją dynamiki pojazdu

Testy wektorowania momentu obrotowego o najwyższej wartości przeprowadzane są przy użyciu sterownika eAxle działającego w pętli zamkniętej w stosunku do pełnego modelu dynamiki pojazdu w czasie rzeczywistym. Bagażnik HIL symuluje siły działające w oponach (za pomocą Magicznej Formuły Pacejka lub podobnej), kinematyka zawieszenia, i wejście kierowcy w układ kierowniczy. Reakcje sterownika na stabilizację odchylenia pojazdu na symulowane zdarzenia nadsterowności i podsterowności są sprawdzane w odniesieniu do celów zespołu inżynierów dynamiki pojazdu — a wszystko to przed zbudowaniem prototypu pojazdu.

ECONOTESTS może dostarczyć dwuwałowe stanowiska testowe eAxle z dopasowanymi hamowniami, Integracja HIL, oraz łańcuch oprzyrządowania potrzebny do walidacji wektorowania momentu obrotowego. Niezależnie od tego, czy Twój program obejmuje luksusową oś eAxle, czy też ekonomiczną, dwusilnikową tylną oś SUV-a, porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów o właściwej architekturze testów.