Стенд для испытаний электродвигателей: Как выбрать правильную систему для испытаний трансмиссии электромобиля

Испытания силовых агрегатов электромобилей стали одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка испытательных стендов для двигателей.. Разрабатываете ли вы тяговый двигатель, проверка инвертора, или проведение заключительных производственных проверок электронных осей, Выбор подходящего испытательного стенда для электродвигателей требует другого набора критериев, чем традиционные испытания промышленных двигателей..

В этом руководстве рассматриваются ключевые технические и коммерческие соображения для инженеров и групп по закупкам, оценивающих системы тестирования электромобилей..

Почему электродвигатели отличаются от тестов

Стандартные промышленные двигатели обычно работают на фиксированных скоростях при постоянных нагрузках.. Тяговые электродвигатели принципиально отличаются:

• Широкий диапазон скоростей: 0 к 15,000+ об/мин, иногда 20,000+ Число оборотов в минуту для высокопроизводительных двигателей
• Высокий пиковый крутящий момент: Пиковый крутящий момент часто в 3–4 раза превышает непрерывный крутящий момент во время резких ускорений.
• Регенеративное торможение: Двигатель работает как генератор, подача энергии обратно в батарею
• Четырехквадрантный режим: Двигатель может вращать или поглощать крутящий момент в обоих направлениях вращения.
• Термическая чувствительность: Производительность и эффективность двигателя значительно снижаются при повышении температуры обмотки.
• Высокие частоты переключения: Частоты ШИМ инвертора влияют на пульсации крутящего момента и акустический шум.

Испытательный стенд, предназначенный для 30 Промышленный двигатель кВт не может адекватно протестировать 150 Тяговый электродвигатель кВт, даже если номинальная мощность выглядит одинаково, поскольку электродвигатель требует четырехквадрантной мощности., высокий динамический отклик, и измерения на гораздо более высоких скоростях.

Основные критерии выбора испытательных стендов для электродвигателей

1. Номинальная мощность и крутящий момент

Начните с пиковых характеристик вашего двигателя., не сплошные рейтинги:

• Рейтинг власти: Соответствие или превышение пиковой выходной мощности двигателя (не непрерывный)
• Пиковый крутящий момент: Многие электродвигатели обеспечивают непрерывный крутящий момент в 2–4 раза в течение коротких периодов времени.; динамометр должен поглотить это без повреждений
• Максимальная скорость: Муфта и динамометр должны безопасно выдерживать максимальную скорость двигателя на холостом ходу с соответствующими запасами безопасности. (обычно 120%)

Для тяговых двигателей легковых автомобилей, распространенные диапазоны: непрерывная мощность 50–250 кВт и пиковый крутящий момент 100–400 Нм.. Двигатели для коммерческих автомобилей и автобусов масштабируются значительно выше..

2. Четырехквадрантный (Регенеративный) Динамометр

Это наиболее важный критерий выбора для тестирования электромобилей.. Четырехквадрантный динамометр может:

• Двигатель тестируемого устройства (имитировать условия дорожной нагрузки)
• Поглощайте энергию устройства (имитировать рекуперативное торможение)
• Работать в обоих направлениях вращения (движение вперед и назад)
• Подача восстановленной энергии обратно в сеть (снижение эксплуатационных расходов на 40–60%)

Вихретоковые динамометры, используемые для традиционных испытаний двигателей, имеют только два квадранта — они поглощают энергию, но не могут ее вернуть.. Для испытаний силовых агрегатов электромобилей, указать Динамометр переменного тока спина к спине (также называется четырехквадрантным или регенеративным динамометром.) как жесткое требование.

3. Динамический отклик и пропускная способность

Системы управления электромобилями и тестирование инверторов часто требуют, чтобы динамометр имитировал быстро меняющиеся условия дорожной нагрузки. (крутящий момент ступенчато <50 РС, переходные процессы скорости, события скольжения). Проверять:

• Полоса крутящего момента: Способность динамометра следовать команде крутящего момента. Высокопроизводительные системы достигают полосы пропускания 100–500 Гц.
• Реакция управления скоростью: Для испытаний с регулируемой скоростью, время ответа должно быть <10 РС
• Управление частотой обновления: Контуры управления ПЛК или DSP на 1 кГц или выше обеспечивают точное моделирование циклов динамических дорожных нагрузок. (ВЛТЦ, Н.Э.Д.К., УДДС)

Если ваша тестовая программа включает аппаратное обеспечение в цикле (Привет) моделирование, связь в реальном времени с испытательным стендом через EtherCAT, ПРОФИНЕТ, или CAN также требуется.

4. Точность измерения и каналы

Тестирование эффективности электромобилей требует одновременного измерения как электрической входной, так и механической выходной мощности.:

Механические измерения:

• Точность крутящего момента: ≤0,1–0,3% полной шкалы для сертификационных испытаний; 0.5% приемлемо для развивающей работы
• Измерение скорости: Инкрементный или абсолютный энкодер, разрешение ≤0,01 об/мин
• Температура: Датчики PT100 на обмотках двигателя, вход/выход охлаждающей жидкости, и динамометр

Электрические измерения:

• Прецизионный анализатор мощности: 3-измерение фазного напряжения и тока на выходе инвертора
• Мониторинг напряжения и тока шины постоянного тока
• Высокоскоростная выборка (≥100 кСб/с) для захвата гармоник ШИМ и событий переключения

Сочетание электрических и механических измерений позволяет рассчитать карты эффективности двигателя — основной результат большинства программ разработки электродвигателей..

5. Интеграция управления температурным режимом

Электродвигатели используют жидкостное охлаждение, и испытательный стенд должен воспроизводить условия производственного охлаждения.:

• Кондиционирование температуры охлаждающей жидкости: Поддерживайте температуру на входе на уровне ±1°C от заданного значения. (обычно 25°C или 65°C)
• Контроль расхода: Соответствуйте номинальному потоку охлаждения двигателя.
• Возможность термоциклирования: Для испытаний на выносливость, возможность циклического изменения температуры охлаждающей жидкости для имитации условий пуска в холодном состоянии и перегрева.

Термически неадекватные условия испытаний приводят к вводящим в заблуждение данным по эффективности и размагничиванию.. Убедитесь, что на стенде имеется встроенный блок термического кондиционирования. (ТЦУ), не просто пассивный теплообменник.

6. Программное обеспечение и автоматизация

Для испытаний двигателей электромобилей, программное обеспечение для автоматизации тестирования должно поддерживать:

• Анализ карты эффективности: Автоматизированные испытания по схеме сетки в рабочих точках с фиксированным крутящим моментом/скоростью., создание карт эффективности с цветовой кодировкой
• Проверка размагничивания: Высокотемпературное изменение крутящего момента при повышенных температурах обмотки
• Интеграция измерений NVH: Триггерный интерфейс для микрофонных решеток и акселерометров
• МЭК 60034-2-1 / IEEE 112 согласие: Стандартизированные методы измерения эффективности
• Воспроизведение цикла WLTC/NEDC/UDDS: Для тестирования на уровне трансмиссии

В стандартном программном обеспечении промышленного испытательного стенда обычно отсутствуют программы испытаний, специфичные для электромобилей.; уточните у поставщика, какие стандарты тестирования поддерживает его программное обеспечение «из коробки».

Конфигурации испытательного стенда EV в зависимости от применения

Инвертор + Интеграционное тестирование двигателя

Объем: Проверьте соответствие инвертора и двигателя перед интеграцией в автомобиль.
Требования: Четырехквадрантный динамометр, прецизионный анализатор мощности, термоциклирование, возможность полной скорости
Типичная спецификация: 150 кВт, 0–15 000 об/мин, Точность крутящего момента ±0,3%

E-Axle (Мотор + Коробка передач + Дифференциал) Тестирование

Объем: Проверка комплектного электронного моста в том виде, в котором он доставлен на сборку автомобиля.
Требования: Динамометр с высоким крутящим моментом на выходных валах (после понижения передачи), двухвальная конфигурация для дифференциальных испытаний
Типичная спецификация: 500–2000 Нм выходного крутящего момента, двойной выходной вал со скоростью вращения 0–3000 об/мин

Конец линии (окончание жизни) Производственные испытания

Объем: Каждая единица проверяется перед отправкой — высокая производительность, автоматизированный пройден/не пройден
Требования: Быстрое подключение двигателя (Общий цикл ≤90 секунд), автоматизированная последовательность, Интеграция SPC
Типичная спецификация: Упрощенная проверка крутящего момента/эффективности в одной точке при 3–5 рабочих точках на единицу

Испытания на выносливость и долговечность

Объем: Имитировать 200,000+ км циклов езды в ускоренном режиме
Требования: 24/7 надежность работы, автоматизированный термоциклинг, удаленный мониторинг
Типичная спецификация: Эквивалент стенда интеграционного тестирования., с расширенным диапазоном термоциклирования

Что спрашивать у поставщиков

При запросе расценок на испытательный стенд для электродвигателей, предоставьте эти минимальные характеристики и задайте эти вопросы:

Предоставлять:

• Номинальная мощность двигателя (кВт) и пиковая мощность (кВт, продолжительность)
• Максимальный непрерывный крутящий момент (Нм) и пиковый крутящий момент (Нм, продолжительность)
• Максимальная рабочая скорость (об/мин)
• Тип охлаждения двигателя (с жидкостным или воздушным охлаждением)
• Требуемый класс точности измерений
• Стандарты испытаний, которым необходимо соответствовать (МЭК, IEEE, ГБ/т, и т. д.)

Спросите поставщика:

1. Является ли динамометр четырехквадрантным?? Каков предел перегрузки по пиковому крутящему моменту и в течение какого времени??
2. Какова полоса измерения крутящего момента? (Гц)?
3. Включен ли термокондиционер, или цитируется отдельно?
4. Включает ли программное обеспечение автоматизацию карт эффективности и какие профили ездового цикла встроены??
5. Какие интерфейсы связи доступны для интеграции HiL?
6. Каковы сроки поставки и сроки ввода в эксплуатацию??

Стенды для испытаний электродвигателей ECONOTESTS EV

ECONOTESTS поставляет системы испытаний силовых агрегатов электромобилей, предназначенные для проверки тяговых двигателей., интеграционное тестирование инвертора, и оценка электронной оси. Наши системы оснащены динамометрами переменного тока, работающими в четырех квадрантах, и включают в себя:

• Диапазон мощности: 30 кВт до 1,000 кВт
• Диапазон скоростей: до 25,000 об/мин
• Точность измерения крутящего момента: ±0,3% полной шкалы
• Встроенный блок термического кондиционирования (25Диапазон охлаждающей жидкости °C–80°C)
• Программное обеспечение для карт эффективности с IEC 60034-2-1 / ГБ/т 25442 согласие
• Доставка в СНГ, Средний Восток, Юго-Восточная Азия, Европа, и Австралия

Запросить техническое предложение: Поделитесь техническими данными вашего двигателя и требованиями к программе испытаний., и наша команда инженеров предложит подходящую конфигурацию с полной ценой в течение 24 часы.