Šiuolaikinių transporto priemonių aplinkosaugos bandymai: kaip integruotos klimato kameros sprendžia kelių fizikų patvirtinimo iššūkius
1. Kelių fizikų sujungimo iššūkis kuriant šiuolaikines transporto priemones
Įprastas požiūris į transporto priemonių aplinkosaugos bandymus buvo sukurtas remiantis paprastesne transporto priemonės architektūra: vidaus degimo varikliu, pagrindine elektros sistema ir keletu jutiklių. Kiekvienas posistemis gali būti patvirtintas atskirai. To pasaulio nebėra.
Šiandieninės elektrifikuotos transporto priemonės kelia tris tarpusavyje susijusias patvirtinimo problemas, kurių negalima išspręsti naudojant atskirą bandymų įrangą:
EV šiluminio valdymo sudėtingumas
Traukos variklis, galios elektronika (keitiklis, OBC, DC-DC keitiklis) ir aukštos įtampos akumuliatorius sudaro termiškai tarpusavyje susijusią sistemą. Esant -40 ° C temperatūrai, akumuliatorių reikia aktyviai šildyti, kad būtų palaikoma minimali elementų temperatūra saugiam įkrovimui; Tuo pačiu metu variklis ir keitiklis gali perkaisti esant stipriam pagreičiui, nes salono oras yra per šaltas, kad užtikrintų efektyvų konvekcinį aušinimą. Esant +50 °C dykumos aplinkai, akumuliatoriui reikalingas agresyvus skysčio aušinimas, o klimato kontrolės sistema konkuruoja su traukos keitikliu dėl turimos aušinimo galios. Norint patvirtinti šią šiluminę pusiausvyrą, kamera turi nustatyti tikslias, pastovias temperatūros sąlygas, kol transporto priemonė veikia esant realioms jėgos pavaros apkrovoms, o ne tik statiniam mirkymui.
Automobilių EE sistemos trapumas esant klimato įtampai
Šiuolaikinėse transporto priemonėse yra 150 ar daugiau ECU ir tūkstančiai jutiklių. ISO 16750 – reglamentuojantis kelių transporto priemonių elektros ir elektroninės įrangos aplinkos sąlygų standartas – apibrėžia griežtus drėgmės, temperatūros ciklo ir kondensacijos reikalavimus kiekvienam. Vienas ADAS radaro modulis arba LIDAR langų šildytuvas, kuris sugenda esant greitam drėgmės ciklui, gali pakenkti visam ADAS kaminui. Šių komponentų bandymai vietoje, visos transporto priemonės kameroje pagal dinaminius šiluminius ir drėgmės profilius, atskleidžia gedimo režimus, kurių komponentų lygio stendo bandymai nuolat praleidžia, nes jie praleidžia šiluminius gradientus, mechaninę vibraciją ir faktinę įjungimo apkrovą, kuri egzistuoja, kai sistema veikia sukomplektuotoje transporto priemonėje.
Daugiastandartinė pasaulinė reguliavimo konvergencija
Visame pasaulyje parduodama transporto priemonių platforma vienu metu turi atitikti Euro 6d/Euro 7 (WLTP bandymo ciklo, -7 °C šalto paleidimo reikalavimas), EPA FTP-75 ir US06 (šaltos temperatūros CO emisijos bandymas esant -7 °C ir -20 °C) ir GB 18352.6 (Kinija 6b, su WLTC). Kiekvienas standartas nurodo skirtingas aplinkos temperatūros sąlygas, mirkymo laikotarpius ir važiavimo ciklus. Kamera, kuri negali atkartoti kiekvienos iš šių ribinių sąlygų su sertifikuotu tikslumu, verčia automobilių gamintojus vykdyti atskiras sertifikavimo kampanijas skirtingose geografinėse bandymų patalpose, padauginant išlaidas ir programos riziką.
2. Pagrindinės techninės specifikacijos: parametrų pavertimas inžinerinėmis galimybėmis
Neapdoroti specifikacijų numeriai duomenų lape pasakoja tik dalį istorijos. Svarbu yra inžinerinės galimybės, kurias šie skaičiai atspindi realiomis transporto priemonės eksploatavimo sąlygomis.
Ekstremalūs šiluminių rampų rodikliai ir jų įtaka pateikimo į rinką laikui
Galimybė pereiti nuo +25 °C aplinkos iki -40 °C per mažiau nei tris valandas yra ne tik našumo specifikacija – tai yra kūrimo ciklo daugiklis. Kamera, kuriai pasiekti -40 °C reikia aštuonių valandų, apriboja bandymų komandą iki vieno šalto mirkymo ciklo per pamainą. Kamera, kuri tai pasiekia per tris valandas, leidžia atlikti du pilnus ciklus per pamainą, sutrumpindama šalto klimato kalendoriaus laiką beveik 40%. Automobilių programoms, kurioms būdingas didelis spaudimas patekti į rinką, šis suspaudimas gali reikšti skirtumą tarp dizaino užšaldymo datos ir produkto pristatymo praleidimo.
Ne mažiau svarbus yra temperatūros kilimo greitis pagal saulės modeliavimą. Atkartojant stovinčio automobilio saloną, pasiekiantį +80 °C salono temperatūrą per kontroliuojamą laiką, užuot laukus aplinkos stabilizavimo, galima pakartoti salono apdailos, ŠVOK sistemų ir salono elektronikos šiluminio įtempio testus.
Šiluminės apkrovos atmetimas išsklaidant visą transporto priemonės galią
Tai yra svarbiausia specifikacija, skirianti pramoninio lygio automobilių aplinkosaugos kamerą nuo padidinto laboratorinio įrenginio: gebėjimas išlaikyti temperatūros nustatytosios vertės stabilumą, kai bandomoji transporto priemonė generuoja maksimalų šilumos išsklaidymą.
Viso dydžio elektrinis visureigis, esant plačiai atidarytam droseliui ant važiuoklės dinamometro, gali išsklaidyti 3,000 W ar daugiau atliekinės šilumos į kameros vidų per išmetimą, variklio aušinimą ir spinduliuojamą šilumą iš jėgos agregato. Kamera, kuri palaiko ±1–±2 °C temperatūros vienodumą esant šiai šiluminei apkrovai, o ne dreifuoja ±5 °C ar daugiau, projektuoja bandymo sąlygas, o ne tik apytiksliai ją. Šaldymo talpa, oro srauto valdymas ir valdymo algoritmas turi būti specialiai pritaikyti transporto priemonės šilumos apkrovoms, o ne interpoliuoti iš mažesnių kamerų konstrukcijų.
Sudėtinė aplinkos kontrolė: temperatūra, drėgmė ir saulės spinduliuotė
Realaus pasaulio aplinkoje nėra vieno kintamo sąlygų. Saulės vidurdienį Rub'al Khali dykumoje pastatyta transporto priemonė vienu metu patiria +48 °C aplinkos temperatūrą, mažesnę nei 10 % santykinę drėgmę, o saulės spinduliuotę viršija 1 000 W/m². Šiaurės šalių žiemą transporto priemonė patiria -35 °C, 90 % santykinę drėgmę ir beveik nulinę saulės energiją. Norint patvirtinti klimato kontrolę, atitirpinimo sistemas ir akumuliatoriaus šiluminį valdymą tokiomis junginio sąlygomis, reikia kameros, galinčios vienu metu valdyti:
- Temperatūra visame veikimo diapazone (paprastai nuo -40 ° C iki + 60 ° C ar aukštesnė)
- Santykinė drėgmė nuo 10% iki 98% RH su tiksliu valdymu
- Saulės modeliavimas iki 1 200 W/m² naudojant daugiaspektrines lempų matricas, atkartojančias natūralios saulės šviesos spektrinį kiekį
- Gryno oro mainų greitis imituojant su aukščiu susijusius deguonies dalinio slėgio pokyčius
Šių kintamųjų sąveika – ypač latentinė šilumos apkrova, kurią sukelia drėgmės kontrolė esant ekstremalioms temperatūroms – reikalauja šaldymo ir sausinimo sistemos, suprojektuotos kaip integruotas įrenginys, o ne surinktas iš nepriklausomų posistemių.
3. Sistemos integracija: sinchronizuota aplinkos kamera ir važiuoklės dinamometras
Tikrasis automobilių integruotos aplinkos bandymų kameros skirtumas yra ne pati kamera – tai vientisa sąsaja su važiuoklės dinamometru ir transporto priemonės sistemomis. Be šios integracijos kamera yra tiesiog didelė kontroliuojamos temperatūros patalpa.
Dinamometro sąsaja ir kelio apkrovos modeliavimas
Kameros grindyse telpa ritinėliai, suderinti su transporto priemonės ašių konfigūracija – viena ašis FWD / RWD bandymams, dviguba ašis AWD – su konstrukcinės apkrovos reitingais, tinkamais komercinėms transporto priemonėms ir visureigiams. Dinamo sąsaja valdo kelio apkrovos modeliavimą (riedėjimo ir pasipriešinimo riedėjimui kreives), nuolydžio modeliavimą ir inercijos modeliavimą, kad būtų galima tiksliai vykdyti WLTP ir FTP-75 ciklus. Kameros konstrukcija suprojektuota taip, kad į dinamometro matavimo sistemą būtų perduodama nulinė vibracija, išsaugant jėgos matavimo tikslumą rato sąlyčio taške.
Išmetamųjų dujų ištraukimo sistema: šalto oro inžinerija
Išmetamųjų dujų valdymas yra vienas iš techniškai sudėtingiausių posistemių žemos temperatūros automobilių bandymų kameroje. Esant -20 °C ir žemesnei temperatūrai, iš išmetimo vamzdžio išeinančiose neapdorotose išmetamosiose dujose yra pakankamai vandens garų, kad iš karto susidarytų ledas bet kuriame nešildomame ištraukimo kanale, blokuojant srautą, sukuriant pavojingą CO/NOx priešslėgį ir potencialiai leidžiant degimo dujoms išeiti į užimtą bandymo zoną.
Tinkamai suprojektuota išmetamųjų dujų ištraukimo sistema tai sprendžia:
- Šildomos lanksčios movos išmetimo vamzdžio sujungimo vietoje, palaikančios dujų temperatūrą virš kondensacijos slenksčio per visą ištraukimo kelią
- Izoliuotas, įkaitintas kanalas nuo transporto priemonės išėjimo taško iki kameros sienelės prasiskverbimo, apsaugo nuo kondensato susidarymo ir ledo užsikimšimo net esant -40 °C temperatūrai
- Nuolatinis CO ir NOx stebėjimas kameros oro grąžinimo plenume su automatiniu signalizacija ir priverstinės ventiliacijos blokavimu, kad būtų apsaugotas personalas
- Kintamo greičio ištraukimo ventiliatorius , pritaikytas prie variklio darbinio tūrio ir bandymo ciklo apkrovos profilio, išlaikant pastovų priešslėgį išmetimo vamzdyje tuščiąja eiga ir pilna apkrova
Aušinimo skysčio kondicionavimas ir aukštos įtampos maitinimo valdymas
Akumuliatorinių elektrinių transporto priemonių bandymams kameroje yra speciali aušinimo skysčio kondicionavimo grandinė – grūdinta glikolio kilpa, jungiama prie išorinės transporto priemonės aušinimo sąsajos, leidžianti nepriklausomai valdyti akumuliatoriaus šiluminio valdymo skysčio temperatūrą nepriklausomai nuo kameros aplinkos. Tai leidžia tikslingai valdyti akumuliatoriaus temperatūrą (pavyzdžiui, laikyti akumuliatorių +25 °C temperatūroje, o automobilio saloną mirkyti -40 °C temperatūroje) – bandymo sąlyga, labai svarbi norint suprasti šaltu oru nuvažiuojamo atstumo degradacijos mechanizmus, nesupainiojant akumuliatoriaus chemijos poveikio su transporto priemonės šiluminiu poveikiu.
Aukštos įtampos įkrovimo ir iškrovimo jungtys nukreipiamos per kameros sienelių prasiskverbimus, atitinkančius atitinkamą įtampos ir srovės klasę, su EMS ekranavimu, kad būtų išvengta trikdžių transporto priemonės CAN magistralei ir matavimo sistemoms.
4. Atitiktis teisės aktams: jūsų testavimo sistema kaip sertifikavimo šliuzas
Kamera, atitinkanti savo vidinę kalibravimo specifikaciją, bet negali būti susieta su pripažintu standartu, nėra atitikties priemonė – ji yra pagalbinė priemonė plėtrai. Automobilių originalios įrangos gamintojams ir 1 pakopos tiekėjams, siekiantiems gauti tipo patvirtinimą, kamera turi būti akivaizdžiai suderinta su kiekvienos reguliavimo institucijos nustatytomis bandymo sąlygomis.
| Standartas / protokolas | Taikymo sritis | Kameros reikalavimas |
|---|---|---|
| WLTP (JT GTR Nr. 15) | Pasaulinė suderinta lengvųjų transporto priemonių bandymų procedūra | 23°C ± 2°C mirkymas; -7°C šalto paleidimo galimybė; drėgmės kontrolė ciklo metu |
| EPA FTP-75 / US06 | JAV federaliniai išmetamieji teršalai ir šaltos temperatūros CO | -7°C ir -20°C šaltas mirkymas; ±0,5 °C mirkymo vienodumas |
| GB 18352.6 (Kinija 6b) | Kinijos lengvųjų transporto priemonių išmetamųjų teršalų standartas | WLTC ciklas; -7°C šaltas paleidimas; lygiavertės terminio mirkymo sąlygos |
| ISO 16750 | Elektros/elektroninės įrangos aplinkos sąlygos | Temperatūros ciklas, drėgmė, kondensacija, saulės spinduliuotės profiliai |
| QC/T 658 | Automobilių oro kondicionavimo sistemos veikimas | Saulės apkrovos modeliavimas, aukštos temperatūros kabinos mirkymas, drėgmės kontrolė |
| IEC 60068-2 serija | Elektroninės įrangos aplinkosauginiai bandymai | Temperatūros/drėgmės ciklas, terminis smūgis, atsparumas kondensacijai |
Didelio aukščio rinkos patvirtinimui (Kinijos Tibeto plokščiakalnis, Andų rinkos, Uolinių kalnų valstijos) kameros, turinčios žemo slėgio modeliavimo galimybę, gali atkartoti aukštį nuo jūros lygio iki 5 000 m, įgalindamos ŠVOK veikimą, variklio valdymą ir akumuliatorių diapazono bandymus esant sumažintam atmosferos slėgiui, neperkeliant bandymų programos geografinio perkėlimo.
5. Sauga ir apsauga nuo sprogimo: sukurta aukštos įtampos ir degimo sambūviui
Automobilių aplinkosaugos bandymų kamera veikia kartu su aukštos įtampos ličio akumuliatoriais (iki 800 V nuolatinės srovės elektromobiliuose), angliavandenilių kuro sistemomis ir išmetamosiomis dujomis. Saugos architektūra turi atitikti visas tris pavojingumo klases, nepakenkiant bandymų tikslumui.
Terminis pabėgimo sulaikymas
Atliekant EV akumuliatorių piktnaudžiavimo bandymus arba pagreitinto senėjimo tyrimus, kai terminis nutekėjimas yra patikima rizika, kameroje yra:
- Sprogimui atsparūs stebėjimo langai su daugiasluoksniu laminuotu stiklu, skirti vidiniam viršslėgiui
- Specialios slėgio mažinimo angos , skirtos maksimaliam patikimam bandomojo akumuliatoriaus dujų susidarymo greičiui, išleidžiamas į saugų išorinį iškrovimo tašką
- Sprogimui atsparios durų sulaikymo grandinės, neleidžiančios išstumti durų greito vidinio slėgio metu
- Vidinė tefloninė danga ant metalinių paviršių, užtikrinanti elektros izoliaciją tarp akumuliatoriaus gnybtų ir kameros sienelių ir pašalinanti atsitiktinius trumpojo jungimo kelius
Daugiasluoksnė perteklinė apsauga 24/7 nepilotuojamam darbui
Automobilių kūrimo programos vis dažniau remiasi naktiniais ir savaitgalio bandymais, kad maksimaliai išnaudotų kameras. Saugos blokavimo architektūra turi būti suprojektuota taip, kad veiktų be priežiūros be kompromisų:
- Nepriklausoma mechaninė apsauga nuo perkaitimo: specialus elektromechaninis termostatas, fiziškai atskirtas nuo pirminės PID valdymo kilpos, kuris nutraukia šildytuvų maitinimą esant fiksuotam slenksčiui, nepriklausomai nuo valdiklio būsenos
- Elektroninė apsauga nuo perkaitimo: antrinis programinės įrangos stebėtojas, stebintis visus temperatūros jutiklius kas 1 sekundę, suaktyvindamas kontroliuojamą išjungimą, kai jutiklio nuokrypis viršija nustatytas ribas
- Šaldymo sistemos apsauga nuo slėgio: aukšto ir žemo slėgio išjungimai abiejose kompresoriaus pakopose, automatinis blokavimas neleidžia paleisti iš naujo po gedimo
- CO ir degimo dujų stebėjimas: nuolatinis elektrocheminis aptikimas su automatine priverstine ištraukiamąja ventiliacija ir bandymo programos pauzė aliarmo metu
- Nuotolinio stebėjimo sąsaja: kameros būsena realiuoju laiku, aktyvūs pavojaus signalai ir bandymų programos būsena, pasiekiama per tinklo ryšį su objekto saugos stebėjimo sistema
6. Pritaikymas ir pristatymas iki raktų: nuo žemės paruošimo iki galutinio priėmimo
Tokio masto automobilių aplinkosaugos kamera nėra perkama iš lentynos. Tai inžinerinis turtas, nurodytas ir pristatytas kaip raktų projektas. Norint tiksliai planuoti biudžetą ir planuoti programą, būtina suprasti visą pristatymo apimtį.
Transporto priemonės interjero matmenys
Vidiniai matmenys nurodyti aplink transporto priemonės apvalkalą ir reikalingi tarpai personalo prieigai, prietaisų laidams, išmetimo jungčiai ir aušinimo kontūro jungtims. Kompaktiško EV hečbeko programai kameros reikalavimai iš esmės skiriasi nuo pilno dydžio komercinio furgono ar sunkiasvorio sunkvežimio kabinos patvirtinimo projekto. Standartiniai pasiūlymai apima lengvuosius automobilius ir lengvąsias komercines transporto priemones; Negabaritinės autobusų, sunkvežimių ir specialių transporto priemonių konfigūracijos kuriamos pagal projektą.
Duomenų gavimas ir LIMS integracija
Kameros valdymo sistema atskleidžia atvirų duomenų sąsają – paprastai Modbus TCP, OPC-UA arba tiesioginę API – kuri leidžia kameros temperatūros, drėgmės, saulės apkrovos ir saugos būklės duomenis įtraukti tiesiai į kliento laboratorijos informacijos valdymo sistemą (LIMS) arba transporto priemonių duomenų gavimo (DAQ) platformą. Tai pašalina rankinį duomenų transkripciją, leidžia realiuoju laiku patikrinti bandymo sąlygas pagal normines specifikacijas ir pateikia išsamų, audituojamą kiekvieno bandymo aplinkosaugos įrašą – tai reikalavimas reguliavimo pateikimo paketams.
Kai klientai naudoja esamą duomenų rinkimo infrastruktūrą (pvz., National Instruments, HBK ar ETAS platformas), kameros valdymo architektūra gali būti sukonfigūruota taip, kad veiktų kaip valdomas periferinis įrenginys tose ekosistemose, priimantis nustatytos vertės komandas ir perduodantis proceso vertes per standartinius pramoninius protokolus.
Viso ciklo projektų pristatymas
Specialiai pastatytos automobilių aplinkosaugos kameros pristatymo apimtis apima ne tik įrangos gamybą:
- Statybos aikštelės paruošimo konsultacijos: pamatų apkrovos skaičiavimai, komunalinių paslaugų specifikacijos (maitinimas, aušinimo vanduo, suspaustas oras, išmetimo kanalų maršrutas) ir kranų prieigos planavimas įrangos montavimui
- Gamyklos priėmimo testas (FAT): išsamus veikimo patikrinimas "Mentek" gamykloje prieš išsiunčiant, įskaitant temperatūros vienodumo žemėlapį esant reprezentatyviai šiluminei apkrovai, saugos blokavimo funkcinį testavimą ir reguliavimo ciklo modeliavimą
- Logistika ir montavimas: negabaritinių transporto valdymas, surinkimas vietoje, mechaninis ir elektrinis paleidimas bei integracija su kliento dinamometru ir DAQ sistemomis
- Vietos priėmimo testas (SAT): galutinis eksploatacinių savybių patikrinimas ir kliento patvirtinimas įrengimo vietoje, kalibravimo sertifikatai atsekami pagal nacionalinius matavimo standartus
- Operatorių mokymas ir nuolatinė pagalba: struktūrizuota kamerų operatorių ir techninės priežiūros darbuotojų mokymo programa, paremta nuotolinės diagnostikos galimybėmis ir dokumentuota atsarginių dalių programa
Išvada: viena kamera, kiekvienas klimatas, kiekvienas standartas
Šiuolaikinių transporto priemonių kūrimo sudėtingumas, kurį lemia elektrifikacija, pažangi pagalba vairuotojui ir skirtingi pasauliniai reguliavimo reikalavimai, pranoko įprastų, vieno kintamo aplinkosaugos bandymų metodų galimybes. Automobilių integruota aplinkos kamera atspindi klimato kontrolės inžinerijos, saugos sistemos projektavimo ir transporto priemonės sąsajos patirties konvergenciją į vieną patvirtintą bandymo priemonę.
"Mentek" automobilių visapusiškos aplinkos modeliavimo bandymų kabina suprojektuota taip, kad atitiktų visus šiuos reikalavimus – nuo sudėtinės klimato kontrolės ir važiuoklės dinamometro integravimo iki sprogimui atsparios saugos architektūros ir projekto pristatymo iki raktų. Jei jūsų programai reikalingas transporto priemonės lygio aplinkosaugos bandymas, mūsų programų komanda yra pasirengusi peržiūrėti jūsų konkrečią transporto priemonės klasę, bandymų standartus ir patalpų apribojimus.
|
Aptarkite automobilių aplinkosaugos bandymų reikalavimus su mūsų inžinierių komanda Užsisakykite nemokamą techninę konsultaciją Peržiūrėkite automobilių bandymų kamerą |