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作者：Brock Benefiel，Ball Systems, Inc. 挑戰(zhàn) 一級(jí)汽車供應(yīng)商要求設(shè)計(jì)和交付多個(gè)基于測(cè)功機(jī)的耐用性測(cè)試站，用于測(cè)試專為P0混合動(dòng)力汽車(HEV)新設(shè)計(jì)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)。 解決方案 Ball Systems使用商業(yè)現(xiàn)成(COTS)子系統(tǒng)、定制的機(jī)械夾具、工業(yè)機(jī)電/電子組件以及基于網(wǎng)絡(luò)的開放式架構(gòu)(包含LabVIEW、LabVIEW Real-Time模塊和CompactRIO硬件)設(shè)計(jì)、構(gòu)建并驗(yàn)證了六個(gè)基于測(cè)功機(jī)的獨(dú)立型通用皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)耐用性測(cè)試站。該解決方案不僅節(jié)省了測(cè)試時(shí)間，可適應(yīng)未來(lái)的測(cè)試需求，并且比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的方法更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 借助新技術(shù)的東風(fēng)，打破混合動(dòng)力車(HEV)產(chǎn)業(yè)中的障礙 隨著消費(fèi)者需求的增加、燃油效率的提高、環(huán)境影響的加劇以及全球汽車排放政策日益嚴(yán)格，混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)正在不斷壯大。本案例的客戶是一家跨國(guó)公司，屬于一級(jí)汽車供應(yīng)商。該公司新研發(fā)了一款用于P0高壓電動(dòng)汽車的電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)品，并需要設(shè)計(jì)和制造加速壽命測(cè)試儀。這些新型電動(dòng)發(fā)電機(jī)給供應(yīng)商帶來(lái)了多項(xiàng)新技術(shù)挑戰(zhàn)，但Ball Systems團(tuán)隊(duì)已將其逐一解決。 新測(cè)試站的功能 HEV電動(dòng)發(fā)電機(jī)耐用性測(cè)試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上具備可擴(kuò)展能力，可以滿足新型號(hào)的各種測(cè)試要求和未來(lái)HEV旋轉(zhuǎn)電氣設(shè)備的需求。源代碼和其他源設(shè)計(jì)文檔和文件隨系統(tǒng)一起提供，以便客戶的團(tuán)隊(duì)可以在未來(lái)根據(jù)需要修改測(cè)試序列系統(tǒng)的功能和順序。 除了使用LabVIEW和LabVIEW Real-Time開發(fā)開放的可擴(kuò)展軟件架構(gòu)外，我們還為被測(cè)設(shè)備(DUT)設(shè)計(jì)、構(gòu)建并驗(yàn)證了剛性結(jié)構(gòu)框架和定制連接系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有一個(gè)高性能傳動(dòng)系統(tǒng)，支持兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的四象限電機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)電，并能夠在最大扭矩、最大加速/減速、高轉(zhuǎn)速、高溫、低溫、電子負(fù)載等各種極端條件下持續(xù)運(yùn)行。 該傳動(dòng)系在DUT和負(fù)載電機(jī)之間裝有一個(gè)獨(dú)特的多軸承主軸系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的軸向旋轉(zhuǎn)和扭矩耦合到DUT(反之亦然)，而且由于測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行嚴(yán)苛的DUT耐用性重復(fù)測(cè)試會(huì)引起費(fèi)用高昂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)改裝，該傳動(dòng)系統(tǒng)還用作可犧牲的磨損部件，以最大限度降低改裝成本。 大型測(cè)試儀面臨的技術(shù)和機(jī)械挑戰(zhàn) 該測(cè)試系統(tǒng)解決了以下工程挑戰(zhàn)： 80-100馬力的四象限（扭矩/轉(zhuǎn)速）測(cè)功機(jī)工作范圍 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙極端熱條件和電氣條件下的仿真 生成可配置測(cè)試文件(方法)，且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和報(bào)告功能 皮帶自動(dòng)張緊系統(tǒng)，且具有輪轂負(fù)載測(cè)量功能 商業(yè)支持的標(biāo)準(zhǔn)軟件環(huán)境 使用盡可能多的COTS組件 可互換連接件系統(tǒng)，適用于多種DUT機(jī)械設(shè)計(jì) 保持驅(qū)動(dòng)皮帶輪、驅(qū)動(dòng)皮帶和DUT皮帶輪對(duì)齊的結(jié)構(gòu)剛性框架 貼合客戶指定的安全和安裝要求 測(cè)試期間，先將DUT固定在熱室中。然后通過(guò)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且可編程的自動(dòng)化皮帶張緊系統(tǒng)，將皮帶安裝到DUT電機(jī)皮帶輪和傳動(dòng)系皮帶輪之間。通過(guò)DUT逆變器向DUT電機(jī)供電，或從驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)連接軸旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶從DUT電機(jī)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電機(jī)，反之亦然。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶吸收動(dòng)力，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器將其傳遞回電網(wǎng)，或者在DUT電機(jī)吸收動(dòng)力的情況下，通過(guò)DUT逆變器經(jīng)由電池模擬器返回電網(wǎng)。基于NI CompactRIO的控制系統(tǒng)可管理所有系統(tǒng)級(jí)設(shè)備操作，并在測(cè)試序列執(zhí)行期間收集DUT和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 
軟件方法對(duì)耐用性測(cè)試站至關(guān)重要 對(duì)于我們的客戶來(lái)說(shuō)，針對(duì)特定應(yīng)用、能夠根據(jù)新產(chǎn)品類別進(jìn)行擴(kuò)展且簡(jiǎn)單易用的序列生成系統(tǒng)對(duì)于確保其成功至關(guān)重要。 大多數(shù)基于LabVIEW的系統(tǒng)都包含測(cè)試步驟序列生成功能。借助此功能，最終用戶可以在每個(gè)步驟中基于已定義的參數(shù)編譯操作列表，進(jìn)而創(chuàng)建測(cè)試序列。 在此案例中，客戶打算創(chuàng)建一次可運(yùn)行數(shù)周的測(cè)試，所以如果獨(dú)立進(jìn)行開發(fā)，測(cè)試序列將會(huì)包含數(shù)千個(gè)步驟。為了將這些冗長(zhǎng)的測(cè)試序列進(jìn)行模塊化，我們添加了一些了功能，使我們可以在測(cè)試序列中調(diào)用子序列，并能夠?qū)@些子序列進(jìn)行任意次數(shù)的迭代。這是軟件工程中的常用技術(shù)，但在測(cè)試系統(tǒng)編程環(huán)境中卻不常見。 我們的軟件工程師并沒有開發(fā)數(shù)千個(gè)單獨(dú)的操作步驟，而是部署了一種配方式方法(recipe approach)，可以幫助用戶以更少的步驟完成相同測(cè)試序列。在創(chuàng)建和修改測(cè)試序列時(shí)，此模塊化功能可幫助最終用戶節(jié)省大量的時(shí)間。這些“配方”可以保存以供未來(lái)使用，也可以對(duì)其進(jìn)行修改來(lái)創(chuàng)建新“配方”。
前端附件傳動(dòng)裝置上的HEV P0架構(gòu)，其中電機(jī)或BiSG通過(guò)皮帶連接到內(nèi)燃機(jī)(ICE)。 如需了解有關(guān)基于NI平臺(tái)的耐久性測(cè)試站的更多信息，請(qǐng)聯(lián)系info@ballsystems.com 。 關(guān)于NI NI (ni.com)一直致力于開發(fā)高性能的自動(dòng)化測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，幫助您解決當(dāng)前和未來(lái)的工程挑戰(zhàn)。我們軟件定義的開放平臺(tái)結(jié)合了模塊化硬件和龐大的生態(tài)系統(tǒng)，可幫助您將各種可能性轉(zhuǎn)變成真實(shí)的解決方案。 |
