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空调压缩机的扭矩测试

发布时间:2021-05-12 18:09:13点击量:194

空调压缩机的扭矩测试

 

空调系统是车辆上最大的辅件负荷,对传统燃油车和混合动力汽车的燃油经济性都有很大影响。空调开启会导致纯电动汽车行驶里程的大大降低,加热比冷却更不利于纯电动车的续驶范围,因为在传统燃油车上可以利用余热,即使利用热泵,也使空调系统对续驶里程有决定性影响。减少车辆空调系统的负荷将扩大行驶里程并增加电动汽车的市场渗透率。

空调压缩机的扭矩测试(图1) 

压缩机是能耗的关键部件

无论制冷空调还是热泵,系统都是围绕压缩机展开的,压缩机都是车辆能耗的主要部件,占整个空调系统能耗的50%以上。

压缩机也影响驾驶性

传动燃油车和混动车辆空调系统的开启和关闭,不但影响能耗,由于其消耗的功率大,也影响到行驶过程中的驾驶性。怠速的扭矩储备大部是为了保证空调系统随时起动,而不至于发动机熄火。不同型号的汽车空调系统消耗的功率不同,一般随制冷量的增大而增大,对汽车动力性的影响基本上在10%―15%。

纯电动车的压缩机功率消耗不像燃油车那么严重,由于压缩机也使用高压供电,从另外一个维度对驾驶性产生影响,即对压缩机的控制。

压缩机对NVH的影响

由压缩机引起的噪声一直是令人头疼的问题,电磁离合器引起的冲击噪声和压缩机运行时的噪声都是难以解决的黑箱子。电动车则更为严重,缺失了发动机的遮盖效应,缺失了发动机这个大质量系统的减振依靠,需要直面压缩机本身的噪声和振动。

压缩机扭矩对控制系统的影响 - 动态

压缩机的扭矩受到入口和出口压力的影响,也就是蒸发器和冷凝器的影响,也就是换气扇和冷却风扇的影响。它不是一个查表就能解决的控制问题,是一个需要模糊运算的控制过程。发动机皮带驱动压缩机上的电磁离合器也不只是简单的开/闭的过程,吸合的过渡时间对压缩机冲击NVH来说至关重要。电动压缩机就更复杂了,它的SPWM控制甚至比电动机要考虑的因素更多。

所有这些问题的关键在于压缩机是个黑箱子,由于输入扭矩的缺失,它的能耗无法精确计算,它对驾驶性的影响也停留在估算上,对NVH的影响靠的是试错,无法量化,对于控制就更像空中楼阁。急需解决的问题是,它的实际消耗扭矩是多少。

空调压缩机的扭矩测试(图2)

空调压缩机的扭矩测试

目前广泛使用的方法是通过压缩机电磁离合器上测量的电流和电压来计算电力能源后,换算出机械能源,这种方法不直接,误差大,不能反映动态特性。对于没有配置电磁离合器的变排量压缩机,这种方法还不适用。国内尚未有产品化的压缩机扭矩传感器。

空调压缩机的扭矩测试(图3)

M-stars的解决方案

针对不同的吸盘形式,M-stars为汽车空调压缩机中的扭矩测量提供交钥匙解决方案,例如,压缩机的效率测试。单通道遥测转子安装在轴端或离合器组件上,应变片连接到信号输入。转子系统完全密封,可防油防尘,工作温度范围为-40+ 125°C

 

为了能在道路和台架上进行长期测试,遥测系统由无线感应电源供电,免维护和无磨损持久运行。即使在空间有限的车辆发动机舱内,精巧设计的感应线圈和天线系统也可以适应各种压缩机的要求。

 

测得的扭矩数据通过线圈/天线组件传输到定子接收器单元,通过任何标准数据采集系统进行数据采集分析。

空调压缩机的扭矩测试(图4)空调压缩机的扭矩测试(图5)

实测数据及分析

空调压缩机的扭矩测试(图6)

(a) 空调压缩机开启和关闭过程            (b) NEDC循环过程中压缩机的扭矩和转速

4 空调压缩机实测扭矩数据

 

4是空调压缩机的实测扭矩数据,(a)为空调开启和关闭过程,(b)NEDC循环过程(扭矩为平均过的数据)。从图中可以看出由于发动机本身的原因,压缩机的扭矩是在一定范围内波动的,在压缩机运行的过程中,其扭矩的大小也是不断变化的。仔细观察其开启和关闭过程,开启时压缩机扭矩的上升有一个明显的过渡过程,这个过渡过程对于改善NVH,减小结合冲击噪声有着重要意义。同理,在分离过程,如果施加控制则会避免如图所示的扭矩反冲和波动的过程。实测的扭矩数据无疑为这种分析和控制提供了量化可能。

 空调压缩机的扭矩测试(图7)  空调压缩机的扭矩测试(图8)

5 空调压缩机开启和关闭过程的瞬态数据

 

结语:

Ÿ 空调压缩机是影响能耗,驾驶性和NVH的最重要附件,无论是传统燃油车,混动车还是纯电动车。对这些影响进行研究的关键在于压缩机消耗扭矩的量化

Ÿ M-stars提供了压缩机扭矩测量提供交钥匙解决方案,适用于各种带有吸盘和不装配吸盘的压缩机系统。

Ÿ 实测扭矩显示,高精度的测试数据是量化解决属性平衡冲突的唯一途径。




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