一种用于电驱系统的测试装置以及电驱系统的制作方法

1.本公开涉及车辆测试技术领域，具体地涉及一种用于电驱系统的测试装置以及电驱系统。


背景技术：

2.众所周知，当前主流纯电动乘用车，电驱系统主要包括控制器、逆变器、电机、减速器等总成，对于分体式电机及减速器，电机输出轴与减速器输入轴通常采用花间连接，电机转子磁钢片温度因为高速旋转只能通过仿真计算，电机输出轴转速和扭矩也是通过电机旋变和模型估算的，减速器输入轴3的转速和扭矩只能依赖于电机输出轴转速和扭矩。在急加减速以及路况不好的路况下，电机转子温度会出现异常，同时与减速器花间处也会有异常磨损、振动等情况发生，给整车可靠性、舒适性带来极大影响。电驱系统电机与减速器之间通过花键传扭，该花键间隙配合，在加减速或恶劣工况下该处花键会出现异常磨损，并导致车辆出现异响甚至花键断裂整车动力丢失等极端危险情况；同时尤其在上述苛刻工况下，电机转子磁钢片的温度也会实时变化，以往通过热模型仿真计算无整车典型工况实测标定，会导致电驱热性能下降严重影响整车动力性，甚至会导致电驱系统高温消磁等动力故障。
3.现有技术中，针对电子转子磁钢片温度，通常会根据电机热模型计算仿真，然后结合台架试验进行性能及耐久测试，成本高周期长；针对电机与减速器连接花键磨损引起异响和短轴失效问题，通常会进行花键强度分析与改进，无法基于台架准确模拟实车工况，只能改进后进行整车耐久试验，效率低无法直接锁定真因同时也会出现反复修改和验证，浪费大量时间和物力。


技术实现要素：

4.本公开实施例的目的在于提供一种用于电驱系统的测试装置以及电驱系统，以解决现有技术中存在的问题。
5.为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：
6.一种用于电驱系统的测试装置，所述电驱系统包括相互连接的电机和减速器，所述测试装置包括温度传感器、转子芯轴、减速器输入轴、环形转子发射器、环形定子接收器以及转速传感器，所述温度传感器沿轴向均匀布置在所述电机的转子中磁钢片的间隙中，其用于检测所述磁钢片的温度，在所述转子芯轴和所述减速器输入轴的表面上设置扭矩应变片，所述温度传感器和所述扭矩应变片通过测试导线与所述环形转子发射器连接，所述环形定子接收器与所述环形转子发射器相对设置。
7.在一些实施例中，所述测试装置还包括数据采集仪，所述温度传感器、所述环形转子发射器、所述环形定子接收器以及转速传感器均与所述数据采集仪连接。
8.在一些实施例中，所述测试装置还包括can通信装置，所述数据采集仪通过所述can通信装置与车辆的控制器之间通信连接。
9.在一些实施例中，在所述转子芯轴的轴端处设置第一花键，在所述减速器输入轴的轴端处设置第二花键，所述第二花键与所述第一花键配合连接。
10.在一些实施例中，所述温度传感器对应的导线沿着所述转子芯轴上设置的径向和轴向的导线孔布置。
11.在一些实施例中，所述环形转子发射器基于柔性发射电路板设置，其通过环形工装固定在所述转子芯轴上。
12.在一些实施例中，所述环形定子接收器通过传感器支架固定在所述电机的外壳和所述减速器的外壳内侧。
13.在一些实施例中，所述环形定子接收器与所述环形转子发射器同轴设置。
14.在一些实施例中，所述转速传感器设置在所述传感器支架上，其用于分别测试所述转子芯轴和所述减速器输入轴的转速。
15.本公开还提供一种电驱系统，其包括上述任一项技术方案中所述的测试装置。
16.本公开实施例能够在基于典型路况下进行整车的电驱系统的转子温度检测、电驱系统的扭矩及转速的实时精准测试与标定，解决电机热性能问题以及减速器动力耦合异响或失效等整车问题，从根本上解决电驱系统性能及耐久问题，节省高额开发费用、大幅缩短验证周期。本公开实施例能够将高转速下电机与减速器耦合真实状态精准测试处理，打破以往台架间接测试减速器输出扭矩转速、cae仿真等不准确无法模拟实车真实状态的困境，提升电驱系统高舒适性、高可靠性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本公开实施例中用于电驱系统的测试装置的示意图；
19.图2为本公开实施例中电机与减速器的连接示意图。
20.附图标记：
21.1-温度传感器；2-转子芯轴；3-减速器输入轴；4-环形转子发射器；5-环形定子接收器；6-转速传感器；7-数据采集仪；8-传感器支架；9-测试导线；10-电机；11-电机壳体；12-磁钢片；13-电机定子；20-减速器；21-第一花键；22-扭矩应变片；23-减速器壳体；31-第二花键；32-扭矩应变片；41-差速器总成；42-一级减速齿轮副；43-二级减速齿轮副。
具体实施方式
22.此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
23.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
24.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开
的原理。
25.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
26.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
27.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
28.此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
29.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
30.本公开实施例涉及一种用于电驱系统的测试装置，这里的所述电驱系统主要包括电机与减速器，其与传统内燃机和变速器的配合相比，具有电机扭矩快速响应的特点，尽管所述电机与所述减速器之间可以设置无液力变矩器或者扭转减震器以缓冲电机瞬间扭矩变化，但是在减速器等传动机构存在径向间隙的情况下，较大的径向冲击会对减速器会带来nvh、可靠性等方面的问题。
31.本公开实施例主要涉及对于包括相互连接的电机和减速器的电驱系统的测试装置，其基于电驱系统的实际传动工况，在不影响整车正常驾驶的情况下测试典型工况下的电机和减速器的驱动特性，能够为电驱系统的标定、减速器的设计等提供最有效的改进措施与方向。
32.如图1所示，这里的所述电驱系统包括相互连接的电机10和减速器20，在一个实施方式中，这里的所述减速器20包括差速器总成41、一级减速齿轮副42以及二级减速齿轮副43，当然所述减速器20可以采用其他任意形式的结构。所述用于电驱系统的测试装置至少包括温度传感器1、转子芯轴2、减速器输入轴3、环形转子发射器4、环形定子接收器5以及转速传感器6。此外，所述测试装置还包括测试导线9、数据采集仪7、电源装置14、can通信装置等。其中，所述温度传感器1、所述环形转子发射器4、所述环形定子接收器5以及转速传感器6均与所述数据采集仪7连接，所述数据采集仪7与所述电源装置14连接，其能够通过can通信装置基于can总线与车辆的控制器之间传输信号。
33.具体地，所述温度传感器1采用抗电磁干扰的温度传感器1，所述温度传感器1通过测试导线9与所述环形转子发射器4连接，其用于检测所述电机10的转子中磁钢片12的温度，从而准确获取所述电机10的转子的温度升高特性；在本实施例中优选采用4个所述温度传感器1，4个所述温度传感器1可以沿轴向均匀布置在所述电机10的转子中所述磁钢片12的间隙里，其在所述磁钢片12中可以采用高强度的铸工胶进行封装固定；具体地，4个所述温度传感器1对应的8根导线可以沿着所述转子芯轴2上设置的径向和轴向的导线孔进行布置引线，固定完成后采用铸工胶进行封装固定。
34.所述转子芯轴2可以安装在所述电机10的转子中，其可以与所述电机10的电机输出轴连接或者直接作为电机输出轴，其为定制的半空心的转子芯轴2，如图2所示，在所述转子芯轴2的轴端处设置第一花键21，在所述转子芯轴2的表面上设置第一扭矩应变片22，所述第一扭矩应变片22通过测试导线9与所述环形转子发射器4连接；这里的所述转子芯轴2在采用所述第一扭矩应变片22进行标定和数据采集后，通过所述第一扭矩应变片22采集的电机输出扭矩信号同温度信号一起通过所述测试导线9传送至所述环形转子发射器4。这样，基于标定步骤的精准测试能够消除传动间隙带来的整车故障问题。
35.所述减速器输入轴3可以适用于任意型号的减速器，在其轴端处设置第二花键31，其与所述转子芯轴2上的所述第一花键21配合安装，在所述减速器输入轴3上设置第二扭矩应变片32，通过所述第二扭矩应变片32采集的减速器输入扭矩同电机输出扭矩一样在完成标定后进行实际测试。其中，上述的所述第一扭矩应变片22和所述第二扭矩应变片32分别用于测量所述转子芯轴2和所述减速器输入轴3的扭矩情况。这样，能够进行花键强度分析与改进，从而基于台架准确模拟实车工况。
36.所述环形转子发射器4基于柔性发射电路板设置，其通过例如环形工装固定在所述转子芯轴2上，在本实施例中，所述环形转子发射器4可以采用2套；所述环形定子接收器5与所述环形转子发射器4相对设置。所述环形定子接收器5通过例如传感器支架8固定在所述电机10的外壳和所述减速器20的外壳内侧，其设置根据电机定子13的位置确定，其可以与所述环形转子发射器4同轴设置。在本实施例中，所述环形定子接收器5可以采用2套。
37.在一个实施方式中，所述环形转子发射器4和所述环形定子接收器5分别采用激光发射器和激光接收器；所述激光接收器设置在所述电机壳体11上靠近所述转子的一侧；所述激光发射器设置在所述转子上；激光发射器与激光接收器位置相对。在轮毂电机水平静止状态下，激光发射器发射激光，激光接收器记录坐标点作为标准点；在测试过程中，激光发射器发射激光，激光接收器采集坐标点并与标准点进行比较，以获得轮毂电机定轴水平情况。采用激光检测方式可快速、准确地检测所述电机的水平情况，有利于所述电机水平度调节的快速响应。
38.此外，在所述传感器支架8上设置转速传感器6，这里的转速传感器6例如采用霍尔传感器，这里的所述转速传感器6优选采用2套，分别用于测试所述转子芯轴2和所述减速器输入轴3的转速，其中，所述转子芯轴2的转速即电机输出轴转速是基于所述转速传感器6对着所述转子芯轴2上的所述第一花键21进行测量，而所述减速器输入轴3转速则同样基于所述转速传感器6并对着所述减速器输入轴3的前端外定制的所述第二花键31进行转速测量。
39.本公开实施例能够在实车状态下，精准测试电驱系统运行中的关键信号，例如所述磁钢片12的温度、所述转子芯轴2(或者电机输出轴)以及所述减速器输入轴3的转速和扭矩以及电驱系统can信号等，从而进行失效综合分析，进而优化电驱控制策略，实现提升整车性能。
40.基于上述实施例的所述测试装置，所述测试装置的制造和安装方法如下：
41.s101，制作用于所述电机10的转子芯轴2，具体地，将未装所述磁钢片12的所述转子芯轴2沿中心轴向加工直径20mm的盲孔，直至所述转子芯轴2轴端的所述第一花键21的起始位置；同时在所述转子芯轴2与所述电机10的所述磁钢片21配合位置处均匀布置4个径向直径为3mm的中心孔，在所述转子芯轴2的末端开5mm直径孔，便于布置所述测试导线9；
42.s102，在所述减速器输入轴3的轴端处设置第二花键31，具体地，将所述减速器输入轴3的前端设置5mm长度的所述第二花键31，为提高转速测试精度，所述第二花键31的齿数推荐为所述转子芯轴2轴端的所述第一花键21的齿数的1.5倍，将第二转速传感器6测头将对准所述第二花键21处；
43.s103，针对双轴进行热处理等工艺，将所述转子芯轴2和所述减速器输入轴3按加工工艺进行热处理、磨齿轮等工艺；
44.s104，封装所述温度传感器1，具体地，在所述电机10中压装所述磁钢片12的同时分别将4个所述温度传感器1通过速干胶、铸工胶封装在所述磁钢片12的间隙中，使得其沿径向均匀布置，将所述测试导线9沿孔径布置固定封装；
45.s105，封装传感器导线，具体地，为承载高温高转速的测试环境，所有测试导线9均沿机加孔布置，最终将所述测试导线9从所述转子芯轴2的所述第一花键21处引出至所述环形转子发射器4的位置，然后采用耐高温的铸工胶对所有孔径进行封装浇实、烘干处理；
46.s106，安装所述环形转子发射器4，具体地，将第一环形转子发射器和第二环形转子发射器分别通过环形工装固定在所述转子芯轴2和所述减速器输入轴3上，焊接好所述温度传感器1的线束以及扭矩应变片线束等，并采用高强度环氧树脂胶进行所述环形转子发射器4的封装。
47.s107，安装环形定子接收器5，具体地，将第一环形定子接收器和第二环形定子接收器分别通过所述传感器支架8固定在所述电机10的壳体11和所述减速器20的壳体23上，要求每一对所述环形转子发射器4和所述环形定子接收器5同轴对称布置，确保单侧径向间隙50mm；
48.s108，固定转速传感器6，具体地，分别将第一转速传感器和第二转速传感器的测头通过所述传感器支架8固定在所述转子芯轴2轴端的所述第一花键21以及所述减速器输入轴3轴端的第二花键31处，保证与花键之间径向间隙2mm，可通过测试信号稳定性进行调节；
49.s109，信号集成采集，具体地，将所述温度传感器1的温度信号、转子芯轴2以及减速器输出轴的转速和扭矩信号、电驱系统总线can信号等接入所述数据采集仪7，对所需信号进行同一时域采集；
50.s110，信号集成采集调试，具体地，将全部传感器设备、导线等固定封装后，在合装的电驱系统总成上进行全部信号调试完成后，进行总成装车开始典型工况测试。
51.本公开的第二实施例涉及一种电驱系统，所述电驱系统包括相互连接的电机和减速器，所述电驱系统还包括上述实施例中的用于电驱系统的测试装置。
52.本公开实施例能够在基于典型路况下进行整车的电驱系统的转子温度检测、电驱系统的扭矩及转速的实时精准测试与标定，解决电机热性能问题以及减速器动力耦合异响或失效等整车问题，从根本上解决电驱系统性能及耐久问题，节省高额开发费用、大幅缩短验证周期。本公开实施例能够将高转速下电机与减速器耦合真实状态精准测试处理，打破以往台架间接测试减速器输出扭矩转速、cae仿真等不准确无法模拟实车真实状态的困境，提升电驱系统高舒适性、高可靠性。
53.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术
方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
54.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
55.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
56.以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。