CN104267349A - 汽车发电机测试*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车发电机测试***，包括计算机、调理电路、温控箱、负载箱、发电机驱动单元及传感器变换单元；计算机分别与调理电路、温控箱、负载箱和发电机驱动单元连接；调理电路分别与负载箱、发电机驱动单元、传感器变换单元连接；发电机驱动单元包括变频电机、制动电路和变频器，变频电机、制动电路及变频器依次连接，变频器分别与计算机、调理电路连接；计算机对汽车发电机的速度控制包括开环控制和闭环控制。本发明结构简捷、综合测试项目多、抗干扰能力强、温度范围大，数据处理好、准确性好、操作简单、工作效率高。

Description

汽车发电机测试***

技术领域

本发明涉及用于模拟汽车发电机在各种环境及条件下的工作状态的测试实验设备，具体涉及一种汽车发电机测试***。

背景技术

如今被广泛应用的汽车发电机测试台，需人工记录所测试数据，而且同一测试台所能测试的项目或技术指标很单一；如需测试汽车发电机试验***的全部主要技术指标，则需要多台不同类型的测试台来完成。

除此之外，现在的汽车发电机测试技术的抗干扰能力差，测试温度范围小，信号数据处理不够好，准确性差，操作复杂。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种采用图形化编程、其结构简捷、综合测试项目多、抗干扰能力强、温度范围大，数据处理好、准确性好、操作简单、工作效率高的汽车发电机测试***。

本发明汽车发电机测试***采用如下技术方案：汽车发电机测试***，包括计算机、调理电路、温控箱、负载箱、发电机驱动单元及传感器变换单元；计算机分别与调理电路、温控箱、负载箱和发电机驱动单元连接；调理电路分别与负载箱、发电机驱动单元、传感器变换单元连接；

所述发电机驱动单元包括变频电机、制动电路和变频器，变频电机、制动电路及变频器依次连接，变频器分别与计算机、调理电路连接；

所述计算机对汽车发电机的速度控制包括开环控制和闭环控制；所述开环控制，指在试验过程中，计算机根据预设要求输出指令控制变频器，由变频器控制变频电机的运行状态；所述闭环控制，指在试验过程中，计算机通过读取变频电机的参数来实时向变频器输出指令，从而实时控制变频电机的运行状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、能够模拟高温、低温环境，以及湿度环境，对各种汽车发电机的工作情况进行测试，由大功率变频电机模拟汽车发动机驱动发电机发电，向汽车蓄电池和负载箱提供最大的直流电流，在此过程中由计算机和各种智能设备模拟各种条件，并实时监控汽车发电机的状态，完成各种发电机产品的高速冲击及高低温耐久性试验和出厂性能的测试任务。

2、本发明为综合性实验台，结构简单，测试项目多，包括四大耐久性试验(温变耐久性、高温耐久性、热高加速耐久性、最大速耐久性试验)，扭矩试特性验(冷态试验、热态试验)，电气特性试验(冷态试验、热态试验、驱动功率和效率试验)，调节器性能试验(电压测试、负载特性、转速特性测试)，抛负载试验(抛电器、抛电池、全抛)，超速试验(发电机超速、冷态、调节电压试验)。

3、本发明采用大功率的变频器及变频电机能得到较理想的速度、加速度；制动单元和制动电阻的使用可以得到较好的制动即加速度。

4、本发明能够直接从发电机提取更准确的信号数据；有较宽的温度测试范围，测试温度范围可达-40～150℃；采用图形化编程，工作效率高，节省时间；抗干扰能力强。

附图说明

图1为本发明的***框架图；

图2是调理电路的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明实施方式不限于此。

如图1所示，本发明汽车发电机测试***包括计算机、调理电路(即调理箱)、温控箱、负载箱、发电机驱动单元及传感器变换单元；发电机驱动单元包括变频电机、制动电路和变频器，制动电路包括制动单元和制动电阻，变频器、制动单元、制动电阻及变频电机依次连接。计算机通过RS232及RS485通讯口分别与温控箱、负载箱和发电机驱动单元的变频器连接。调理电路分别与计算机、发电机驱动单元的变频器、传感器变换单元连接。

如图2所示，调理电路包括：传感器组(包括电压传感器、电流传感器及F/V传感器)、滤波电路、AD采集电路、MCU控制器、DAQ采集卡(包括AI/AO/DI/DO/Counter等信号采集与输出)，电压传感器、电流传感器及F/V传感器分别与DAQ采集卡连接，F/V传感器、滤波电路、AD采集电路、MCU控制器依次连接。MCU控制器采用单片机最小***板来实现，MCU控制器通过AD采集电路采集电压、电流、电机转速(F/V用于电机转速变换)，然后经过调整后通过液晶显示器显示。DAQ采集卡通过PCIe总线与工控机通讯，将采集到的电压、电流及转速信号送到工控机的软件中，并且将软件控制指令送到变频器等模块，并显示当前的状态。

所述计算机与安装在实验台上的2***立的发电机信号相连。计算机与调理电路之间通过I/O、A/D以及串口通讯线路相连接。温控箱包括制冷机组、加热元件(如6KW加热管)、温湿控制器、K型热电偶、JCJ湿度传感器、PWM控制SSR固态继电器、加湿锅炉及离心风扇等。在实验中控制发电机的工作环境温度(常温或高低温)，设定升降温曲线。由离心风扇进行空气循环，在实验箱体内建立有效的均匀空气温场，从而使新风口至被测电机尾部附近为均匀可控温场区。在负载箱与前端调理电路之间连接有传感器变换单元。

发电机主回路由4只直流接触器将主回路、负载箱和蓄电池并联，投放负载箱、蓄电池既其放点将按工艺要求适时动作。发电机的速度信号取样只能在发电机发电的情况下才能正常工作；发电机在低速未发电时，采用驱动电机频率与传动系数的乘积值作为发电机转速信号。负载箱包括电阻负载及功耗电阻，每一只功率晶体管设有独立的均流平衡控制单元。负载箱有独立的电流、电压显示。

被测发电机的输出端与蓄电池、负载箱并联。发电机输出电流A1、蓄电池充放电电流A2、受控负载箱电流A3这三组电流被采集后，经过调理箱内的PCI-6221数据采集卡A/D接口传送给计算机。同时被采集的还有发电机的输出电压、蓄电池端电压等。采集到的各种信号以电压信号输出，经过远距离传输后，通过调理电路转换为0～10V电压信号，输入到计算机。

实验台是机电一体化设备，由大功率的变频电机模拟汽车发动机驱动发电机发电，向汽车蓄电池和负载箱提供最大的直流电流。在此过程中由计算机和各种智能设备模拟各种条件，并实时监控发电机的状态，根据汽车行业标准《汽车用交流发电机技术条件》(QC/T729-2005)，完成各种发电机产品的高速冲击及高低温耐久性实验和出厂性能的测试任务。汽车发电机综合性性能试验***的主要技术指标参数如下表所示：

本发明的工作电源采用三相五线制380V，60KVA，安全地线，电压波动小于6％，本发明要求环境工作温度在-40～150℃之间，环境工作相对湿度小于80％，要求***工作环境无尘、无鼠害。本发明汽车发电机测试***的配置及安装如下：

1、配置

测试实验台可操作空间600L：L800x W800x H950mm，恒温变温时制冷功率由3台6匹压缩机组完成，发热量可控功率6KW，驱动电机3000KW，均温风扇25Wx4。湿度控制加湿锅炉4KW，湿度传感器及加湿水箱等。发电机夹具5种10套共30件。

电气控制柜，工控机19寸宽屏液显及接口，三菱变频器、制动单元、变频电机以及制动电阻1套。300A负载箱2台；调理箱2台(电流、电压、速度传感器等)。置放于测试台上方。

2、安装

控制柜和实验控制台(包括负载箱、调理箱)之间的连线分两部分，强电路部分(驱动电源)和弱电路部分(信号线和通讯线)。计算机与前端调理电路直接的连线部分：I/O、A/D、串口通讯线。

本发明汽车发电机测试***的控制回路包括温湿度控制回路及速度控制回路。其中温湿度控制回路的原理如下：在计算机界面设置温湿度控制方式(恒温、多重循环、温度冲击、恒温恒湿或变温恒湿等)，通过适时控制启动制冷机组，调节供给实验台箱体内的制冷量抵消电机运行时的发热量。通过RS485口控制实验台箱体内的电热管元件补充加热量，以达到控制空气温度的目的。循环风扇将经过蒸发器、电热器进行过冷热交换的空气从箱体上部的新风口送出循环。空气经过电机周边被其发热量改变，至回风口再进入空气处理区被制冷或加热，再被循环风扇送出。通过控制实验台箱体内的加湿锅炉的加湿量，以达到控制空气湿度的目的。

速度控制回路的原理如下：被测发电机安装在实验台上，由6PK～8PK多楔带与驱动电机的皮带轮相连接；设置好各种参数驱动变频器及变频电机，拖动被测发电机运行。在线控制由计算机I/O口完成。发电机的速度信号在电机发电后从P端子相线上采集。在低速区域，发电机的速度由变频电机自动计算出传动比确定，也可人工计算修改储存，供***在低速区控制和显示使用。发电机的加减度控制通过写入变频器参数，由变频器自动计算后完成。性能测试及耐久性多重循环测试可以设定为开环、闭环控制两种运行方式，闭环控制由变频器内的PID调节功能完成。高速冲击、复合变速实验时速度控制为开环控制方式。实验台可同时拖动两台发电机，这时速度控制将以主电机为控制对象控制，而副电机的速度精度将不保障。同时拖动两台发电机时必须保证发电机的电压级别相同(12V或24V)。

开环控制，是指在试验过程中，计算机内的软件根据预设要求，输出指令控制变频器，由变频器控制变频电机的运行状态，计算机内的软件不读取变频电机的参数(如电压、电流及转速)。闭环控制，是指在试验过程中，计算机内的软件通过读取变频电机的参数(例如电压、电流及转速)来实时向变频器输出指令，从而实时控制变频电机的运行状态。也就是说，在开环控制时，计算机内的软件只给变频器输出一次指令，变频器根据所述指令独立的控制变频电机的运行，计算机内的软件不再参与变频器控制变频电机的过程；而闭环控制时，计算机内的软件会实时读取变频电机的运行状态并给变频器发出指令，实时控制电机的状态。本发明只有在少数试验中才会采用开环控制，如高速加速试验、特性试验等需要发电机转速急速升高的时候，但是转速上来以后将会立刻进入到闭环控制的状态中。

如上所述，便可较好地实施本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.汽车发电机测试***，其特征在于，包括计算机、调理电路、温控箱、负载箱、发电机驱动单元及传感器变换单元；计算机分别与调理电路、温控箱、负载箱和发电机驱动单元连接；调理电路分别与负载箱、发电机驱动单元、传感器变换单元连接；

所述发电机驱动单元包括变频电机、制动电路和变频器，变频电机、制动电路及变频器依次连接，变频器分别与计算机、调理电路连接；

所述计算机对汽车发电机的速度控制包括开环控制和闭环控制；所述开环控制，指在试验过程中，计算机根据预设要求输出指令控制变频器，由变频器控制变频电机的运行状态；所述闭环控制，指在试验过程中，计算机通过读取变频电机的参数来实时向变频器输出指令，从而实时控制变频电机的运行状态。

2.根据权利要求1所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述变频电机的参数包括电压、电流及转速。

3.根据权利要求1所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述制动电路包括制动单元和制动电阻，变频器、制动单元、制动电阻及变频电机依次连接。

4.根据权利要求1所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述计算机与调理电路之间通过I/O、A/D以及串口通讯线路相连接。

5.根据权利要求1所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述调理电路包括传感器组、滤波电路、AD采集电路、MCU控制器及DAQ采集卡，传感器组与DAQ采集卡连接，传感器组、滤波电路、AD采集电路及MCU控制器依次连接。

6.根据权利要求5所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述传感器组包括电压传感器、电流传感器及F/V传感器，电压传感器、电流传感器及F/V传感器分别与DAQ采集卡连接，F/V传感器、滤波电路、AD采集电路、MCU控制器依次连接。

7.根据权利要求5所述的汽车发电机测试***，其特征在于，所述MCU控制器采用单片机最小***板实现。