电动汽车动力总成的扭矩、力和温度测试
电动汽车（EV）动力总成的开发取决于对扭矩、力和温度在电机、减速齿轮级、传动系统部件及车轮之间如何相互作用的理解。与传统的内燃机（ICE）架构不同，电动汽车具有更高的转速、双向扭矩流动、集中热负荷以及电气噪声较大的环境，所有这些都对测量仪器提出了新的要求。
密西根科技公司通过设计能在实际运行条件下可靠运行的测量系统，为电动汽车项目提供支持。我们不提供“一刀切”的解决方案，而是设计一种能够保留组件行为特征的仪器架构，同时在需要了解扭矩、力或温度的任何地方提供高保真度的数据。
电动汽车动力总成测量为何与众不同
虽然扭矩和力测量的基本原理保持不变，但电动汽车动力总成引入的条件从根本上改变了仪器设计的方式：
- 极高的转速，通常超过内燃机（ICE）应用中的转速
- 高热密度，特别是在电机和紧凑型变速箱内部
- 来自电机和逆变器的电磁干扰（EMI）
- 车辆重量增加，导致组件承受的力和扭矩增大
成功的电动汽车测量仪器必须同时考虑所有这些因素，同时不得改变刚度、平衡或载荷路径，以免影响测试的有效性。
从系统角度看电动汽车动力总成
有效的电动汽车测试不应仅关注单个部件，而应捕捉整个系统在实际使用中的行为表现。
Michigan Scientific 支持对整个动力总成进行测量，包括：
- 电机输出扭矩和转子温度
- 减速比及齿轮齿应变
- 轴承载荷和热效应
- 传动轴、半轴及下游扭矩传递
- 轮胎与路面接触面处的车轮力和力矩
这种系统级方法使工程师能够关联各组件之间的数据，识别能量损耗机制，并验证物理设计和仿真模型。此外，该方法还提供了开发和验证电动汽车动力总成行为数字孪生模型所需的物理数据。
电机扭矩与温度测量
电机在高速和高功率密度条件下运行，因此直接测量对于性能、效率和耐久性分析至关重要。
Michigan Scientific 对电机转子进行以下测量：
- 实际电磁负载下的扭矩和应变
- 转子、磁体和叠片温度
- 影响效率和轴承寿命的温度梯度
热电偶通常在转子制造过程中嵌入，并通过转子轴连接至滑环或遥测系统。合理的规划可减轻测试阶段的电磁干扰（EMI）及其他仪器问题。该方案既支持台架级电机测试，也支持完全集成的车载测量。根据转速、温度和测试时长，数据可通过高速遥测或仪器级滑环进行传输，这些设备经过专门选型，可在电气噪声环境中保持信号完整性。
电动汽车环境中的电磁干扰（EMI）与信号完整性管理
电动汽车动力总成是应变测量面临的最严苛环境之一。如果仪器设计不当，高强度电磁场可能会干扰低电平信号。
Michigan Scientific 通过以下措施应对这些挑战：
- 精心挑选和布置应变片
- 采用屏蔽线缆并优化布线路径
- 将信号调理器布置在靠近测量源的位置
- 采用经过验证的接地和电磁干扰抑制技术
- 通过在源头抑制噪声，无需依赖激进的后处理校正即可保持测量精度。
齿轮减速、轴承和传动系统测量
电动汽车齿轮传动系统面临独特的载荷特性，包括高瞬态扭矩和较高的运行温度。
Michigan Scientific 将应变片直接安装在量产齿轮和传动系统部件上，以测量：
- 齿轮扭矩和齿面应变
- 轴承应变和载荷分布
- 影响对中精度和耐久性的热效应
该测量系统旨在保持实际工况下的刚度与边界条件，确保所测得的行为反映真实的工作条件——而非由测试装置引入的伪影。
车轮力测量与动力传递
虽然扭矩由电机产生，并通过减速齿轮和传动系统组件传递，但动力最终是在车轮与路面的接触面上传递的。测量车轮扭矩可反映电动汽车动力总成的最终机械输出，并捕捉实际运行条件下上游损耗的累积效应。
车轮力传感器（WFT）能够直接测量轮胎与路面接触面处的车轮扭矩、力和力矩。当与电机和传动系统的测量数据进行关联分析时，车轮数据可帮助工程师实现动力传递闭环控制，验证效率和仿真模型，并评估控制策略在实际车辆中的性能表现。
从物理测试到模拟可信度
随着电动汽车开发越来越依赖虚拟工具，高质量的物理数据变得至关重要。当模拟结果通过高保真度的真实世界测量数据进行验证时，数字孪生模型的价值便会进一步提升。
通过直接测量扭矩、力和温度，工程师能够：
- 验证有限元分析（FEA）和系统级仿真结果
- 优化效率图和热模型
- 将台架测试结果与实际道路行驶表现建立关联
- 在开发周期的早期阶段降低不确定性
- 对多个组件进行准确、同步的测量，有助于确保仿真结果植根于现实。
针对您的挑战量身定制的测量方案
封装、速度、温度、通道数、测试时长和环境因素都会影响测量方案的设计。
Michigan Scientific 与工程团队直接合作，设计符合具体应用需求的测量系统——无论是对试验台上的单个组件进行测量，还是在车辆上部署完全集成的多通道系统。
