轻型商用车集成式电驱动桥试验台及方法研究

轻型商用车集成式电驱动桥试验台及方法研究

吴良津

玉柴芯蓝新能源动力科技有限公司 广西南宁 530007

摘要：随着国家高速公路的迅速发展和公路运输条件的改善，对卡车的舒适性、节油率和可靠性的要求越来越高，人们越来越关注如何减少振动和噪音以及提高传动系统的可靠性。基于此，本文章对轻型商用车集成式电驱动桥试验台及方法进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：轻型商用车；集成式；电驱动桥；试验台；方法

引言

随着电商物流的进一步发展，轻型商用车在中短期运输中的作用逐渐增大，尤其是配送距离在300km内及其明显，数量也逐年增加，作为运输工具，底盘的后部具有离地适中，通过性高和交通便利的特点，并且发展低吸收缓冲能量和小变形的后防护装置以提高车辆的被动安全性。

一、试验台动力学建模

试验台主要由励磁力仿真系统、传动系统、机体仿真系统及其附件系统组成。机体仿真系统通过弹性支架安装在支架上，模拟机体的俯仰和偏航运动，反映机体振动响应水平；传动系统将功率传递给双线摆激励器转动双线摆；励磁机仿真系统采用两个独立的励磁机对双线悬架励磁机应用励磁机模拟螺旋桨轮毂平面振动载荷。

二、驱动桥试验台技术原理

驱动桥试验台采用机械开启布置和电气关闭加载方法。交流控制系统:用作电机的驱动系统；这两个组件用作充电系统，并作为发电机运行。负载电机产生的电能通过系统的公共直流母线重新注入驱动电机控制器。两个充电马达，每一个功率250kW，驱动马达450kW。充电电机释放的电能通过公共直流母线输送给驱动电机，因此充电试验过程中试验台的能量损失主要包括机械传动损耗，系统损失的摩擦功、电机内部定转子电磁转化损耗、系统其他形势转化为热量损耗等，并且可以节省70%以上的能源。在满负荷情况下，试验台的总功率减少315千瓦以上。

三、轻型商用车集成式电驱动桥试验台及方法

（一）信号测试装置总体结构

在当前的社会背景下，科学技术迅速发展，实验研究现代化，科学技术研究受到国家的高度重视。工业生产和科技创新大幅度增长，传统的测试设备由于不满足实际的测试需要而逐步退出历史舞台。因此，试验装置的研究和开发逐渐提高了智能性和多样性。在开始设计之前，应进行分析，并演示LabVIEW软件在选择编辑软件时更易于使用和使用。设计汽车自由摆动表试验装置时，首先要了解摆动表和传感器的功能、特点和工作原理，用编程软件编辑上部机的软件，确保工作台信号的接收、处理和显示。

（二）电气及测控系统

电气系统主要执行主驱动电机、静摩擦驱动电机、环境舱电机（空调电机）、液压站等控制功能。主电机控制是整个制动试验台的核心。该试验台的机械转动惯量由三个方向盘提供。它最多可以提供四种惯性组合。惯性矩之间存在相位差异，不能满足任何惯性矩的仿真。电气惯性矩仿真是一种基于计算机控制技术开发的新技术，配合机械惯量可以很好地实现任意惯量的模拟。当车轮减速时，电气惯性矩可通过控制发动机输出转矩来模拟车辆整体的载荷质量。试验台在发动机输出轴上装有转矩检测器，能实时检测电机输出转矩，并将数据回馈给控制器比较输入值和输出值之间的差异实时动态调整电机转矩参数，使电机输出转矩精确满足测试要求，从而精确模拟电机转动惯量，消除极不理想的转动惯量，提高测试精度，减少机械转动惯量组的数量。测控系统由发动机或电机扭矩、车轮扭矩、转速、红外温度、测控软件等不同传感器组成，各传感器收集的数据不仅构成试验数据报告，而且一些传感器也参与电气控制，如扭矩，转速。

（三）信号测试装置自测

为验证设计是否灵活和设备是否符合要求，需要对汽车自由摆动站信号测试装置设计完成后设计的设备的硬件和软件进行自检。设备连接完成后，检查连接情况，并在定位机软件中输入传感器的波特率和序列号，验证无误后开始测试。观察装置的线路连接是否正常，实现信号采集。自检结束后，确保信号测试装置正常工作。

（四）专用齿轮箱

变频器安装在变速器输出端后，是一种差动减速机构，可在输出反转之前增大和减小传动速比，输出转速低，转矩大。因此，电机轴的输入输出均为低速传动系统，转矩高于正常电机。如果将电机用作功率，并直接在电机轴的输入和输出上施加载荷，则必须牺牲大量电机功率以满足电机轴载荷对的要求。为了降低电机功率，在电机轴入口设置一个专用的多级减速变速箱，将高速和小电机转矩转换为电机轴入口所需的低速和转矩；同时，在电机轴输出上设置专用的多级转速变化，将电机轴输出的低转速和高转矩转换为适合所加载电机的转速和转矩。

（五）传动轴动平衡

动平衡机使用振动传感器测量任意时刻的振动矢量值，并将其合成为矢量，然后由计算机计算并最终显示在设备屏幕上。此复合向量的大小和方向由平衡机初始值决定，因此测量精度直接影响平衡机批量生产中所有测试的数值精度。

（六）添加驱动

所有零件之间的约束定义了每个零件受力时的运动路径。零件运动需要额外的外力才能使每个零件遵循约束定义的运动路径。轻型商用车前的悬挂运动包括前车轮上下跳动和左右旋转，因此此时创建的机构自由度为2，这意味着机构自由度变为0需要另外两个驱动，并且模型前悬架上下方向上的跳动驱动添加到虚拟平台m和底盘之间的滑动运动对上，上跃极限行程根据前弹簧刚度、极限块载荷和最大变形进行定义，下跃极限行程通过以下方式计算前轮转动运动可以添加到叶轮和旋转机械的转动轮对上，也可以添加到前轴的转动轮对和左制动轮总成上，车轮的左右角尺寸由转动系统定义输入。完成零件约束和驱动后，机构的自由度将更改为0，从而允许进行前悬架DMU运动模型的向上/向下和向左/向右运动。

（七）激励源扭转减震器

每一个物体都存在固有频率，运动时必然存在振荡频率，在激励源运转过程中，工作力的大小和方向会存在周期性的变化，这种周期变化的驱动力会施加在转轴上，引起扭转旋转的瞬时角速度也会定期变化。由于电机轴上的转动惯量较大，其瞬时角速度基本上可以视为相等。这样，扭曲将比转轴出现瞬时而强烈的角速度差，从而形成相对于的转子扭曲平衡，即转轴的扭曲振动。当激振力频率乘以整数值乘以转轴自振荡频率时，扭转振动因共振而加剧。这将导致电机功率损失、温度上升加剧、轴承寿命下降，定转子线圈损伤及传感器精度下降，甚至在严重情况下导致会驱动系统失效。

（八）疲劳寿命试验

参考传动桥总成齿轮疲劳寿命试验，即:根据传动桥的额定转速和额定转矩，分别以额定转矩1/4、1/2、3/4的2小时磨合后，驱动桥的额定转速试验。传统驱动桥的疲劳寿命是根据平均疲劳寿命50万次计算的。目前，市场上传统驱动桥的传动比为3到6，电驱桥的传动比6到20，提高传动比和增加齿轮级数时对整体寿命和刚度的影响，即考虑到集成式电动驱动桥和驱动桥之间的结构差异，驱动桥的输出端及整体布置满足行业标准和国家标准的要求。

结束语

关于轻型车辆的性能指标，已经建造了一个测试台。并根据液压系统需要收集的信号设计了试验台数据采集系统。结合数据采集系统设计了试验台系统的硬件电路，为实现试验台的实时监控，开发了基于LabVIEW的上位机测控系统，并对LabVIEW控制系统进行了前端可视化设计和后台数据处理编程，最后试验台站测控系统的建设已经完成并投入运行，试验台站测控系统目前正在稳定运行。

参考文献

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