电能封闭汽车变速器试验台

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电能封闭汽车变速器试验台

作者：北京机械工业自动化研究所 郑金传

汽车变速器试验台主要用于生产车间的变速器出厂校验试验以及实验室的变速器寿命试验，是变速器生产或开发过程中的主要试验设备。通常校验试验加载的力矩较小，不到变速器额定扭矩的1/3，寿命试验的扭矩较大，接近甚至可能超过变速器的额定扭矩。 汽车变速器是一种传动效率很高的机械装置，最常见的是齿轮变速箱，传动效率通常可以达到96%以上。近年出现的CVT自动变速器传动效率也可以达到90%以上，并且随着技术的不断进步，效率还在逐步提高。从功率角度看，变速器的输入与输出功率十分接近，只是改变了机械传动的扭矩与转速。 试验台电控系统框图 汽车变速器的这个特点使得电能封闭成为试验台最合适的应用技术，即不管被试变速器的档位如何变化，变速器输出的机械功率首先通过加载电动机转换成电功率，再通过电参数的调节，将这部分电功率以合适的电压、电流方式（交流模式时还包括频率和相移）传到变速器的驱动电机，再由该电机将电能转换成机械能，驱动变速器的输入轴，实现能量的回馈与利用。由于变速器、电机以及电控系统的效率都很高，因此可以用很小的试验功率完成大功率的变速器传动试验，不但节能，而且减少了试验过程中的发热，使试验台更加紧凑，可靠性和寿命大大提高。在试验过程中一些电机处于电动状态，而另外一些电机处于发电状态，而且这种功能还可以互换，即可以模拟车辆正常行驶时发动机驱动车轮的模式，也可以模拟车辆下坡或减速时车轮带着发动机转的模式（反拖模式），电机的转速和扭转也可以通过电控系统，很方便地进行调节。 交流模式能量传递的示意图 早期的电封闭试验台都是采用直流电机、控制器输入与加载采用彼此独立的模块化设计。这种方式结构简单，但由于加载电机（将机械功率转换成电功率）发出的电通过控制系统转化为三相380V、50Hz，最后又并入电网，对电网造成一定的干扰，目前逐步被交流模式所取代，但由于直流电机模式相对成本低廉，在功率不大的场合还在继续使用。 交流模式的特点除采用交流电机无级调速实现驱动和加载外，电控系统内部还必需有直流母线，回馈的能量通过直流母线传到驱动端，不够的能量通过外面380V的交流电网由整流单元补充。电网到直流母线间的能量只是单向传输，避免了电机发电对电网的干扰。 电封闭试验台除了可以完成传动性能试验以外，通过添加自动换挡机构还可以对挂档力和位移进行测量分析；通过添加振动测量与频谱分析系统可以实现故障诊断功能；控制系统通过软件可以完成不同的试验与数据采集记录功能，使用方便。 这类试验台由于技术含量较高，目前除美国、日本、德国等国最可以生产外，国内仅有少数有实力的厂家刚刚开始生产。 (end)