CN110926816A - 一种汽车eps马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法 - Google Patents

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杨超
邢进听
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Abstract

本发明公开了一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法，该设备包括：工控机，控制驱动模块以及EPS电机控制器模块动作，对环境箱进行控制以产生相应的环境温度、湿度；驱动模块，接收工控机的指令并按指令规定的转速转动；测量模块，将驱动模块的机械转动传递至待测EPS马达模块以完成扭矩以及母线和相线电流测量并保存至工控机；待测EPS马达模块，设置于环境箱内，根据工控机的控制，在测量模块传递的驱动模块的机械转动的驱动下带载转动以产生对应扭矩；EPS电机控制器模块，根据工控机的控制，输出指定电流至待测EPS马达模块，实现EPS马达的扭矩控制，伺服电机以转速的形式进行加载负载，实现对拖。

Description

一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法
技术领域
本发明涉及扭矩测试技术领域，特别是涉及一种汽车EPS(Electric PowerSteering，电动助力转向***)马达的3工位耐久功率负载扭矩测试设备及方法。
背景技术
传统汽车EPS马达的扭矩测试方法一般也是采用外部电机驱动的方式，即伺服电机和待测马达同时转动，两者是对拖方式，伺服电机是主动，待测马达是被动，用于产生相应扭矩，使用扭矩传感器采集扭矩波形，但是大多仅是在一种转速和常温下的定量扭矩测量，其测试流程如图1所示，当设备开启，开始校正运转；若自检不正常，则进行设备调整直至自检正常，若自检正常，则进行负载测试，传统的这种扭矩测试方式仅可对待测马达进行定转速定扭矩测试，方式单一，不能对马达的扭矩进行更多维度的分析，而且没有进行频域分析，不能有效的定位不良马达的问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法，通过采用伺服电机作为驱动电机，控制驱动电机驱动待测EPS马达被动带载转动，并通过环境箱设定待测EPS马达的环境温度，使用扭矩传感器采集马达轴向的扭矩，通过设定伺服电机的转速和环境箱的温度测试EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，实现马达空转扭矩功能的多维分析。
为达上述目的，本发明提出一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，包括：
工控机，用于控制驱动模块以及EPS电机控制器模块动作，对放置待测EPS马达模块的环境箱进行控制以产生相应的环境温度、湿度，并接收测量模块输出的数据予以分析显示；
驱动模块，用于接收所述工控机的指令并按指令规定的转速转动；
测量模块，用于将所述驱动模块的机械转动传递至待测EPS马达模块以完成扭矩以及母线和相线电流测量并将数据保存至所述工控机；
待测EPS马达模块，设置于环境箱内，用于根据所述工控机的控制，在所述测量模块传递的所述驱动模块的机械转动的驱动下带载转动以产生对应扭矩；
EPS电机控制器模块，用于根据所述工控机的控制，输出指定电流至EPS马达模块，实现EPS马达的扭矩控制。
优选地，所述驱动模块包括伺服驱动和伺服电机，所述伺服驱动连接所述工控机的输出口，所述伺服驱动的输出端连接至所述伺服电机的输入端，所述伺服电机的旋转轴连接所述测量模块，所述伺服电机以转速的形式进行加载负载，实现对拖。
优选地，所述测量模块包括第一联轴器、第二联轴器以及扭矩传感器，所述伺服电机的旋转轴通过第一联轴器连接至所述扭矩传感器，所述扭矩传感器再通过所述第二联轴器连接至所述待测EPS马达的旋转轴，所述扭矩传感器的输出连接至所述工控机的输入口。
优选地，所述工控机的另一输出口连接至所述EPS电机控制器模块的输入端，所述EPS电机控制器模块的输出端连接至所述待测EPS马达模块的输入端。
优选地，所述环境箱用于放置所述待测EPS马达并在所述工控机的控制下产生固定环境温度、湿度以用于测试。
优选地，所述环境箱内设置三个待测EPS马达，所述驱动模块、测量模块以及EPS电机控制器模块相应地包含三路对应的设备。
为达到上述目的，本发明还提供一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，包括如下步骤：
步骤S1，于自检正常时，将待测EPS马达固定于环境箱内；
步骤S2，设定所述伺服电机的转速和环境箱的温湿度进行扭矩测试，测试所述待测EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，以实现马达空转扭矩功能的多维分析。
优选地，于步骤S1中，将三个待测EPS马达，分别固定于环境箱内相应位置。
优选地，于步骤S2中，所述扭矩测试分4种模式：模式一为定温定转速定负载对所述待测EPS马达进行测试；模式二、三、四均为遍历测试，模式二、三、四三种模式步骤类似。
优选地，所述模式二、三、四的遍历测试包括如下步骤：
步骤2.1，设置所述环境箱温湿度及测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速和负载大小；
步骤2.2，达到温度后按规定保温若干小时时间；
步骤2.3，启动***机型扭矩测试；
步骤2.4，判断是否遍历完毕，若遍历完毕则结束测试，若未遍历完毕则跳转至步骤2.1修改参数进入下一轮测试，所修改的参数包括环境箱温湿度、测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速、负载大小。
与现有技术相比，本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法通过采用伺服电机作为驱动电机，控制驱动电机驱动待测EPS马达被动带载转动，使用扭矩传感器采集马达轴向的扭矩，通过设定伺服电机的转速和环境箱的温度测试EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，实现马达空转扭矩功能的多维分析。
附图说明
图1为传统汽车EPS马达的扭矩测试流程图；
图2为本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备的***结构图；
图3为本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法的步骤流程图；
图4为本发明具体实施例中模式三负载循环的定义示意图；
图5为本发明实施例中汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法的流程图；
图6为本发明具体实施例中模式四运转的T-N曲线定义示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备的***结构图。如图2所示，本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，包括：工控机(PC)10、驱动模块20、测量模块30、待测EPS马达模块40以及EPS电机控制器模块50。
其中，工控机(PC)10，由显示屏、键盘和测试软件组成，用于控制驱动模块20以及EPS电机控制器模块50动作，对放置待测EPS马达模块40的环境箱进行控制以产生相应的环境温度、湿度等用于测试，并接收测量模块30输出的数据予以分析显示；驱动模块20由伺服驱动(Servo Amp)和伺服电机组成，用于接收工控机(PC)10的指令并按指令规定的转速转动；测量模块30由第一/二联轴器和扭矩传感器组成，用于将驱动模块20的机械转动传递至待测EPS马达模块40完成扭矩以及母线和相线电流测量并将数据保存至工控机(PC)10；待测EPS马达模块40，设置于环境箱内，用于根据工控机(PC)10的控制，在测量模块30传递的驱动模块20的机械转动的驱动下带载转动以产生对应扭矩，所述环境箱用于放置待测EPS马达并在工控机(PC)10的控制下产生固定环境温度、湿度等用于测试；EPS电机控制器(逆变器)模块50，用于根据工控机(PC)10的控制，输出指定电流至待测EPS马达模块40，实现EPS马达的扭矩控制，同时，所述驱动模块的伺服电机以转速的形式进行加载负载，实现对拖。
在本发明具体实施例中，本发明之汽车EPS马达的3工位扭矩测试设备可实现3工位测试，即用于同时测试三个待测EPS马达(需说明的是，只要环境箱够大，待测马达个数不限)，各模块相应地具有三路对应的设备，即驱动模块20具有三路伺服驱动(Servo Amp)和伺服电机，测量模块30具有三路由第一/二联轴器和扭矩传感器构成的电路，环境箱内设置有三个待测EPS马达，以及EPS电机控制器模块50具有三路EPS电机控制器，具体地，工控机(PC)三个输出口分别连接至每路伺服驱动(Servo Amp)的输入端，各伺服驱动(Servo Amp)的输出端连接至对应的伺服电机的输入端，每路伺服电机的旋转轴通过对应的第一联轴器连接至对应的扭矩传感器，扭矩传感器再通过对应的第二联轴器连接至对应的待测EPS马达的旋转轴；工控机(PC)的另三个输出口分别连接至三路EPS电机控制器(逆变器)的输入端，各EPS电机控制器(逆变器)的输出端连接至各路待测EPS马达的输入端；3路扭矩传感器的输出分别连接至工控机(PC)三个输入口。
在本发明中，可通过设定伺服电机的转速和环境箱的温度测试EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，实现马达空转扭矩功能的多维分析。
图3为本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，包括如下步骤：
步骤S1，于自检正常时，将待测EPS马达固定于环境箱内。在本发明具体实施例中，同时测试三个待测EPS马达，即于三路的伺服电机均自检正常时，将三个待测EPS马达，分别固定于环境箱内相应位置，其中，自检正常指不装载EPS马达时设备的状态。
步骤S2，设定所述伺服电机的转速和环境箱的温度进行扭矩测试，测试待测EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，以实现马达空转扭矩功能的多维分析。
在本发明具体实施例中，扭矩测试分4种模式：模式一为现有技术兼容模式，定温定转速定负载对待测EPS马达进行测试；模式二、三、四均为遍历测试，三种模式步骤类似。
具体地，模式二、三、四的遍历测试包括如下步骤：
步骤2.1，设置环境箱温湿度及测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速和负载大小；
步骤2.2，达到温度后按规定保温若干小时时间；
步骤2.3，启动***机型扭矩测试；
步骤2.4，判断是否遍历完毕，若遍历完毕则结束测试，若未遍历完毕则跳转至步骤2.1修改参数进入下一轮测试，参数包括环境温湿度、测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速、负载大小；
其中，模式二可以在设定温度和转速时改变负载大小进行测试，模式三则按图4定义的负载循环进行测试，在不同负载LWA(100％扭矩、30转)、LWB(66％扭矩、30转)、LWC(30％扭矩、10转)、LWD(15％扭矩、5转)时按相位1、相位2、相位3、相位4循环运转，如，在负载LWA(100％扭矩、30转)时从零位先顺时针转30转、再顺时针转30转、然后逆时针转30转，最后再逆时针转30转到零位，模式四在设定温度和极限负载时进行，设定伺服电机转速在10秒内从0-3000rpm/min加速运转，对扭矩和相线电流进行测量，得到待测EPS马达的T-N曲线(电机特性曲线，扭矩－转速曲线)，实现马达的扭矩、电流、转速和温度的特性分析。
图5为本发明实施例中汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法的流程图。如图5所示，在本实施例中，该汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试过程如下：
第一步，检测待测EPS马达，进行校正运转，判断待测EPS马达状态，如果自检不正常(NG)则进行设备调整，如果自检正常则进入第二步，其中，自检正常指的是不装载EPS马达时设备的状态；
第二步，扭矩测试，分4种模式，模式一为现有技术兼容模式，定温定转速定负载对待测电机进行测试；模式二、三、四均为遍历测试，三种模式步骤类似。
步骤2.1，设置环境箱温湿度及测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速和负载大小；
步骤2.2，达到温度后按规定保温若干小时时间；
步骤2.3，启动***机型扭矩测试；
步骤2.4，判断是否遍历完毕，若遍历完毕则结束测试，若未遍历完毕则跳转至步骤2.1修改参数进入下一轮测试，所修改的参数包括环境箱温湿度、测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速、负载大小；
其中，模式二可以在设定温度和转速时改变负载大小进行测试，模式三则按图4定义的负载循环进行测试，负载循环……，如图4所示，为模式三运转的负载循环定义，对转速和负载大小进行分别控制，模拟马达在整车上的实际运转状态。
模式四在设定温度和极限负载时进行，设定伺服电机转速在10秒内从0-3000rpm/min加速运转，对扭矩和相线电流进行测量，得到待测EPS马达的T-N曲线(电机特性曲线，扭矩－转速曲线)，如图6所示，为模式四运转的T-N曲线定义，对马达加载极限负载，拖动马达10秒内从0-3000rpm/min加速运转，测试其扭矩和相线电流的曲线，实现马达的扭矩、电流、转速和温度的特性分析
本发明与现有技术相比，马达转速、环境温度、负载大小可灵活设置、运转多种测试模式、最多能同时测试3个EPS马达，并可测试多种EPS马达，对马达的性能分析更加全面。对比如下：
项目 传统齿槽摩擦扭矩测试 本发明扭矩测试
转速 不可变转速 可变转速，进行转速和负载扭矩二维分析
负载 不可变负载 可变负载
温度 不可变温度 可变温度，进行温度和负载扭矩二维分析
频域分析 没有频域分析 进行傅里叶变换，定位频率扭矩，分析马达特性
马达种类 只能测试一种马达 可测试多种马达
运转模式 只能运行定转速定负载条件 可以运行四种模式，还能继续扩展
测试马达数量 只能测试一个马达 可以同时测试3个马达
综上所述，本发明一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备及方法通过采用伺服电机作为驱动电机，控制驱动电机驱动待测EPS马达被动带载转动，使用扭矩传感器采集马达轴向的扭矩，通过设定伺服电机的转速和环境箱的温度测试EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，实现马达空转扭矩功能的多维分析。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，包括：
工控机，用于控制驱动模块以及EPS电机控制器模块动作，对放置待测EPS马达模块的环境箱进行控制以产生相应的环境温度、湿度，并接收测量模块输出的数据予以分析显示；
驱动模块，用于接收所述工控机的指令并按指令规定的转速转动；
测量模块，用于将所述驱动模块的机械转动传递至待测EPS马达模块以完成扭矩以及母线和相线电流测量并将数据保存至所述工控机；
待测EPS马达模块，设置于环境箱内，用于根据所述工控机的控制，在所述测量模块传递的所述驱动模块的机械转动的驱动下带载转动以产生对应扭矩；
EPS电机控制器模块，用于根据所述工控机的控制，输出指定电流至所述待测EPS马达模块，实现EPS马达的扭矩控制。
2.如权利要求1所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，其特征在于：所述驱动模块包括伺服驱动和伺服电机，所述伺服驱动连接所述工控机的输出口，所述伺服驱动的输出端连接至所述伺服电机的输入端，所述伺服电机的旋转轴连接所述测量模块，所述伺服电机以转速的形式进行加载负载，实现对拖。
3.如权利要求2所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，其特征在于：所述测量模块包括第一联轴器、第二联轴器以及扭矩传感器，所述伺服电机的旋转轴通过第一联轴器连接至所述扭矩传感器，所述扭矩传感器再通过所述第二联轴器连接至所述待测EPS马达的旋转轴，所述扭矩传感器的输出连接至所述工控机的输入口。
4.如权利要求3所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，其特征在于：所述工控机的另一输出口连接至所述EPS电机控制器模块的输入端，所述EPS电机控制器模块的输出端连接至所述待测EPS马达模块的输入端。
5.如权利要求4所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，其特征在于：所述环境箱用于放置所述待测EPS马达并在所述工控机的控制下产生固定环境温度、湿度以用于测试。
6.如权利要求5所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试设备，其特征在于：所述环境箱内设置三个待测EPS马达，所述驱动模块、测量模块以及EPS电机控制器模块相应地包含三路对应的设备。
7.一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，包括如下步骤：
步骤S1，于自检正常时，将待测EPS马达固定于环境箱内；
步骤S2，设定所述伺服电机的转速和环境箱的温湿度进行扭矩测试，测试所述待测EPS马达在不同转速、不同负载和不同温度下的扭矩，以实现马达空转扭矩功能的多维分析。
8.如权利要求7所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，其特征在于：于步骤S1中，将三个待测EPS马达，分别固定于环境箱内相应位置。
9.如权利要求7所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，其特征在于：于步骤S2中，所述扭矩测试分4种模式：模式一为定温定转速定负载对所述待测EPS马达进行测试；模式二、三、四均为遍历测试，模式二、三、四三种模式步骤类似。
10.如权利要求9所述的一种汽车EPS马达的耐久功率负载扭矩测试方法，其特征在于：所述模式二、三、四的遍历测试包括如下步骤：
步骤2.1，设置所述环境箱温湿度及测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速和负载大小；
步骤2.2，达到温度后按规定保温若干小时时间；
步骤2.3，启动***机型扭矩测试；
步骤2.4，判断是否遍历完毕，若遍历完毕则结束测试，若未遍历完毕则跳转至步骤2.1修改参数进入下一轮测试，所修改的参数包括但不限于环境箱温湿度、测试时间、保温时间、拖动时间、伺服电机转速、负载大小。
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