การตรวจสอบแรงบิดและการตรวจสอบ eAxle แบบมอเตอร์คู่: การทดสอบการกระจายแรงบิดข้ามเพลา

ขณะนี้ Torque Vectoring กลายเป็นฟีเจอร์หลักของระบบขับเคลื่อน EV

เมื่อ BMW เปิดตัว i4 M50 พร้อมมอเตอร์ไฟฟ้าอิสระหน้าและหลัง, และเมื่อ Rivian และ BYD ได้สร้างสถาปัตยกรรมมอเตอร์สี่ตัว โดยแต่ละล้อจะได้รับแรงบิดที่สั่งแยกกัน, ความท้าทายของวิศวกรทดสอบเปลี่ยนไปโดยพื้นฐาน. การทดสอบกำลังของมอเตอร์ตัวเดียวไม่เพียงพออีกต่อไป, ประสิทธิภาพ, และ NVH แบบแยก. คำถามก็กลายเป็น: คุณจะตรวจสอบการทำงานร่วมกันระหว่างมอเตอร์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปซึ่งคำสั่งแรงบิดเปลี่ยนแปลงหลายพันครั้งต่อวินาทีเพื่อตอบสนองต่อตัวควบคุมโมเมนต์การหันเหได้อย่างไร?

การทำเวคเตอร์แรงบิด — การกระจายแรงบิดแบบอสมมาตรระหว่างล้อซ้ายและขวา, หรือระหว่างเพลาหน้าและเพลาหลัง — มอบคุณประโยชน์ด้านการควบคุมที่เฟืองท้ายลิมิเต็ดสลิปแบบกลไกไม่สามารถทำได้. แต่การรับรองว่า eAxle แบบเวกเตอร์แรงบิดส่งแรงบิดตามคำสั่งจริง ๆ ที่แต่ละล้อ, ด้วยเวลาตอบสนองที่ระบุและไม่มีการมีเพศสัมพันธ์ที่ไม่คาดคิดระหว่างสองช่องสัญญาณ, จำเป็นต้องมีการตั้งค่าม้านั่งทดสอบที่เหนือกว่าอุปกรณ์ความทนทานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบทั่วไปอย่างมาก.

กายวิภาคของม้านั่งทดสอบ eAxle ที่มีมอเตอร์คู่

แท่นทดสอบ eAxle แบบเวกเตอร์แรงบิดจะต้องควบคุมและวัดเพลาเอาท์พุตทั้งสองพร้อมกัน. สถาปัตยกรรมทั่วไปส่วนใหญ่ใช้ไดนาโมมิเตอร์โหลดอิสระสองตัว, แต่ละอันเชื่อมต่อกับเพลาส่งออกหนึ่งอันของ eAxle ที่ทดสอบ. ไดโนถูกควบคุมแบบเรียลไทม์โดย HIL (ฮาร์ดแวร์ในวง) ระบบที่จำลองไดนามิกของยานพาหนะ ความเร็วล้อที่ป้อนกลับไปยังตัวควบคุมแรงบิดของยานพาหนะนั้นคำนวณจากโมเดลรถยนต์ที่มีอิสระเจ็ดองศาที่ทำงานแบบเรียลไทม์.

• ไดนาโมมิเตอร์เพลาอิสระ: ไดโนทั้งสองต้องมีแบนด์วิธการวัดแรงบิดที่ตรงกัน (≥ 200 เฮิรตซ์), และทรานสดิวเซอร์แรงบิดต้องได้รับการสอบเทียบแบบตรวจสอบย้อนกลับได้. มีการปรับเทียบเลื่อนระหว่างสองช่องสัญญาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น 0.5% จะทำให้เกิดสัญญาณโมเมนต์การหันเหปลอมที่ทำให้การตรวจสอบการกระจายแรงบิดเสียหาย.
• การจำลองความเร็วล้อ: โมเดล HIL สร้างสัญญาณความเร็วล้อที่สมจริง (สามารถ / เฟล็กซ์เรย์) ที่จำลองสภาพการลื่นของยานพาหนะในการเลี้ยวโค้ง — อินพุตสำคัญสำหรับผู้สังเกตการณ์อัตราส่วนการลื่นของตัวควบคุมแรงบิดเวคเตอร์.
• การแสดงความแข็งของเพลาขับ: เพลาขับของยานพาหนะจริงมีความแข็งบิดจำกัด (โดยทั่วไป 500–2,000 นิวตันเมตร/ราด). ข้อต่อของแท่นทดสอบจะต้องจำลองความแข็งนี้ด้วยข้อต่อที่เป็นไปตามวัตถุประสงค์ที่ทำขึ้นโดยเฉพาะ หรือชดเชยในวงอ้างอิงแรงบิดของตัวควบคุม dyno.

รายการทดสอบหลักสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของแรงบิด

1. ความแม่นยำในการกระจายแรงบิดแบบสถิต

ด้วยตัวควบคุมยานพาหนะที่ควบคุมอัตราส่วนการแยกแรงบิดจากซ้ายไปขวาโดยเฉพาะ (เช่น, 60:40), ม้านั่งวัดแรงบิดจริงที่แต่ละเพลาเอาท์พุตในช่วงเวลาคงที่ 10 วินาที. การทดสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกที่ 10 จุดปฏิบัติการแรงบิดความเร็วซึ่งครอบคลุมทั้งซองจดหมาย.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ข้อผิดพลาดของแรงบิดสัมบูรณ์ที่แต่ละเพลา (นิวตันเมตร); ข้อผิดพลาดอัตราส่วนการแยกแรงบิด (% ของอัตราส่วนที่ได้รับคำสั่ง); การทำซ้ำ (พี) เกิน 10 วิ่งติดต่อกันที่จุดปฏิบัติการเดียวกัน.

2. การตอบสนองขั้นตอนแรงบิดแบบไดนามิก

ตัวควบคุมได้รับคำสั่งให้ก้าวออกจากแบบสมมาตร 50:50 กระจายไปแบบไม่สมมาตร 80:20 (หรือด้านเดียวเต็ม) แบ่งในเวลาขั้นต่ำ. ม้านั่งจะบันทึกการตอบสนองก้าวของแรงบิดของเพลาแต่ละอัน, และโมเมนต์การหันเหที่เกิดจากความแตกต่างของแรงบิดจะคำนวณจากความกว้างของแทร็กที่ทราบของยานพาหนะเป้าหมาย.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: เวลาเพิ่มขึ้นจาก 10% ถึง 90% ของความแตกต่างของแรงบิดเป้าหมาย (เป้า: ≤ 20 ms สำหรับแอปพลิเคชันประสิทธิภาพ); แรงบิดเกิน (% ของแอมพลิจูดขั้นเป้าหมาย); การมีเพศสัมพันธ์ — การเปลี่ยนแปลงแรงบิดบนเพลาที่ไม่ได้รับคำสั่งระหว่างขั้นตอน.

3. ความแม่นยำในการสร้างช่วงเวลาหันเห

ตามความเร็วรถที่กำหนด (เช่น, 80 กม./ชม. บนแกน), ตัวควบคุมแรงบิดเวกเตอร์ได้รับคำสั่งให้สร้างโมเมนต์การหันเหเฉพาะ (เช่น, +500 Nm-m เกี่ยวกับจุดศูนย์ถ่วงของยานพาหนะ). ม้านั่ง, ผสมผสานกับระบบไดนามิกของรถรุ่น HIL, ตรวจสอบว่าโมเมนต์การหันเหที่เกิดขึ้นจริงจากความไม่สมมาตรของแรงบิดตรงกับค่าที่ได้รับคำสั่งภายในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของข้อมูลจำเพาะหรือไม่ (โดยทั่วไป ± 5%).

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ข้อผิดพลาดช่วงเวลาการหันเหในสภาวะคงตัว; การไล่ระดับการหันเหเทียบกับ. มุมบังคับเลี้ยวมากกว่า ±20° ของความต้องการเร่งความเร็วด้านข้างจำลอง; ความสม่ำเสมอของการหันเหภายใต้การเปลี่ยนแปลงการลื่นของยาง (จำลองด้วยแบบจำลอง HIL).

4. ครอสคัปปลิ้งและการปฏิเสธสัญญาณรบกวน

เมื่อมอเตอร์ตัวหนึ่งถูกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วในคำสั่งแรงบิด, ผลกระทบต่อแรงบิดเอาท์พุตของเพลาอื่นจะต้องต่ำกว่าเกณฑ์การรบกวนที่ระบุ. การแยกส่วนที่ไม่ดีระหว่างลูปควบคุมอินเวอร์เตอร์สองตัวทำให้เกิด “ข้ามพูดคุย” แรงบิดที่ผู้ขับขี่มองว่าเป็นการรบกวนการหันเหโดยไม่คาดคิด. ม้านั่งใช้ PRBS (ลำดับไบนารี่แบบสุ่มหลอก) แรงบิดที่รบกวนไปยังเพลาหนึ่งและวัดฟังก์ชันการถ่ายโอนสิ่งปนเปื้อนไปยังเพลาอื่น.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ขนาดฟังก์ชันการถ่ายโอนแบบครอสคัปปลิ้งที่ 10 เฮิรตซ์, 50 เฮิรตซ์, 100 เฮิรตซ์; มุมเฟสของการมีเพศสัมพันธ์; แบนด์วิธที่ครอสคัปปลิ้งต่ำกว่า −40 dB (เช่น., < 1% contamination).

5. สมมาตรทางความร้อนภายใต้การโหลดแบบไม่สมมาตร

ตัวอย่าง การเคลื่อนตัวเวกเตอร์แรงบิดแบบยั่งยืน, รอบวงจรที่มีการเข้าโค้งอย่างต่อเนื่อง — โหลดมอเตอร์ตัวหนึ่งมากกว่าอีกตัวอย่างเห็นได้ชัด. แท่นทดสอบมีคำสั่งแรงบิดแบบอสมมาตรอย่างต่อเนื่อง (เช่น, 80% บนมอเตอร์ล้อด้านนอก, 20% ด้านใน) อย่างน้อยที่สุด 10 นาทีและตรวจสอบอุณหภูมิการม้วนทั้งสองด้าน. ถ้าเป็นวงจรทำความเย็นร่วมกัน (รางน้ำหล่อเย็นทั่วไป), อุณหภูมิมอเตอร์ด้านร้อนจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดความร้อน แม้ว่ามอเตอร์ด้านเย็นจะสร้างความร้อนน้อยที่สุดก็ตาม. การจัดสรรการไหลของน้ำหล่อเย็นระหว่างมอเตอร์ทั้งสองจะต้องมีลักษณะเฉพาะภายใต้การโหลดด้านเดียวในกรณีที่แย่ที่สุด.

บูรณาการกับการจำลองพลศาสตร์ของยานพาหนะ

การทดสอบเวกเตอร์แรงบิดที่มีค่าสูงสุดจะดำเนินการโดยใช้ตัวควบคุม eAxle ที่ทำงานแบบวงปิดเทียบกับโมเดลไดนามิกของยานพาหนะเต็มรูปแบบแบบเรียลไทม์. ชั้นวาง HIL จำลองแรงของยาง (ผ่าน Pacejka Magic Formula หรือที่คล้ายกัน), จลนศาสตร์ของระบบกันสะเทือน, และอินพุตพวงมาลัยคนขับ. การตอบสนองเสถียรภาพการหันเหของตัวควบคุมต่อเหตุการณ์โอเวอร์สเตียร์และอันเดอร์สเตียร์จำลองได้รับการตรวจสอบกับเป้าหมายของทีมวิศวกรรมไดนามิกของยานพาหนะ ทั้งหมดนี้ก่อนที่รถต้นแบบจะถูกสร้างขึ้น.

ECONOTESTS สามารถจัดหาม้านั่งทดสอบ eAxle เพลาคู่ที่มีไดนาโมมิเตอร์ที่ตรงกันได้, การบูรณาการฮิล, และห่วงโซ่เครื่องมือวัดที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของเวกเตอร์แรงบิด. ไม่ว่าโปรแกรมของคุณจะเกี่ยวข้องกับ eAxle สมรรถนะหรูหราหรือเพลาล้อหลังมอเตอร์คู่ SUV ที่คำนึงถึงต้นทุน, พูดคุยกับทีมวิศวกรของเรา เกี่ยวกับสถาปัตยกรรมการทดสอบที่เหมาะสม.