商用車電驅(qū)動(dòng)橋下線檢測(cè)技術(shù)研究

電驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到車輛的安全性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性，要評(píng)價(jià)其質(zhì)量的好壞就需要對(duì)電驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行檢測(cè)。電驅(qū)動(dòng)橋作為機(jī)電一體化傳動(dòng)系統(tǒng)[6]，與傳統(tǒng)純機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋有很大差異，如運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí)必須帶著電機(jī)并且由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試[7]。目前還沒(méi)有完善的商用車電驅(qū)動(dòng)橋出廠檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為此針對(duì)新能源商用車電驅(qū)動(dòng)橋下線檢測(cè)項(xiàng)目及其方法進(jìn)行研究。

1 商用車電驅(qū)動(dòng)橋檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)制定了相對(duì)完善的純電動(dòng)乘用車電驅(qū)動(dòng)總成評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，但是商用車方面，由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置和結(jié)構(gòu)不夠成熟，尚未形成統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。目前車橋企業(yè)主要參考電機(jī)、機(jī)械零部件、傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋、純電動(dòng)乘用車等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定了電驅(qū)動(dòng)橋的檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)方法。未來(lái)隨著電驅(qū)動(dòng)橋的應(yīng)用和發(fā)展，電驅(qū)動(dòng)橋布置方案趨于模塊化、平臺(tái)化設(shè)計(jì)，電驅(qū)動(dòng)橋的檢測(cè)方案及要求也將日益標(biāo)準(zhǔn)化[8]。

1.1 電機(jī)檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

永磁同步電機(jī)是商用車電驅(qū)動(dòng)橋最常用的電機(jī)類型，其生產(chǎn)制造和檢測(cè)技術(shù)相對(duì)比較成熟，電機(jī)引用的主要標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 電機(jī)檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋零部件及總成檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電驅(qū)動(dòng)橋具有傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋作為承載件、傳動(dòng)件的基本功能，部分零件相互借用，因此，檢測(cè)要求也可以參考傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋的檢測(cè)要求，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

1.3 乘用車電驅(qū)動(dòng)橋檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

商用車電驅(qū)動(dòng)橋與乘用車電驅(qū)動(dòng)橋有諸多相似之處，其檢測(cè)技術(shù)也可以借鑒，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

1.4 整車檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋的要求具有一定相關(guān)性，驅(qū)動(dòng)橋必須滿足整車的技術(shù)要求，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表2 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

表3 乘用車電驅(qū)動(dòng)橋檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

表4 整車檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

2 電驅(qū)動(dòng)橋下線檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)

為保證電驅(qū)動(dòng)橋裝配質(zhì)量，裝配完成后要進(jìn)行一系列的下線檢測(cè)。目前，車橋企業(yè)主要參考相關(guān)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)、企標(biāo)，同時(shí)考慮到裝配線的節(jié)拍，一般不進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段的產(chǎn)品性能測(cè)試，重點(diǎn)關(guān)注裝配過(guò)程對(duì)電驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量有影響的測(cè)試。

2.1 制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)

制動(dòng)系統(tǒng)是直接關(guān)系到生命和財(cái)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(biāo)準(zhǔn)確定了制動(dòng)系統(tǒng)的檢測(cè)項(xiàng)目：自動(dòng)調(diào)整臂自調(diào)功能及制動(dòng)間隙檢測(cè)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti- lock Braking System, ABS）信號(hào)檢測(cè)、駐車制動(dòng)力檢測(cè)、磨損報(bào)警線信號(hào)檢測(cè)。

2.1.1 自動(dòng)調(diào)整臂自調(diào)功能及制動(dòng)間隙檢測(cè)

根據(jù)GB 7258－2017第7.2.7規(guī)定，強(qiáng)制要求車輛安裝自動(dòng)調(diào)整臂。橋總成裝配后需要檢測(cè)自動(dòng)調(diào)整臂自調(diào)功能及制動(dòng)間隙。

檢測(cè)方法：調(diào)整制動(dòng)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(dòng)），使調(diào)整臂完成自動(dòng)調(diào)整動(dòng)作，再檢測(cè)制動(dòng)間隙，制動(dòng)間隙為0.6～1.0 mm則合格。

2.1.2 ABS信號(hào)檢測(cè)

根據(jù)GB 7258－2017第7.2.12規(guī)定，強(qiáng)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(dòng)調(diào)整[9]。橋總成裝配后必須對(duì)ABS信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后才能交付整車使用，確保ABS能夠正常工作。檢測(cè)項(xiàng)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(cè)方法：使用ABS測(cè)量?jī)x檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(píng)定合格。

圖1 ABS測(cè)量?jī)x檢測(cè)及電壓波形界面

2.1.3 駐車制動(dòng)力檢測(cè)

根據(jù)GB 7258－2017第7.4規(guī)定，強(qiáng)制要求車輛安裝駐車制動(dòng)器。針對(duì)駐車制動(dòng)器設(shè)計(jì)在橋總成上的，橋總成裝配后需要對(duì)駐車制動(dòng)器的有效性進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)方法：通過(guò)制動(dòng)器拉絲端輸入一定拉力，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)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(dāng)磨合后再檢測(cè)，直到合格。

2.1.4 磨損報(bào)警指示器信號(hào)檢測(cè)

根據(jù)GB 7258－2017第7.9.5規(guī)定，強(qiáng)制要求車輛安裝制動(dòng)器磨損報(bào)警指示器。橋總成裝配后需要對(duì)指示器的有效性進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)方法：使用萬(wàn)用表通斷蜂鳴功能檢測(cè)指示器通斷。

2.2 氣密性檢測(cè)

橋總成氣密性檢測(cè)應(yīng)在注油前進(jìn)行，其目的是檢測(cè)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(cè)過(guò)程分為四個(gè)階段：充氣、穩(wěn)定、測(cè)量、排氣，如圖2所示。

圖2 氣密性檢測(cè)的四個(gè)階段

檢測(cè)方法：通過(guò)泄漏檢測(cè)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(cè)量20 s，最大壓降≤10 Pa或者泄漏量≤150 ml/min，評(píng)定合格，測(cè)試界面如圖3所示。

圖3 氣密性檢測(cè)儀界面

2.3 電機(jī)安規(guī)檢測(cè)

電機(jī)的使用安全關(guān)系到生命和財(cái)產(chǎn)安全。輕則汽車不能啟動(dòng)，重者車輛自燃、人員觸電、車毀人亡，因此，電驅(qū)動(dòng)橋裝配完成后需要再次對(duì)電機(jī)進(jìn)行安規(guī)檢測(cè)確認(rèn)。

2.3.1 電機(jī)的耐壓性

商用車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定電壓高達(dá)360～800 VDC，驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(yuǎn)高于直流母線的額定電壓值[5]，因此，需要檢測(cè)電機(jī)的耐壓性。

2.3.2 電機(jī)的絕緣性

電機(jī)長(zhǎng)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(cè)電機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼、繞組相互間的絕緣電阻，以保障電機(jī)的安全運(yùn)行。

2.3.3 電機(jī)的接地電阻

電機(jī)接地是人體觸電防護(hù)的最后保障，確保即使漏電也不會(huì)對(duì)人體造成危害。電機(jī)接地必須可靠，接地電阻應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)GB 38032－2022、GB/T 18488.2－2015、GB/T 18384－2020及相關(guān)主機(jī)廠要求，確定了安規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，包括：接地電阻、電機(jī)繞組絕緣性、電機(jī)繞組耐壓性檢測(cè)。檢測(cè)方法：使用安規(guī)測(cè)量?jī)x檢測(cè)。

2.4 電驅(qū)動(dòng)橋運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試

總成運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試是電驅(qū)動(dòng)橋裝配品質(zhì)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵點(diǎn)。該項(xiàng)測(cè)試是檢測(cè)電機(jī)在空載條件下轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵林付ㄞD(zhuǎn)速，綜合判斷電機(jī)總成、減速器總成、差速器總成、輪轂制動(dòng)鼓總成等結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

橋總成裝配完成后進(jìn)入綜合運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試間進(jìn)行測(cè)試，先確認(rèn)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(jī)廠相關(guān)要求，制定了運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試的總體技術(shù)方案，測(cè)試項(xiàng)目包括：電機(jī)轉(zhuǎn)矩檢測(cè)，差速性能檢測(cè)，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）檢測(cè)、減速器溫升檢測(cè)、駐車制動(dòng)鼓溫升檢測(cè)。運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試參數(shù)設(shè)置界面如圖4所示。

圖4 運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試參數(shù)設(shè)置界面

2.4.1 電機(jī)轉(zhuǎn)矩檢測(cè)

電機(jī)轉(zhuǎn)矩（扭矩）是評(píng)價(jià)電驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量的重要指標(biāo)，轉(zhuǎn)矩檢測(cè)是判斷電機(jī)、橋總成是否有運(yùn)轉(zhuǎn)異常的方法，如電機(jī)轉(zhuǎn)矩較大，可能是由于傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)零件加工和裝配異常造成的，導(dǎo)致傳動(dòng)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(dòng)橋的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。電機(jī)轉(zhuǎn)矩的測(cè)試結(jié)果及判斷由測(cè)試系統(tǒng)完成，如圖5所示。

圖5 測(cè)試結(jié)果界面

2.4.2 差速性能檢測(cè)

差速器是將主減速器的動(dòng)力傳遞到左右兩個(gè)輪端，可以使左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證兩個(gè)車輪均做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，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(cè)分為兩個(gè)項(xiàng)目：兩側(cè)輪端同時(shí)轉(zhuǎn)，計(jì)算兩端輪速的差速率；制動(dòng)一側(cè)輪端以驗(yàn)證差速器是否正常工作。差速測(cè)試界面如圖6所示。

圖6 差速性能檢測(cè)界面

2.4.3 NVH檢測(cè)

NVH是衡量電驅(qū)動(dòng)橋裝配質(zhì)量的一個(gè)綜合性指標(biāo)。噪音過(guò)大或者異響問(wèn)題將降低整車的乘車舒適性[11]。NVH檢測(cè)是通過(guò)噪聲測(cè)試儀、振動(dòng)傳感器客觀地評(píng)價(jià)電驅(qū)動(dòng)橋在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音和振動(dòng)水平。

1）噪聲測(cè)試：噪聲測(cè)試是在一定轉(zhuǎn)速下（等效車速50 km/h）通過(guò)噪聲測(cè)試儀檢測(cè)距離減速器總成30 mm處的噪音值，噪音值一般不超過(guò)83 dB。

圖7 振動(dòng)測(cè)試分析界面

2）振動(dòng)測(cè)試：減總齒輪副是影響驅(qū)動(dòng)橋NVH性能的關(guān)鍵零部件[12]，因此，一般檢測(cè)減速器處的振動(dòng)信號(hào)。振動(dòng)檢測(cè)采用異響振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，該系統(tǒng)通過(guò)采集振動(dòng)信號(hào)分析判定電驅(qū)動(dòng)橋振動(dòng)和異響情況；同時(shí)利用專業(yè)的異響分析算法，可以快速定位到振動(dòng)源及故障零件，不受周圍噪聲干擾，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。振動(dòng)測(cè)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(xí)的容限帶上限的階次振動(dòng)信號(hào)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(shí)出現(xiàn)，故判斷故障部位為減總主動(dòng)齒正拖面。

圖8 階次振動(dòng)信號(hào)分析界面

2.4.4 減速器溫升檢測(cè)

減速器溫升可以綜合反映出運(yùn)動(dòng)相關(guān)的零部件加工精度、裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度等質(zhì)量狀況，通過(guò)測(cè)溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)控減速器軸承處溫度或者檢測(cè)油溫判斷電驅(qū)動(dòng)橋裝配品質(zhì)。根據(jù)大量試驗(yàn)及市場(chǎng)驗(yàn)證確定了溫升評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：等效車速50 km/h，30 s內(nèi)溫升≤5 ℃。

2.4.5 駐車制動(dòng)鼓溫升檢測(cè)

帶駐車制動(dòng)器的橋總成，需要通過(guò)測(cè)溫儀檢測(cè)橋總成運(yùn)轉(zhuǎn)前后的駐車制動(dòng)鼓溫升，判斷駐車制動(dòng)鼓與駐車制動(dòng)器是否有干涉和拖磨現(xiàn)象，該項(xiàng)目作為重點(diǎn)檢測(cè)項(xiàng)目，因?yàn)橥夏?huì)導(dǎo)致駐車制動(dòng)鼓高溫甚至引起汽車自燃。根據(jù)大量試驗(yàn)及市場(chǎng)驗(yàn)證確定了溫升評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：等效車速50 km/h，30 s內(nèi)溫升≤5 ℃。

3 總結(jié)

1）從電驅(qū)動(dòng)橋的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系分析可以看出，商用車電驅(qū)動(dòng)橋的檢測(cè)技術(shù)和方法還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。隨著電驅(qū)動(dòng)橋的不斷發(fā)展，有必要加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)方法和技術(shù)要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制定。

2）文中參考國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)、企標(biāo)介紹了商用車電驅(qū)動(dòng)橋下線檢測(cè)項(xiàng)目、技術(shù)要求和測(cè)試方法，為電驅(qū)動(dòng)橋的檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、質(zhì)量評(píng)定、故障診斷提供參考。

3）未來(lái)電驅(qū)動(dòng)橋下線檢測(cè)技術(shù)傾向于集成化、數(shù)字化、智能化?？梢钥紤]將安規(guī)檢測(cè)、ABS信號(hào)檢測(cè)、駐車制動(dòng)力檢測(cè)、運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試等檢測(cè)項(xiàng)目集成在一個(gè)綜合測(cè)試臺(tái)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化檢測(cè)。

審核編輯：湯梓紅