CN108445389B - 汽车etc电机综合性能测试台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车ETC电机综合性能测试台，包括测试机架和测控装置，所述测试机架用于固定电机，所述测控装置包括：扭矩/转速和角度传感器，用于采集负载驱动机构的扭矩控制和转速、以及转向角度；齿轮测速型霍尔接近开关，用于测量被测电机空载转速；程控电源，用于对被测电机的工作电源进行输出及工况电压和电流的反馈；正反向运动控制器，用于实现被测电机的正/反方向转换；所述扭矩/转速和角度传感器、齿轮测速型霍尔接近开关、程控电源和正反向运动控制器均与测控板相连，所述测控板通过CAN总线中继器和测控计算机相连，所述测控计算机控制测控板完成对电机的综合性能测试。本发明提高了ETC电机综合性能测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机测试技术领域，特别是涉及一种汽车ETC电机综合性能测试台。
背景技术
随着经济的发展，人民生活水平的提高，我国的机动车保有量呈井喷式地增长。目前汽车上普遍采用ETC(电子节气门)电机来控制发动机的进气量，以实现油门踏板对发动机输出扭矩的精准控制，提高燃油经济性和安全性。
发动机的输出扭矩很大程度上决定于进气量和喷油量，现在汽车普遍采用调整进气量的方法。因此，ETC电机的性能和可靠性非常重要。ETC电机是无传动机构的回转电机，可以根据油门踏板的行程调整节气门开闭的角度。
在ETC电机的综合性能测试中，通常有：定位转矩、电机转矩常数、堵转/空载特性、动态电阻、转矩脉动、机械/电气时间常数、启动电流及启动过程电流变化趋势采集和电流频率分析。测试项目庞杂，目前ETC电机性能测试工作主要针对其机械特性测试，若要将ETC电机综合性能进行流水式逐项测试必然增加大量的资源和人力成本，故此可以进行综合性能测试的ETC电机测试台对ETC电机测试领域具有重大的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车ETC电机综合性能测试台，能够对ETC电机的综合性能进行测试。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车ETC电机综合性能测试台，包括测试机架和测控装置，所述测试机架用于固定电机，所述测控装置包括：传感器，OK，用于采集负载驱动机构的扭矩控制、转速、转向角度、以及被测电机的电压和电流；齿轮测速型霍尔接近开关，用于测量被测电机空载转速；程控电源，用于对被测电机的工作电源进行输出及工况电压和电流的反馈；正反向运动控制器，用于实现被测电机的正/ 反方向转换；所述扭矩/转速和角度传感器、齿轮测速型霍尔接近开关和正反向运动控制器均与测控板相连，所述测控板通过CAN总线中继器和测控计算机相连，所述测控计算机通过所述程控电源与正反向运动控制器相连，用于控制测控板完成对电机的综合性能测试。
所述测试机架包括负载测试机架和空载测试机架。
所述负载测试机架包括电机固定机构、传动连接机构和负载驱动机构，所述电机固定机构用于固定被测电机，所述负载驱动机构用于驱动负载，所述传动连接机构用于连接被测电机与负载。
在定位转矩测量测试时，在转动的角度范围内按设定的采样点数平均分别间隔时间以获得驱动转矩大小，获取的驱动转矩变化的峰值为测得的定位转矩，测试时按正/反两个方向分别进行。
在电机转矩常数测试时，给被测电机进行供电，由负载电机反向刹车控制回转轴运行在不超过设定转速，采集扭矩、转速、被测电机的负载电流和加载电压，通过保持设定的电机转速下，通过控制被测电机的加载电压来实现负载电流的更改；其中，扭矩和电流的采样频率不超过50ms，电流和扭矩取3s时间区域内的平均值；负载电流的设定通过定值增加或步进增加的方式；测试时按正/反两个方向分别进行。
在堵转/空载特性、动态电阻测试时，由负载电机反向刹车控制回转轴运行，且运行的转速在不超过设定值，测试时按正/反两个方向分别进行，通过采集扭矩/转速传感器的扭矩和电机的负载电流，采样率不超过50ms，稳定后获得的扭矩即为堵转扭矩，此时负载电流即为堵转电流。
在转矩脉动测试时，给被测电机进行供电，由负载电机反向刹车控制回转轴运行在不超过设定转速，测试时按正/反两个方向进行，供给电机恒定的测试电流，运转30s后，采集扭矩/转速传感器的转矩、角度、转速和电机的负载电流，采样率不超过50ms，周期为360度，作出转矩随角度变化的曲线。
在机械/电气时间常数测试时，给被测电机供给指定的测试电压运行，在空载状态下进行机械测试，在锁定状态下进行电气测试，测试时按正/反两个方向进行，在加载电压一瞬间开始进行记录电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出转速随时间变化的曲线，测试后获得的达到63.3％×稳定转速时的时间为所测得的机械/电气时间常数。
在启动电流参数测试时，被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态，给电机供给逐渐增加的电压，测试时按正/反两个方向分别进行，采集的电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出电流、转速随电压变化的曲线，测试后获得的电机转动一瞬间的电流，即为电机的启动电流。
在电流波形采集测试时，在被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态下，施加一设定电压先运行3s后，保持继续供电0.5s并同时记录下此时的负载电流和记录时间值，采样频率不小于10kHz，测试时按正/反两个方向分别进行。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以实现对ETC电机的综合性能的测量，提高ETC电机综合性能测试效率，同时可以在相同工况进行ETC电机综合性能测试，保证了测试参数的一致性。
附图说明
图1是本发明的带负载测试装置机架示意图；
图2是本发明的空载测试装置机架示意图；
图3是本发明的测控装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种汽车ETC电机综合性能测试台，包括测试机架和测控装置，所述测试机架用于固定电机，所述测控装置包括：传感器，OK，用于采集负载驱动机构的扭矩控制、转速、转向角度、以及被测电机的电压和电流；齿轮测速型霍尔接近开关，用于测量被测电机空载转速；程控电源，用于对被测电机的工作电源进行输出及工况电压和电流的反馈；正反向运动控制器，用于实现被测电机的正/反方向转换；所述扭矩/转速和角度传感器、齿轮测速型霍尔接近开关和正反向运动控制器均与测控板相连，所述测控板通过CAN总线中继器和测控计算机相连，所述测控计算机通过所述程控电源与正反向运动控制器相连，用于控制测控板完成对电机的综合性能测试。
如图1所示的汽车用ETC(电子节气门)电机综合性能拖动负载测试台，包括测试机架和测控装置。其中测试机架由电机固定机构1、传动连接机构、负载驱动机构2和传感器3组成；其中传动连接机构包括联轴器，联轴器和固定机构的安装须保证电机和传感器的同轴度。
如图2所示的汽车用ETC(电子节气门)电机综合性能空载测试台，其与负载测试台共用MCU测控板、程控电源、ETC电机驱动器、CAN总线中继器。
如图2所示的空载测试装置，ETC电机固定在空载测试台上，通过齿轮测速型霍尔接近开关4与电机输出轴上齿轮间磁阻的变化测试转速、角度数据。
如图3所示的测控装置，所述传感器模块通过屏蔽线与MCU的高速计数模块连接，工况电压、电流的采集通过电流传感器及电压极性转换后，送入MCU测控板的AD转换模块实现，CAN总线中继器和负载力矩电机驱动器通过RS232总线连接到MCU的两个串口模块，程控电源的电源电压远程感应端子连接到正反方向运动控制器，正反方向运动控制器连接到MCU的DO接口，负载测试机械中传感器与被测电机和负载电机的连接都由刚性联轴器实现；用于测试空载电机的齿轮测速型霍尔接近开关连接到MCU的高速计数接口。
进一步地，下述将对本发明提供的汽车ETC电机综合性能测试台的测试原理进行如下说明。
其中定位转矩测量测试操作如下：
在测控计算机人机界面设置ETC电机机械特性测试的工作参数，以不超过10rpm的转速匀速驱动轴转动规定圈数(典型值为2圈，可设定)。
在转动的角度范围内(圈数×360)按设定的采样点数(典型值为10个，可设定间隔角度)平均分别间隔时间以获得驱动转矩大小，要求最小采样间隔角度不大于2度。
以获取的驱动转矩变化的峰值为测得的定位转矩，测试时按正/反两个方向分别进行，测试提供时间和角度两个模式。
电机转矩常数测试操作如下：
将被测电机安装于带负载测试台上，给被测电机进行供电，由负载电机(力矩电机进行低转速的伺服控制转速)反向刹车控制回转轴运行在不超过5rpm的转速。
测试时，需先采集扭矩、转速、被测电机的负载电流和加载电压；在保持于设定的电机转速下，通过控制被测电机的加载电压来实现负载电流的更改。
扭矩和电流的采样频率不超过50ms，电流和扭矩取3s时间区域内的平均值；负载电流的设定可以定值增加或步进增加两种方式；测试时按正/反两个方向分别进行；测试前，电机先在12VDC下空载(驱动电机待机状态)运行2s后开始。
堵转/空载特性、动态电阻测试操作如下：
堵转测试方式为将被测电机安装于带负载测试台上，给被测电机供给指定的测试电压 (可设定)，由负载电机(力矩电机进行低转速的伺服控制转速)反向刹车控制回转轴运行在不超过5rpm的转速(此转速可设定)，测试前，电机先在12VDC下空载(驱动电机待机状态)运行2s后开始。
测试时按正/反两个方向分别进行；堵转测试数据处理时取10s(可设定)时间区域内的平均值。
采集扭矩/转速传感器的扭矩和电机的负载电流，采样率不超过50ms，稳定后获得的扭矩即为堵转扭矩，此时的负载电流即为堵转电流。
转矩脉动测试操作如下：
将被测电机安装于带负载测试台上，给被测电机进行供电，由负载电机(力矩电机进行低转速的伺服控制转速)反向刹车控制回转轴运行在不超过5rpm的转速(可设定)。
测试时按正/反两个方向进行。
供给电机恒定的测试电流(恒流源，可设定电流值)，运转30s后，采集扭矩/转速传感器的转矩、角度、转速和电机的负载电流，采样率不超过50ms，周期为360度，作出转矩随角度变化的曲线。
机械/电气时间常数测试操作如下：
将被测电机安装于空载测试台上，给被测电机供给指定的测试电压(可设定)运行。在空载状态下进行机械测试，在锁定状态下进行电气测试。测试时按正/反两个方向进行。
在加载电压一瞬间开始进行记录电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速(电机的转速)同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出转速随时间变化的曲线，测试后获得的达到63.3％×稳定转速时的时间为所测得的机械/电气时间常数。
启动电流参数测试操作如下：
将被测电机安装于空载测试台上，被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态，给电机供给逐渐增加的电压(起始点和增加幅度可设定)。
测试时按正/反两个方向分别进行。
采集的电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速(电机的转速)同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出电流、转速随电压变化的曲线，测试后获得的电机转动一瞬间的电流，即为电机的启动电流。
电流波形采集测试操作如下：
将被测电机安装于空载测试台上，在被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态下，施加一设定的电压(可设定)先运行3s后，保持继续供电0.5s并同时记录下此时的负载电流和记录时间值，采样频率不小于10kHz。
测试时按正/反两个方向分别进行。
由此可见，本发明可以实现对ETC电机的综合性能的测量，提高ETC电机综合性能测试效率，同时可以在相同工况进行ETC电机综合性能测试，保证了测试参数的一致性。
Claims (3)
1.一种汽车ETC电机综合性能测试台，包括测试机架和测控装置，所述测试机架用于固定电机，其特征在于，所述测控装置包括：传感器，用于采集负载驱动机构的扭矩控制、转速、转向角度、以及被测电机的电压和电流；齿轮测速型霍尔接近开关，用于测量被测电机空载转速；程控电源，用于对被测电机的工作电源进行输出及工况电压和电流的反馈；正反向运动控制器，用于实现被测电机的正/反方向转换；扭矩/转速和角度传感器、齿轮测速型霍尔接近开关和正反向运动控制器均与测控板相连，所述测控板通过CAN总线中继器和测控计算机相连，所述测控计算机通过所述程控电源与正反向运动控制器相连，用于控制测控板完成对电机的综合性能测试；
在定位转矩测量测试时，在转动的角度范围内按设定的采样点数平均分别间隔时间以获得驱动转矩大小，获取的驱动转矩变化的峰值为测得的定位转矩，测试时按正/反两个方向分别进行；
在电机转矩常数测试时，给被测电机进行供电，由负载电机反向刹车控制回转轴运行在不超过设定转速，采集扭矩、转速、被测电机的负载电流和加载电压，通过保持设定的电机转速下，通过控制被测电机的加载电压来实现负载电流的更改；其中，扭矩和电流的采样频率不超过50ms，电流和扭矩取3s时间区域内的平均值；负载电流的设定通过定值增加或步进增加的方式；测试时按正/反两个方向分别进行；
在堵转/空载特性、动态电阻测试时，由负载电机反向刹车控制回转轴运行，且运行的转速在不超过设定值，测试时按正/反两个方向分别进行，通过采集扭矩/转速传感器的扭矩和电机的负载电流，采样率不超过50ms，稳定后获得的扭矩即为堵转扭矩，此时负载电流即为堵转电流；
在转矩脉动测试时，给被测电机进行供电，由负载电机反向刹车控制回转轴运行在不超过设定转速，测试时按正/反两个方向进行，供给电机恒定的测试电流，运转30s后，采集扭矩/转速传感器的转矩、角度、转速和电机的负载电流，采样率不超过50ms，周期为360度，作出转矩随角度变化的曲线；
在机械/电气时间常数测试时，给被测电机供给指定的测试电压运行，在空载状态下进行机械测试，在锁定状态下进行电气测试，测试时按正/反两个方向进行，在加载电压一瞬间开始进行记录电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出转速随时间变化的曲线，测试后获得的达到63.3％×稳定转速时的时间为所测得的机械/电气时间常数；
在启动电流参数测试时，被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态，给电机供给逐渐增加的电压，测试时按正/反两个方向分别进行，采集的电机转速和电流，由齿轮测速型霍尔接近开关获取电机小齿轮的转速同时获取电机的负载电流，采样率不超过50ms，作出电流、转速随电压变化的曲线，测试后获得的电机转动一瞬间的电流，即为电机的启动电流；
在电流波形采集测试时，在被测电机输出轴为不带任何负载的自由运行状态下，施加一设定电压先运行3s后，保持继续供电0.5s并同时记录下此时的负载电流和记录时间值，采样频率不小于10kHz，测试时按正/反两个方向分别进行。
2.根据权利要求1所述的汽车ETC电机综合性能测试台，其特征在于，所述测试机架包括负载测试机架和空载测试机架。
3.根据权利要求2所述的汽车ETC电机综合性能测试台，其特征在于，所述负载测试机架包括电机固定机构、传动连接机构和负载驱动机构，所述电机固定机构用于固定被测电机，所述负载驱动机构用于驱动负载，所述传动连接机构用于连接被测电机与负载。
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