试验系统构成要素优化方案

（一）驱动加载系统

驱动加载系统是试验系统的核心，其直接决定了试验过程中对预期工况模拟的接近程度，同时，也决定了整个系统的动态和静态性能。驱动加载系统大多采用交流变频调速拖动测功电机作为主动力装置，通过四象限运行的变频装置实现测功电机四象限运行，即测功电机既可做驱动装置用，也可做加载装置进行使用。如图4-2所示，驱动加载系统主要由测功电机、变频器和控制系统组成。

图4-2　驱动加载系统组成

变频器大多采用西门子或ABB专门设计用于三相交流电机的矢量控制变频驱动器，如图4-3所示为该变频驱动器，其由模块化的供电单元和逆变单元组成，这些部件可以根据要求组合成为能够迅速连接的IP20防护等级的电柜。

主控系统主要是对加载系统实施实时监控，以使测功电机按照设定的工况运行，达到试验驱动和加载的目的，主要功能包括：

图4-3　西门子矢量控制变频驱动器

①根据系统输入，对变频器实施控制从而实现对相应电机进行转速或转矩控制，输入包括来自操作台上按钮/开关的模拟量、工控机测控软件参数设定以及仿真系统仿真数据。

②根据变频驱动加载系统各部位传感器采集的参数，对系统运行状态进行实时监控，判断工作是否满足设定要求并进行故障报警。

③根据系统运行状态，对电机水冷系统等辅助设施进行控制。

（二）测控管理系统

测控管理系统的主要功能为根据试验任务向驱动加载系统、辅助系统和被测对象发送控制指令，并采集驱动加载系统、辅助系统和被测对象的状态参数，进行试验过程的测控及试验相关的数据管理。系统主要由参数测量采集、执行控制和测控管理软件三部分组成，测控管理软件的功能主要包括任务管理、试验控制、试验评价、安全控制、远程监控、被测对象控制与故障注入、载荷生成、数据管理等功能。

参数测量采集部分主要由传感器和数据采集模块组成，主要参数测量采集任务包括被试对象试验参数测量与采集，如输入/输出转矩、转速、温度、压力、流量、噪声等。这些参数除个别参数（如发动机进、排气温度，油、水温度）通过辅助系统间接读取外，其余均需在试验时安装传感器进行测量和采集。辅助系统相关状态参数主要包括温度、压力、流量、监控视频、红外护栏感应信号等，主要从辅助系统相关模块中通过数字通信获取。实车载荷测量与采集主要包括油门、挡位、转向角、制动行程、传动轴转矩和转速等，需通过在实车上安装相应传感器后进行实车测量和采集。

执行控制部分的作用主要是根据试验目的，经测控管理软件运算后控制相应执行装置，对驱动加载系统、辅助系统、被试件实施控制，包括对驱动和加载电机的转矩、转速进行控制，以及必要时的紧急停车，除按下操作台上的急停和快停按钮是直接指示驱动加载系统实施停车外，其余情况均由测控管理系统发送控制指令，由驱动加载系统实施控制；对被试对象的油门、挡位、转向、制动进行控制；对辅助系统，如冷却水流量、温度，空调温度、风量等参数进行控制，由测控管理系统发送控制指令，各辅助系统自带控制模块实施控制。

测控管理软件是整个试验平台的“大脑”，主要包括任务管理、试验控制、安全控制、被测对象控制、远程监控、载荷生成、试验评价、数据管理等功能。

（1）任务管理。

任务管理的主要功能是依据试验室管理体系进行与试验任务相关的管理，包括计划管理、文档管理、设备管理和人员管理。

计划管理，主要是根据新接收的试验任务及试验计划，将试验任务计划输入试验计划管理系统，并与已有计划进行对比，避免计划冲突；对已编入计划并录入系统的试验任务时间、人员、设备等进行调整；对试验计划中的试验项目进行进度查询，显示进展情况。

文档管理，主要是将与试验相关的批文、合同、标准、试验大纲等需纳入归档的文件资料，以电子档的形式录入系统，便于管理和查询、调用。

设备管理，主要是对设备的基本信息和有效状态进行管理，便于试验时确保设备的有效性，试验报告自动生成时自动调用设备信息。

人员管理，主要是对试验人员的基本信息和工作情况进行记录，便于试验报告自动生成时可选附操作人员资质信息，并对试验人员的试验任务进行统计管理。

（2）试验控制。

试验控制的主要功能一是根据国军标、国标或其他试验规范规定的试验方法和流程，利用标准化的试验程序，实施自动化试验，对被试对象进行性能检测、鉴定；二是提供用户试验定制界面，并根据用户定制的试验流程控制加载、驱动以及对被试对象油门、换挡、制动等执行元件进行自动操作，实现试验台联合控制试验；三是对试验设备和被试对象运行参数进行监控，并可编辑设定报警阈值，根据报警情况实施应急处置。(www.xing528.com)

（3）安全控制。

安全控制主要用于人员和设备的安全防护，重点针对误操作、被试对象故障、设备故障、配套设施故障等紧急情况实施安全控制。

（4）被测对象控制。

被测对象控制主要是对被试对象实施控制，包括油门、挡位、制动、转向等，以实现试验台架系统的联合控制。

（5）远程监控。

远程监控的主要功能是通过计算机上的远程终端软件同步显示试验现场数据（如图表、曲线、数字仪表等），通过权限可查询、调阅试验数据和试验文件资料，并可设定、分发试验参数。

（6）载荷生成。

载荷生成由实车载荷采集单元和载荷谱处理单元组成，其主要功能一是通过在实车上加装传感器，采集实车载荷形成对应车型工况的载荷谱；二是基于“使用想定”工况重构载荷谱。目的是获取更加贴近实际工况的负载，使动力传动系统试验更加接近实际使用工况。

（7）试验评价。

试验评价的主要功能一是对性能鉴定试验，根据试验数据分析计算试验结果，对试验数据进行处理，生成试验报表；二是综合实车测试数据和台架测试数据开展可靠性、维修性、保障性、测试性分析评价。

（8）数据管理。

数据管理用于试验数据和试验信息存储、监控视频存储、车载数据存储以及数据分类管理和快速查询，且各系统通过网络可调用数据库数据。

（三）辅助系统

辅助系统主要为试验台架搭设，试验设备散热、除湿，被试件油、水冷却，发动机进、排气等提供保障，包括变电站设施、循环冷却水设施、循环冷冻水设施、高压空气设施、地面基础设施、降噪隔音设施、吊装转运设施、发动机排气处理设施、内部配电设施、燃油温控及油耗测量设备、发动机进气温度控制设备、发动机机油恒温控制设备、发动机冷却液恒温控制设备、变速箱润滑油恒温设备、电机冷却液恒温设备。

（1）机械系统。

机械系统包括铸铁平台、惯量箱组、电机基座、叠片挠性联轴器、扭矩仪支架、防护罩及防护网、紧固件等。

铸铁平台是各个支架与基座稳固安装的基础，平台内设计有T形槽，各类支架与基座均通过压板和大螺栓紧固在铸铁平台上。铸铁平台呈长方形。

惯量箱组主要用于传动装置和动力传动系统换挡、制动等试验时模拟整车惯量，实现惯量加载。惯量箱组采用国内成熟产品，主要由箱体、惯量飞轮、传动轴及连接法兰等组成。

电机基座主要用于支撑固定电机，并保证电机中心高以及与其他同轴设备的同轴度。

防护罩及防护网，主要用于旋转件的防护。

（2）电机冷却液恒温系统。

电机冷却液恒温系统主要为电机提供可控的冷却液，并根据电机的发热情况自动控制冷却液的温度或流量，保证电机稳定运行。

（3）动力传动试验辅助系统。

动力传动试验辅助系统主要包括燃油温控及油耗测量系统、发动机进气温度控制系统、发动机机油恒温控制系统、发动机冷却液恒温控制系统、变速箱润滑油恒温系统、高压空气设备及消防设施等。各试验辅助系统最大工作容量按照1 100 kW动力传动系统联合试验需求设计。采用集中的冷冻水和冷却水系统实施散热，并设置全室空调用于动力传动联合试验（带辅助系统）时的试验大厅和周边空间的室温控制。