電驅(qū)動橋質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到車輛的安全性、動力性、經(jīng)濟性、舒適性,要評價其質(zhì)量的好壞就需要對電驅(qū)動橋進行檢測。電驅(qū)動橋作為機電一體化傳動系統(tǒng)[6],與傳統(tǒng)純機械驅(qū)動橋有很大差異,如運轉(zhuǎn)測試時必須帶著電機并且由電機驅(qū)動進行測試[7]。目前還沒有完善的商用車電驅(qū)動橋出廠檢測標準和規(guī)范,為此針對新能源商用車電驅(qū)動橋下線檢測項目及其方法進行研究。
1 商用車電驅(qū)動橋檢測的相關(guān)標準
我國制定了相對完善的純電動乘用車電驅(qū)動總成評價標準體系,但是商用車方面,由于電驅(qū)動系統(tǒng)布置和結(jié)構(gòu)不夠成熟,尚未形成統(tǒng)一的檢測標準。目前車橋企業(yè)主要參考電機、機械零部件、傳統(tǒng)驅(qū)動橋、純電動乘用車等相關(guān)標準制定了電驅(qū)動橋的檢測項目和檢測方法。未來隨著電驅(qū)動橋的應(yīng)用和發(fā)展,電驅(qū)動橋布置方案趨于模塊化、平臺化設(shè)計,電驅(qū)動橋的檢測方案及要求也將日益標準化[8]。
1.1 電機檢測相關(guān)標準
永磁同步電機是商用車電驅(qū)動橋最常用的電機類型,其生產(chǎn)制造和檢測技術(shù)相對比較成熟,電機引用的主要標準如表1所示。
表1 電機檢測相關(guān)標準
1.2 傳統(tǒng)驅(qū)動橋零部件及總成檢測相關(guān)標準
電驅(qū)動橋具有傳統(tǒng)驅(qū)動橋作為承載件、傳動件的基本功能,部分零件相互借用,因此,檢測要求也可以參考傳統(tǒng)驅(qū)動橋的檢測要求,相關(guān)標準如表2所示。
1.3 乘用車電驅(qū)動橋檢測相關(guān)標準
商用車電驅(qū)動橋與乘用車電驅(qū)動橋有諸多相似之處,其檢測技術(shù)也可以借鑒,相關(guān)標準如表3所示。
1.4 整車檢測相關(guān)標準
驅(qū)動橋總成作為汽車零部件四大總成之一,整車的要求與驅(qū)動橋的要求具有一定相關(guān)性,驅(qū)動橋必須滿足整車的技術(shù)要求,相關(guān)標準如表4所示。
表2 傳統(tǒng)驅(qū)動橋檢測相關(guān)標準
表3 乘用車電驅(qū)動橋檢測相關(guān)標準
表4 整車檢測相關(guān)標準
2 電驅(qū)動橋下線檢測的相關(guān)技術(shù)
為保證電驅(qū)動橋裝配質(zhì)量,裝配完成后要進行一系列的下線檢測。目前,車橋企業(yè)主要參考相關(guān)國標、行標、團標、企標,同時考慮到裝配線的節(jié)拍,一般不進行產(chǎn)品開發(fā)階段的產(chǎn)品性能測試,重點關(guān)注裝配過程對電驅(qū)動橋質(zhì)量有影響的測試。
2.1 制動系統(tǒng)檢測
制動系統(tǒng)是直接關(guān)系到生命和財產(chǎn)安全的關(guān)鍵零部件系統(tǒng)。根據(jù)GB 7258-2017和其他技術(shù)標準確定了制動系統(tǒng)的檢測項目:自動調(diào)整臂自調(diào)功能及制動間隙檢測、防抱死制動系統(tǒng)(Anti- lock Braking System, ABS)信號檢測、駐車制動力檢測、磨損報警線信號檢測。
2.1.1 自動調(diào)整臂自調(diào)功能及制動間隙檢測
根據(jù)GB 7258-2017第7.2.7規(guī)定,強制要求車輛安裝自動調(diào)整臂。橋總成裝配后需要檢測自動調(diào)整臂自調(diào)功能及制動間隙。
檢測方法:調(diào)整制動間隙至1.0~1.5 mm(模擬摩擦片磨損),氣室充氣30次(模擬駕駛員制動),使調(diào)整臂完成自動調(diào)整動作,再檢測制動間隙,制動間隙為0.6~1.0 mm則合格。
2.1.2 ABS信號檢測
根據(jù)GB 7258-2017第7.2.12規(guī)定,強制要求車輛安裝ABS傳感器。ABS傳感器作為汽車防抱死系統(tǒng)的關(guān)鍵件,以監(jiān)判車輛各車輪是否有滑移傾向并根據(jù)滑移率做出最佳制動調(diào)整[9]。橋總成裝配后必須對ABS信號進行檢測,檢測合格后才能交付整車使用,確保ABS能夠正常工作。檢測項目包括感應(yīng)最小電壓、電壓比值(電壓最大/最小)、是否缺齒。
檢測方法:使用ABS測量儀檢測轉(zhuǎn)動輪轂后ABS傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電壓,電壓波形和具體數(shù)值如圖1所示。輪速30±5 r/min條件下,最小感應(yīng)電壓>0.2 V,電壓比值(電壓最大/最小)≤2.0,評定合格。
圖1 ABS測量儀檢測及電壓波形界面
2.1.3 駐車制動力檢測
根據(jù)GB 7258-2017第7.4規(guī)定,強制要求車輛安裝駐車制動器。針對駐車制動器設(shè)計在橋總成上的,橋總成裝配后需要對駐車制動器的有效性進行檢測。
檢測方法:通過制動器拉絲端輸入一定拉力,啟動電機,電機轉(zhuǎn)矩(扭矩)不得低于規(guī)定值,如果低于規(guī)定值可以適當磨合后再檢測,直到合格。
2.1.4 磨損報警指示器信號檢測
根據(jù)GB 7258-2017第7.9.5規(guī)定,強制要求車輛安裝制動器磨損報警指示器。橋總成裝配后需要對指示器的有效性進行檢測。
檢測方法:使用萬用表通斷蜂鳴功能檢測指示器通斷。
2.2 氣密性檢測
橋總成氣密性檢測應(yīng)在注油前進行,其目的是檢測橋總成內(nèi)腔與外界是否有泄漏現(xiàn)象,防止整車狀態(tài)下橋總成出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。檢測過程分為四個階段:充氣、穩(wěn)定、測量、排氣,如圖2所示。
圖2 氣密性檢測的四個階段
檢測方法:通過泄漏檢測儀連接橋殼通氣塞處,通入50±5 kPa壓縮氣體充氣,穩(wěn)定20 s,測量20 s,最大壓降≤10 Pa或者泄漏量≤150 ml/min,評定合格,測試界面如圖3所示。
圖3 氣密性檢測儀界面
2.3 電機安規(guī)檢測
電機的使用安全關(guān)系到生命和財產(chǎn)安全。輕則汽車不能啟動,重者車輛自燃、人員觸電、車毀人亡,因此,電驅(qū)動橋裝配完成后需要再次對電機進行安規(guī)檢測確認。
2.3.1 電機的耐壓性
商用車的驅(qū)動電機額定電壓高達360~800 VDC,驅(qū)動電機繞組及功率電子電路需要耐受高壓電能的沖擊,而電壓的瞬間變化和浪涌等現(xiàn)象使得功率部件的耐壓要求遠高于直流母線的額定電壓值[5],因此,需要檢測電機的耐壓性。
2.3.2 電機的絕緣性
電機長期工作在高壓環(huán)境下,電的安全性至關(guān)重要,為了防止高壓回路絕緣失效,造成人員傷害,必須檢測電機繞組對機殼、繞組相互間的絕緣電阻,以保障電機的安全運行。
2.3.3 電機的接地電阻
電機接地是人體觸電防護的最后保障,確保即使漏電也不會對人體造成危害。電機接地必須可靠,接地電阻應(yīng)符合標準要求。
根據(jù)GB 38032-2022、GB/T 18488.2-2015、GB/T 18384-2020及相關(guān)主機廠要求,確定了安規(guī)檢測項目,包括:接地電阻、電機繞組絕緣性、電機繞組耐壓性檢測。檢測方法:使用安規(guī)測量儀檢測。
2.4 電驅(qū)動橋運轉(zhuǎn)測試
總成運轉(zhuǎn)測試是電驅(qū)動橋裝配品質(zhì)評價的關(guān)鍵點。該項測試是檢測電機在空載條件下轉(zhuǎn)速從零升至指定轉(zhuǎn)速,綜合判斷電機總成、減速器總成、差速器總成、輪轂制動鼓總成等結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)是否正常。
橋總成裝配完成后進入綜合運轉(zhuǎn)測試間進行測試,先確認橋總成零件的完整性,按照規(guī)定的油品、油量加注齒輪油。根據(jù)QC/T 533-2020要求、車橋廠自身質(zhì)量管控要求及主機廠相關(guān)要求,制定了運轉(zhuǎn)測試的總體技術(shù)方案,測試項目包括:電機轉(zhuǎn)矩檢測,差速性能檢測,噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise, Vibration, Harshness, NVH)檢測、減速器溫升檢測、駐車制動鼓溫升檢測。運轉(zhuǎn)測試參數(shù)設(shè)置界面如圖4所示。
圖4 運轉(zhuǎn)測試參數(shù)設(shè)置界面
2.4.1 電機轉(zhuǎn)矩檢測
電機轉(zhuǎn)矩(扭矩)是評價電驅(qū)動橋質(zhì)量的重要指標,轉(zhuǎn)矩檢測是判斷電機、橋總成是否有運轉(zhuǎn)異常的方法,如電機轉(zhuǎn)矩較大,可能是由于傳動系統(tǒng)相關(guān)零件加工和裝配異常造成的,導(dǎo)致傳動系統(tǒng)阻力大、噪音大、軸承高溫,軸承異常磨損,影響電驅(qū)動橋的經(jīng)濟性和使用壽命。電機轉(zhuǎn)矩的測試結(jié)果及判斷由測試系統(tǒng)完成,如圖5所示。
圖5 測試結(jié)果界面
2.4.2 差速性能檢測
差速器是將主減速器的動力傳遞到左右兩個輪端,可以使左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,以保證兩個車輪均做純滾動運動,汽車差速器總成質(zhì)量的好壞直接影響到汽車的行駛性能和操控性能[10]。差速性能檢測分為兩個項目:兩側(cè)輪端同時轉(zhuǎn),計算兩端輪速的差速率;制動一側(cè)輪端以驗證差速器是否正常工作。差速測試界面如圖6所示。
圖6 差速性能檢測界面
2.4.3 NVH檢測
NVH是衡量電驅(qū)動橋裝配質(zhì)量的一個綜合性指標。噪音過大或者異響問題將降低整車的乘車舒適性[11]。NVH檢測是通過噪聲測試儀、振動傳感器客觀地評價電驅(qū)動橋在運轉(zhuǎn)時的噪音和振動水平。
1)噪聲測試:噪聲測試是在一定轉(zhuǎn)速下(等效車速50 km/h)通過噪聲測試儀檢測距離減速器總成30 mm處的噪音值,噪音值一般不超過83 dB。
圖7 振動測試分析界面
2)振動測試:減總齒輪副是影響驅(qū)動橋NVH性能的關(guān)鍵零部件[12],因此,一般檢測減速器處的振動信號。振動檢測采用異響振動檢測系統(tǒng)檢測,該系統(tǒng)通過采集振動信號分析判定電驅(qū)動橋振動和異響情況;同時利用專業(yè)的異響分析算法,可以快速定位到振動源及故障零件,不受周圍噪聲干擾,檢測結(jié)果準確可靠。振動測試分析界面如圖7所示。
如圖8所示,將不合格品、合格品、自學(xué)習的容限帶上限的階次振動信號譜線疊加,可明顯看出存在異響的產(chǎn)品,在嚙合階次(2倍頻7階,3倍頻14階)邊出現(xiàn)連續(xù)間隔為1的尖峰,該頻譜特征稱之為邊頻,邊頻是齒輪缺陷的典型特征,且尖峰的間隔為缺陷齒輪所在軸的旋轉(zhuǎn)階次。因1階為輸入軸的旋轉(zhuǎn)階次,故圖中的邊頻反映的是輸入軸上齒輪存在缺陷,又因該特征只在正拖時出現(xiàn),故判斷故障部位為減總主動齒正拖面。
圖8 階次振動信號分析界面
2.4.4 減速器溫升檢測
減速器溫升可以綜合反映出運動相關(guān)的零部件加工精度、裝配精度及運動精度等質(zhì)量狀況,通過測溫儀實時監(jiān)控減速器軸承處溫度或者檢測油溫判斷電驅(qū)動橋裝配品質(zhì)。根據(jù)大量試驗及市場驗證確定了溫升評定標準:等效車速50 km/h,30 s內(nèi)溫升≤5 ℃。
2.4.5 駐車制動鼓溫升檢測
帶駐車制動器的橋總成,需要通過測溫儀檢測橋總成運轉(zhuǎn)前后的駐車制動鼓溫升,判斷駐車制動鼓與駐車制動器是否有干涉和拖磨現(xiàn)象,該項目作為重點檢測項目,因為拖磨會導(dǎo)致駐車制動鼓高溫甚至引起汽車自燃。根據(jù)大量試驗及市場驗證確定了溫升評定標準:等效車速50 km/h,30 s內(nèi)溫升≤5 ℃。
3 總結(jié)
1)從電驅(qū)動橋的相關(guān)標準體系分析可以看出,商用車電驅(qū)動橋的檢測技術(shù)和方法還沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范。隨著電驅(qū)動橋的不斷發(fā)展,有必要加強對檢測方法和技術(shù)要求進行標準化制定。
2)文中參考國標、行標、團標、企標介紹了商用車電驅(qū)動橋下線檢測項目、技術(shù)要求和測試方法,為電驅(qū)動橋的檢測系統(tǒng)開發(fā)、質(zhì)量評定、故障診斷提供參考。
3)未來電驅(qū)動橋下線檢測技術(shù)傾向于集成化、數(shù)字化、智能化。可以考慮將安規(guī)檢測、ABS信號檢測、駐車制動力檢測、運轉(zhuǎn)測試等檢測項目集成在一個綜合測試臺進行,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化檢測。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:商用車電驅(qū)動橋下線檢測技術(shù)
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