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电驱动棘轮驻车系统试验方法

2021-10-09 10:56:15·  来源：驱动视界  
　
1 范围本标准规定了电驱动驻车制动-驻车棘轮方案试验方法。2 规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于
1 范围
本标准规定了电驱动驻车制动-驻车棘轮方案试验方法。
2 规范性引用文件
下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本标准。
GB 5333-85 汽车驱动桥术语及定义
QC/T 1022 纯电动乘用车用减速器总成技术条件
3 样件参数记录
3.1 产品名称、型号、类型。
3.2 产品速比、最大扭矩、最高转速。
3.2 产品润滑油型号、润滑油量。
详见表1。
表1 试验产品参数记录表
产品名称
规格型号
类型
速比（i）
润滑油型号
润滑油量（L）
最大扭矩（Nm）
最高转速（r/min）
4 功能验证试验
4.1试验设备要求
4.1.1 驱动电机转速：0～8000r/min；测量精度：±1r/min。
4.1.2 驱动电机扭矩：0～400Nm；测量精度：±0.5‰。
4.1.3 加载电机转速：0～3200r/min；测量精度：±1r/min。
4.1.4 加载电机扭矩：0～4000Nm；测量精度：±0.5‰。
4.1.5 温度传感器能力范围：0～200℃；测量精度：0.1%。
4.2 试验条件及工况
减速器初始转速400r/min，关闭动力空转1s内执行P挡，自由减速，直至P挡落入，正转和反转各试验25次。每次驻车停留时间10s，每两次驻车之间间歇18s，记录每次P挡落入时减速器的输入端转速。
4.3 试验标准
驻车P挡落入时车速V不低于5km/h。
4.3.1 半轴转速计算方法
N1=5000÷（r×2×3.14×60）······················································（1）
式中：
N1—半轴转速，单位为r/min
r—车轮滚动半径，单位为m
4.3.2 输入轴转速计算方法
N2=i×5000÷（r×2×3.14×60）··················································（2）
式中：
i—减速器减速比
N2—输入轴转速，单位为r/min
r—车轮滚动半径，单位为m
4.4 试验结果的判定
正反转P挡落入时输入轴转速N大于上述式（2）中的N2判定为合格。
4.5 试验记录
4.5.1 试验结果需明确被试件正反转是否正常，是否发生了由于减速器故障导致的驻车解锁失败。
4.5.2试验结果需分别记录正反转P挡落入时半轴转速和输入轴转速。
4.5.3 试验完成后出具《P挡落入正转部分工况输出转速曲线图》。
4.5.4 试验完成后出具《P挡落入反转部分工况输出转速曲线图》。
5 坡道驻坡性能模拟试验
5.1 测试装置


测试台架系统架构如上图所示。
本台架由以下部件组成：
a) 被测对象：减速箱总成，已装配P档执行机构；
b) 驱动电机：用于对输入轴施加扭矩，模拟斜坡驻车状态时棘爪齿收到的压紧力；用于对输入轴施加转速，模拟车辆坡道驻车溜车时转速的变化过程；
c) MCU：电机控制器。接受台架PCU的指令，控制驱动电机施加指定的扭矩或者转速；
d) PCU：采用和产品PCU一致的硬件平台，但是软件根据台架测试和下线检测的需求做了特殊处理。
e) 台架VCU：测试台架的主控中心。其主要功能是按照测试大纲规定的步骤，控制驻车系统做出特定的动作，自动检测驻车系统执行机构是否正常，并协调MCU施加扭矩或者转速；
f) 上位机：显示测试步骤，并记录相关测试数据和测试结果；
g) 启动按钮：启动测试程序的按钮；
h) 急停按钮：紧急停止按钮，需要紧急关闭驱动电机输出或者换挡电机输出用；
i) CAN1 Bus: 尽量采用与实车一致的CAN通信协议。
j) 直流母线：与电机控制器需求电压和电流容量匹配的动力电源输出。
上述方案可集成进减速箱的加载测试台架，优点是测试项目全，可实现全自动测试，缺点是减速箱与电机的安装可能会耗时间。
5.2 试验条件和测试方法
30%、20%、10%等坡道上坡和下坡各做40次，不用手刹或者电子手刹，全靠棘轮卡爪承受驻车扭矩；采集车速、电机转速、P挡位置等信号曲线。
本方案按如下步骤进行检测：
1确认系统断电→2安装被测对象→3设置产品编号→4上弱电→5上强电→6启动PCU测试程序→7查看测试过程和结果→8下强电→9下弱电→10卸载被测对象；
保持电机零转速；
将P档位置设置为锁止状态；
PCU控制电机转速反向加速，模拟坡道向后溜车（上坡）的电机转速加速曲线，确认P档棘爪能否顺利锁止。锁止标志为电机驱动扭矩（注意扭矩方向是模拟上坡驻车）达到等效极限坡道克服扭矩，且电机转速为零。
保持电机驱动扭矩，同时将P档位置设置为解锁状态，确认能否顺利解锁；
重复上述试验40次，40次均达到要求方可通过；
该测试可以验证溜车状态下棘爪齿能否顺利啮合、以及啮合后，啮合齿自锁效果是否满足要求；最后验证执行机构能否克服驻车的自锁力顺利解锁；
电机驱动扭矩需求需要根据整车重量和传动比计算。
注：取满载质量计算。
模拟坡道向前溜车（下坡），重复上试验。
5.2 试验合格判据
a) 不得出现制动失败或者无法解锁的现象；
b) 不同坡道的锁止和解锁时间需稳定；位置曲线需稳定；换挡电流曲线应平稳；
6 P档系统使用耐久试验
6.1 试验条件和测试方法
模拟平路停车挂P挡和解锁P挡：使用VCU通信协议控制PCU，激活挂P挡，挂P挡成功后，保持2s；解锁P挡后，保持2s；循环操作，每50000次循环后，进行10次坡道驻车模拟确认操作。
6.2 拆解要求
使用耐久试验达到10万次或者实验过程中出现异响或者异常震动，或者多次功能失效后，进行首次拆解分析。10万次拆解时要重新测量扭簧和弹簧刚度；
如发现明显问题需进行整改，重新制样后再启动试验；
如无明显异常，则合箱后继续进行试验，直到达到30万次或者出现功能异常后再拆解分析，重新测量弹簧刚度，并检查相关零部件是否出现异常。
表2 试验数据记录和存储
序号
信号名称
数据范围
数据来源
备注
1
P档位置
TCU
2
换挡电机电流
TCU
3
电机转速
MCU
4
电机扭矩
MCU
5
换挡次数
TCU
6
换挡异常次数
TCU
表3 评估项目
序号
关注问题
分析方法
备注
1
换挡时间是否明显发生变化
对比曲线
2
位置控制稳定性是否出现恶化
对比曲线
3
换挡噪音是否正常
对比声音
4
换挡电流是否正常
对比曲线
5
换挡是否一次成功
观察数据
6
换挡异常次数是否明显增加
观察数据
7
电机和电机控制器温度是否过高
对比曲线
表4 拆解过程中需关注和评估的问题
序号
关注问题
分析方法
备注
1
变速箱是否漏油
目测
2
密封件是否完好
目测
3
电机旋转是否顺畅
目测、手感
4
轴承是否顺畅
目测、手感
5
卡爪是否完好
目测、手感、卡尺测量厚度
6
啮合齿是否
目测、手感
7
弹簧刚度是否出现衰减
6.3 试验合格判据
a) 循环使用寿命>30万次，不能出现功能和性能异常；
b) 拆解相关零部件不得有明显损伤；
7 解锁冲击耐久试验
7.1 试验条件和测试方法
30%坡道上坡和下坡各做100次，20%坡道上坡和下坡各做1000次，15%坡道上坡和下坡各做4500次，不用手刹或者电子手刹，全靠棘轮卡爪承受驻车扭矩；采集车速、电机转速、P挡位置等信号曲线。


7.2 试验合格判据
a) 不得出现制动失败或者无法解锁的现象；
b) 不同坡道的锁止和解锁时间需稳定；位置曲线需稳定；换挡电流曲线应平稳；
8 动态挂入性能试验
8.1 试验条件和测试方法
基于带飞轮的台架，将输入电机转速设定为1000rpm，转速稳定后取消转速或者扭矩控制，让电机靠惯性空转，当转速下降至100rpm时，自动激活挂P挡，测试传动轴是否立即锁止；如果锁止则将自动挂P挡转速提升50重新测试，直到测试不能立刻锁止的临界转速；将临界转速转换成车速。
8.2 试验合格判据
车速高于6-8km/h以上时挂入P挡，不能立刻锁止传动轴
9 驻车系统静扭试验
9.1 试验条件和测试方法
挂进P挡，从输入轴施加前进方向扭矩，逐渐加大扭矩直到传动轴断裂，记录扭矩曲线；前进方向和后退方向各做1台；
9.2 试验合格判据
后备系数>2.5（基于30%坡道最大负载）
10 P挡工作行程标定测试
10.1 试验条件和测试方法
将被试减速箱开一个观察孔，设定P挡机构处于不同的角度，观察减速箱内部驻车机构的工作状态，并测试减速箱的锁止性能，确认最佳锁止工作角度。
10.2 试验合格判据
锁止行程和解锁行程均有足够的安全行程范围；
11 高低温性能试验
11.1 试验条件和测试方法
a) 特性扫描：在20℃温度下，测试启动占空比；并依次测试40%、60%、80%、100%占空比的驱动响应特性，记录相关数据；重复做85℃、100℃、125℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃；每个温度稳定4h小时以上才能开始试验；
b) 定型试验：使用产品闭环控制程序，启动驻车和解锁，确认各温度下的启动性能；温度顺序20℃、85℃、100℃、125℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃，每个温度需稳定4h以上；
11.2 试验合格判据
不得出现功能失效；高温和低温允许一定的滞后；
12 故障诊断测试
12.1 试验条件和测试方法
根据故障清单，依次触发P挡电控系统的故障，如传感器信号短路、开路等，测试PCU是否能够诊断并报故障码，并确认P挡系统故障响应是否正常；
12.2 试验合格判据
需符合控制策略设计；
13 误操作测试
13.1 试验条件和测试方法
a) 在各种禁止挂P挡的情况下，进行挂P挡动作，测试PCU的响应是否符合设计要求；
b) 在各种禁止解锁的情况下，进行解除P挡操作，测试PCU的响应是否符合设计要求；
13.2 试验合格判据
需符合控制策略设计。
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