驱动器与电机如何赋能汽车测试台架

测试台架广泛应用于汽车和航空航天行业，测试各类车辆。Andy Pye 探讨驱动器与电机在其中的应用。

汽车行业驱动器系统典型应用包括：

• 汽车和摩托车行业滚筒路谱试验台
• 发动机试验台——电动和燃烧发动机生产
• 变速箱/齿轮箱试验台——供应汽车和机械制造业供应商
• 电动汽车试验台——直流供电驱动车辆逆变器

汽车制造商常从生产线随机抽取发动机进行严格测试，确认满足所有关键设计要求和参数。

除车企和一级供应商内部测试，汽车测试台架也用于专业测试机构。例如 Horiba Mira 在为全球汽车行业提供测试工程服务方面经验丰富，按法规标准、客户特定要求测试，开发适当测试程序和方法。该机构拥有不少于 37 个主要测试设施，含综合安全实验室 (碰撞、撞击模拟、行人保护)；车辆和部件环境设施；全尺寸空气动力学风洞；车辆和部件 EMC (电磁兼容)；部件和结构测试实验室。

交流变频驱动器极适合测试台架应用，能以高度动态、精确、线性和可重复方式模拟真实工况。响应极快，可快速启停复现高速事件。

常用再生驱动器，使驱动器在电机吸收能量或提供负载时再生电能回馈电网，降低运营成本。

所有此类应用驱动器应针对能效和高控制精度优化，具备低纹波电压电流。 卓越转矩响应至关重要，因驱动器常用作转矩放大器，转矩指令到电机轴转矩的时间需最小化——实际转矩越紧跟指令，控制系统越易控制，测试台架整体性能越好。

底盘测功机

最常见汽车测试台架为底盘测功机、发动机测功机和变速箱试验台。底盘测功机测试通常每测试单元车轴或车轮配一套驱动器电机，视测试类型而定。

CP Engineering 制造发动机和底盘测功机测试系统、变速箱测试系统及其他汽车测试台架。向 Castrol、Cosworth Technology、Delphi 和 Shell 等行业领军企业供货。

CP 基于 Windows NT 的“Cadet”控制与数据记录系统模拟接口与驱动器闭环矢量控制同步。测试系统需精确同步的实时控制和处理，给出与真实车辆相同负载/转速剖面。控制回路响应必须始终保持在给定周期时间内——典型 3.25ms。驱动器还须具备电动模式以模拟拖曳工况。

曲柄软件保护传动轴。发动机点火加速时，驱动器切换至零转矩模拟发动机怠速。显然常规测功机无法做到，赋予 CP 竞争优势。

滚筒路谱与制动试验台

此处模拟预编程不同测试剖面和路况，尽可能真实复现驾驶阻力，含制动、起步、过弯、越野等。内部和安全相关车辆功能如防抱死制动系统 (ABS) 和电动助力转向 (EPS) 也在测试范围。通过快速响应补偿，充分考虑全传动系摩擦、电气热依赖性和转动惯量，获得高精度可重复测量。

发动机试验台

驱动器系统用于发动机试验台，含开发中心和发动机制造。同任何测试台，关键在于精准模拟日常工况。

燃烧和电动发动机质量评估有特定要求：不同测试模式和转速、转矩和反转矩循环、耐久测试或短时负载。

变频器可精准创建所需转矩曲线，同时回收燃烧发动机产生的能量，避免正弦市电电流冲击电网。

测试工程师还可让测试样本经受暴露共振和技术极限的特定转速和转矩。

变速箱/齿轮箱试验台

此处将内燃机转矩脉动和运行特性施加于被测变速箱/齿轮箱。通过实时以太网联网所有驱动器控制器，逆变器电流和转速控制回路必要同步确保测试结果反映真实工况。避免控制系统中不必要的平衡调整。

功率电子装置作为各类变速箱/齿轮箱输入输出驱动。四台负载机替代车轮/路面系统代表驾驶剖面，输入驱动模拟内燃机。

发动机转矩脉动模拟 (ETPS) 在开发测试台复现内燃机。满足此类测试台高要求，采用低惯量永磁同步电机和异步电机。

电动汽车测试设备

新发展需新测试技术。混合动力和纯电动汽车动力总成 (车辆逆变器、电机/发动机、变速箱/齿轮箱) 可作为完整系统测试，全部连接在共同直流母线配置中，允许再生功率 (如制动时) 循环利用。

给定装机电机功率下，这使并网逆变器功率额定值最小化，节省资本和能源成本。系统关键特征是所有控制回路同步，显著降低系统谐振风险。