电​动​车​高级​轮​毂​电力​驱动​系统​自动​化​测​功​机​测试

Mark McDonnell, Protean Electric Ltd.

"原来​需要​耗费​三周​时间​的​测试​现在​通过​无人​自动​化​测试​12​个​小时​内​即可​完成​——​这​实际​上​已经​为​我们​的​工程​师​节省​了​几个​月​的​时间。" ​

- Mark McDonnell, Protean Electric Ltd.

挑战:

自动​化​实现​集成​电机​和​逆​变​器​的​严谨​测试​和​特性​记录,​涵​盖​各个​方面​的​性能,​减少​工程​师​在​测试​上​花费​的​时间。 ​

解决​方案:

使用​NI LabVIEW​软件​和​NI CompactDAQ​集成​硬件,​通过​自动​化​大大​减少​时间​和​成本。 ​

Protean Drive​系统​是​世界上​用于​混合​动力​和​电​动​汽车​(BEV)​的​最​先进​的​轮​毂​式​电​动​驱动​系统。​Protean Electric​是​一家​领先​的​清洁​技术​公司,​该​公司​开发​了​这​一​款​革命性​的​推进​系统,​为​现有​的​混合​动力​汽车​平台​增添​了​许多​优势。​Protean Drive​系统​提供​了​全​尺寸​轿车​和​SUV​电​动​化​所需​的​高​功率​和​扭矩​密度,​而​不会​影响​车辆​的​性能​或​成本。​这​也​使得​正常​行驶​情况​下​再生​制动​能够​回收​大量​动能,​然后​再​反馈​到​电池。​该​系统​安装​在​轮​毂​内,​为​乘客​和​电池​节约​出​大量​的​空间,​同时​也​免去​了​所有​的​外部​传​动​部件。​此外,​每​个​车轮​可​独立​控制​扭矩,​从而​提供​了​先进​的​车辆​动力​特性。

 

Protean Electric​与​世界​各地​许多​主要​汽车​制造​商​紧密​合作,​英国​总部​专门​设计​用于​原型、​测试​和​小​批量​生产​Protean Drive​系统​的​设备。

 

挑战:​时间​和​成本

开发​创新​型​驱动​系统​需要​进行​大量​严谨​的​测试​和​特性​记录,​以​涵​盖​集成​电机​和​逆​变​器​每​方面​的​性能。​特性​记述​在​公司​内部​的​测​功​机上​执行,​涉及​不同​控制​和​数据​采集​系统​之间​相互作用。​Protean Drive​系统​和​测​功​机​分别​通过​控制器​区域​网络​(CAN)​进行​控制。​在​测试​过程​中,​我们​通过​多个​CAN​通道、​温度、​压力、​电压、​电流​和​数字​输入​等​多种​输入​来源​收集​了​大量​的​数据。

 

我们​的​目标​是​实现​自动​化​测试,​以​帮助​工程​师​减少​花​在​特性​记录​的​时间。​使用​各种​第三​方​产品​手​动​测试​驱动​和​再生​制动​每​个​转​速​和​负荷​范围​每​个​方面​的​性能​需要​一个​工程​师​花费​两​周​的​工作​日。​接着​需要​花费​一个​星期​的​时间​处理​和​整理​各种​来源​的​数据。​每​个​新​产品​投产​前​都​必须​对​大量​的​样品​进行​特性​记录,​以​确保​可​重复​性​以及​获得​较​高​的​平均​性能。​总之,​这些​会​花费​工程​师​数​个​月​的​宝贵​时间。

 

解决​方案

我们​的​解决​方案​是​使用​由​美国​国家​仪器​公司​提供​的​集成​硬件​和​软件,​通过​自动​化​极大​地​降低​了​时间​和​成本。​由于​LabVIEW​在​行业​中​被​广泛​使用,​而且​可​兼容​大量​NI​直接​提供​或​第三​方​提供​的​硬件,​因此​我们​毫不​犹豫​地​选择​了​LabVIEW。

 

我们​使用​LabVIEW​创建​了​一个​完全​自动​化​的​控制​程序,​能够​通过​CAN​总​线​独立​控制​Protean Drive​系统​和​测​功​机,​并​可​提供​集成​式​故障​监测​和​数据​记录。​通过​现成​可用​的​LabVIEW​驱动​程序,​我们​可以​很​轻松​地​集成​我们​现有​的​第三​方​带​CAN​总​线​的​硬件,​从而​极大​地​减少​开发​时间。

 

LabVIEW​控制​程序​可​允许​用户​以​电子​表格​的​形式​创建​预​定义​的​测试​循环,​以便​需要​时​可以​加​载​和​运行。​这​包括​根据​可用​输入​循环​或​条件​执行​周期​的​特定​部分。​借助​LabVIEW PID​和​模糊​逻辑​工具​包,​我们​能够​自动​控制​扭矩、​转​速、​温度​或​任何​其他​测量​变量。​为了​实现​系统​完全​自动​化,​我们​需要​加入​一个​故障​处理​系统​来​检测​各种​类型​的​故障,​并​在​发生​任何​故障​时​安全​关闭​设备。​这​意味​着​该​设备​无​需​人工​干预​即可​完全​运行,​这样​我们​的​工程​师​可以​自由​做​其他​事情。

 

数据​记录​功能​通过​NI CompactDAQ​系统​和​一系列​可用​C​系列​模​块​添加。 NI CompactDAQ​的​模​块​化​特性​和​各种​可用​的​配置​选项​帮助​我们​将​所有​温度、​电压​和​数字​输入​连接​到​一台​设备。​由于​LabVIEW​和​NI CompactDAQ​系统​之间​具有​高度​的​软​硬件​集成,​我们​只需​通过​一个​程序​就​可以​记录​所有​不同​类型​的​数据,​从而​更​轻松​地​管理​数据。​测试​运行​时,​LabVIEW​程序​收集​数据​并​自动​处理​和​组织​数据,​而​完全​无​需​人工​处理。​借助​LabVIEW​报告​生成​工具​包,​该​系统​可​生成​一份​完整​的​标准​Windows​格式​的​报告,​随时​供​经理​或​客户​查看。

 

 

优势

我们​使用​LabVIEW​软件​和​NI CompactDAQ​硬件​创建​的​自动​化​集成​系统​彻底​改变​了​我们​的​产品​测试。​原来​需要​耗费​三周​时间​的​测试​现在​通过​无人​自动​化​测试​12​个​小时​内​即可​完成​——​这​实际​上​已经​为​我们​的​工程​师​节省​了​几个​月​的​时间。​我们​还能够​快速​地​实现​人工​控制​所​不能​做到​的​转​速​和​扭矩​瞬​变,​实现​了​标准​汽车​行业​循环​工​况。

 

除此之外,​我们​收集​的​数据​比​以往​任何​时候​更加​详细。​由于​每​个​测试​都能​以​完全​相同​的​方式​执行,​而​不会​受到​人为​因素​的​影响,​因此​测试​也​变得​更加​精确,​更​具​可​重复​性。

 

收益​翻倍

我们​最近​又​购买​了​一些​NI CompactDAQ​硬件,​目前​正在​扩展​所有​测试​平台​以及​最终​生产​测试​所​使用​的​系统。 NI​开发​者​套​件​包含​的​代码​分配​工具​可以​帮助​我们​轻松​地​部署​软件​包,​这​意味​着​系统​扩展​仅仅​就是​简单​地​安装​控制​软件​以及​将​硬件​插入​NI CompactDAQ。

 

作者​信息:

Mark McDonnell
Protean Electric Ltd.
​Silvertree, Unit 10B, Coxbridge Business Park
​Farnham GU10 5EH
​United Kingdom
mark.mcdonnell@proteanelectric.com

图​1. ​ 车轮​剖面​图,​内装​有​Protean​驱动 ​
图​2. ​ ​装​有​Protean​驱动​的​SUV ​
图​3. ​ CompactDAQ​测试 ​
图​4. ​ ​LabVIEW​前​面板 ​